调控层胶结充填体三轴压缩力学性能及破坏特征研究OA北大核心CSTPCD

为了解决阶段空场嗣后充填法二步骤矿柱开采时一步骤采场充填体易失稳垮塌的难题,提出了充填调控层理念,以增强一步骤采场充填体的稳定性。借助三轴压缩试验仪,分析了不同调控层高度、主体层灰砂比和围压对充填体力学性能及破坏规律的影响,探究了单层充填体与含调控层充填体偏应力-应变曲线特征及破坏模式的差异性。结果表明:调控层强化了充填体的屈服阶段,进而提高了其峰值强度;调控层占比不变时,主体层灰砂比越小,强化效果越好;主体层灰砂比不变时,调控层占比越大,强化效果越好;围压与充填体峰值强度呈对数函数关系,表观黏聚力c、表观内摩擦角φ值与充填体的主体层灰砂比、调控层占比大小呈线性相关;未添加调控层充填体的破坏形式以斜剪切裂纹为主,添加调控层后则以剪切、拉伸以及混合破坏3种形式为主;调控层占比不变,主体层灰砂比较小时,拉伸裂纹贯穿调控层;验证了含调控层充填体配比1:20-2/5(表示充填体的主体层灰砂比为1:20,调控层占比为整体的2/5)替代某矿原充填体配比(1:7-0)的可行性,1:20-2/5单位体积充填体可节约6.85%水泥用量。研究结果可为节约矿山充填成本和提高作业安全提供一定的理论指导。