陷落柱填隙物相似材料制备及渗流特性测试

为了制备“高耐水性、低强度、高渗透率”的陷落柱填隙物相似材料,利用水泥、风积沙、粘土、滑石粉等制备了多组试验样品,经过27 d的浸水养护,选出3组“高耐水性”材料开展单轴压缩试验和渗透试验。3组试样的单轴抗压强度均小于0.5 MPa,满足“低强度”的要求。2号和3号试样的渗透率处于10-13 m 2数量级,达到“高渗透率”的要求。

陷落柱填隙物全应力-应变过程的渗流特性研究

岩溶陷落柱易导通含水层与煤层从而引发底板突水事故,已经成为我国华北地区下组煤开采的重要安全隐患。对于固结良好的陷落柱,其填隙物的渗透性直接影响着陷落柱的整体渗透性,且在采动压力的影响下,陷落柱填隙物的渗透性也在不断发生变化。为研究不同应力状态下填隙物渗透率的变化规律,对填隙物进行固结重塑,并利用MTS815.02渗流试验系统对重塑后不同初始含水率的填隙物试样进行了不同围压条件下的全应力-应变过程的渗流特性试验。试验结果表明:1)陷落柱填隙物全应力-应变过程渗透率的变化曲线可划分为压密段、破坏段和蠕变段,渗透率对应的呈现出减小-增大-减小的变化规律;2)填隙物的全应力-应变过程的渗透率峰值随围压的增大而减小,其峰值比与围压差存在指数函数关系;3)填隙物的初始渗透率和孔隙度随初始含水率的增大而增大,渗透率比和孔隙度比存在幂函数关系,在全应力-应变过程中渗透率峰值与初始值的差随初始含水率的增大而减小。