[发明专利]一种固体充填材料力学特性测试方法

摘要

一种固体充填材料力学特性测试方法，首先对固体充填材料进行破碎筛分，按设定粒径级配制备试验试样；其次将试验试样分层逐层装入压实钢筒，每层50mm，装完后平整装料表面；并测量固体充填材料装料高度h；接着将圆形活塞缓慢放入压实钢筒中，并固定压实钢筒于万能试验机上；然后以力加载速率对固体充填材料进行加载至工作面原岩应力，记录加载过程中的压力F与位移S；最后处理试验数据，得到充填材料的力学特性。为实现“三下”煤层的安全开采提供理论依据。此测试方法简单易行，准确性高，具有广泛的实用性。

主权项

一种固体充填材料力学特性测试方法，其特征是将固体充填材料试样装入压实钢筒，然后将压实钢筒固定于加载试验机上，进行固体充填材料力学特性测试，其具体步骤如下：（1）将固体充填材料进行破碎筛分处理，按设定粒径级制备试验试样；（2）将试验试样分多层逐层装入钢筒内压实，每层厚度为50mm，装完后平整装料表面；（3）测量装入钢筒内固体充填材料的高度h；（4）用与钢筒口径相同的活塞缓慢放入钢筒中，并将钢筒固定于加载试验机上；（5）以力加载速率对固体充填材料进行加载至工作面原岩应力σ₀，记录加载过程中的压力F与位移s；σ₀＝γH式中：γ为岩层平均容重；H为工作面埋深；（6）处理试验数据，按下列公式计算应力σ与应变ε，得到充填材料的应力‑应变关系曲线；$\mathrm{\σ}=\frac{F}{A},\mathrm{\ϵ}=\frac{s}{h}$式中：A为压实钢筒的横截面积；（7）根据压实度k计算公式：$k=\frac{V_{\mathrm{ys}}}{V_s}=\frac{A(h-s)}{\mathrm{Ah}}=1-\frac{s}{h}$得到充填材料的压实度‑应力曲线，式中：V_ys为压实后的体积；V_s为压实前松散状态的体积。