考虑间断级配的破碎矸石压实和再破碎研究

级配结构是影响破碎矸石压实和再破碎特征的重要因素,而级配矸石的压实和再破碎特征直接决定了采空区充填质量和效果。首先,采用分级加载方式对连续级配和间断级配的破碎矸石进行侧限单轴压缩试验;基于试验结果,研究轴向应力和级配共同影响下的压实变形参数、再破碎参数的变化规律,分析再破碎后颗粒的粒径分布和分形特征。然后,以级配压实-破碎—分形演化为研究路线,建立分别表征压实和分形特征的压实度增量与分形维数之间的关系式,以及分别表征压实和再破碎特征的应变与分形维数增量之间的关系式,并论证关系式中参数的物理意义,探讨级配矸石压实和再破碎过程之间的内在关系。研究结果表明：根据压缩模量变化规律及其不同阶段的压实变形机理,可将不同级配破碎矸石压实阶段划分为快速压实、缓慢压实和稳定压实3个阶段,颗粒再破碎后的粒径分布特征表明颗粒的再破碎主要发生在缓慢压实阶段;本文提出的关系式较好地描述了级配破碎矸石的压实—再破碎全过程,可反映不同级配矸石在压实和再破碎过程中的稳定性,可为采空区精准充填及其预防提供理论依据。     

2种典型嵌挤骨架配比下混合煤样的渗透特性

基于轴向压缩位移控制法,利用破碎岩体渗透试验系统,测试了破碎煤样在采用单级嵌挤骨架和级配嵌挤骨架2种配比方式下,承压过程中的渗透特性。结果表明:级配嵌挤骨架煤样压缩过程中,随着20～25 mm含量的增高,渗透率出现明显的平稳变化阶段,说明大煤样颗粒对骨架具有显著的支撑作用,造成煤样内部有效孔隙通道保持平稳;以5～10 mm为主的单级配嵌挤骨架其渗透率远小于其他3组,说明小颗粒煤样对较大煤样颗粒之间的空隙具有良好的充填作用;2种配比方式下,孔压梯度与渗流速度两者之间的二次拟合系数都高达0.94以上,说明煤样压实渗流过程中都满足Forchheimer方程;通过建立的物理模型发现煤样压缩过程中存在侧向约束阻力,其值随轴向压缩位移、渗透压的增大而增大。