充填体分层离析度检测方法及模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种充填体分层离析度检测方法及模型构建方法，检测方法：准备凿岩巷道；在凿岩巷道内钻取贯穿充填体的多个取样钻孔，对取样钻孔进行编号；自各取样钻孔内完成充填体取芯，密封保存，并记录每段充填体取芯的取样钻孔编号及取样深度；从充填体取芯中选取检测样品，计算检测样品的尾砂平均粒径，尾砂平均粒径与充填料浆所用尾砂平均粒径的比值即为分层离析度。避免由于传统方法由于水泥水化所产生的误差，实现了分层离析度的地下原位精准检测，还原度高。本发明专利技术还依据取得的检测样品为基础建立了充填体分层离析度三维模型，能够用以反应地下充填体的分层离析程度，能为后期的数值分析模型构建、充填设计、矿柱回采设计提供依据。

【技术实现步骤摘要】
充填体分层离析度检测方法及模型构建方法
本专利技术属于矿山充填
，特别是涉及一种充填体分层离析度检测方法及模型构建方法。
技术介绍
离析现象是指充填采矿中充填料浆粘聚力不足以抵抗粗集料下沉，充填料浆成分相互分离，造成内部组成和结构不均匀的现象。离析直观表现为粗骨料等密度大的颗粒沉积在充填体底部的现象。在充填料浆输送过程中，管内料浆中粗骨料的离析容易导致颗粒发生沉积或聚集在弯管处，造成堵管事故。此外，料浆离析还会导致充填体分层，甚至产生泥浆层，造成料浆无法凝固，致使充填体局部强度降低、整体性变差，引发充填体脱层、片帮、冒落等质量问题。在实际生产过程中，常常对充填体分层离析程度掌握不够，不能有针对性的利用充填力学性质，造成充填胶凝材料的浪费、致使充填体稳定性变差，严重时甚至会引发安全事故。现今的充填体分层离析度检测多是围绕实验室检测开展的，首先，实验室充填料浆与实际规模相差较大，分层离析程度也不近相同；其次，实际充填过程中充填料浆为多次充填，会发生多次离析分层现象，而实验室测试时充填料浆只会发生一次分层离析；再次，充填料浆产生分层离析时，已经有一部分水泥已经开始水化，这时进行实验室检测，受水泥水化的影响测试结果与实际相差较大；最后，实际充填时充填料浆受引路水、洗管水、矿山地下水的影响，浓度与实验室的相差较大，进一步导致离析分层程度相差较多。综合以上因素分析实验室分层离析度检测与现场实际分层离析程度相差较大，利用实验室分层离析度检测结果来推演实际充填体分层离析程度会产生较大误差，无法用于指导生产。r>
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种检测过程简便、检测结果精准的充填体分层离析度检测方法及模型构建方法。本专利技术提供的这种充填体分层离析度检测方法，包括以下步骤：a、准备凿岩巷道；b、在凿岩巷道内钻取贯穿充填体的多个取样钻孔，对取样钻孔进行编号；c、自各取样钻孔内完成充填体取芯，密封保存，并记录每段充填体取芯的取样钻孔编号及取样深度；d、从充填体取芯中选取检测样品，计算检测样品的尾砂平均粒径，尾砂平均粒径与充填料浆所用尾砂平均粒径的比值即为分层离析度。所述步骤a中，在空场嗣后充填法采场附近准备凿岩巷道时，利用预检测采场附近沿采场走向布置的巷道作为凿岩巷道，或者开凿一条沿采场走向布置的巷道作为凿岩巷道；或者在所述步骤a中，在进路充填采矿法采场附近准备凿岩巷道时，利用预检测进路附近的巷道或进路作为凿岩巷道。所述步骤b中，在空场嗣后充填法采场凿岩巷道钻取取样钻孔时：先在凿岩巷道中架设钻机，将钻机中心点放置在凿岩中心点处；后钻取相互间隔、穿过并直达充填体边界的一组钻孔，每个钻孔与充填体底面的角度α自0°开始按β递增，最大角度的倾斜钻孔以不能取到充填体取芯为止，倾斜钻孔数量应不少于4个；自钻孔内获取充填体取芯；再沿凿岩巷道间隔L依次钻凿其它组取样钻孔，使取样钻孔覆盖整个充填体，并对每个钻孔进行编号。所述步骤b中，在进路充填采矿法采场的凿岩巷道钻取取样钻孔时：在凿岩巷道内架设钻机；后沿进路前进方向间隔f，垂直进路方向间隔M在充填进路的充填体中钻取多组平行、垂直或倾斜的取样钻孔，使各取样钻孔覆盖整个充填进路断面，并对各钻孔进行编号，自钻孔内获取充填体取芯。所述步骤d中，自充填体取芯中每隔D选取一段分层离析度检测样品，并将分层离析度检测样品制成多个样品切片；后利用显微镜截取样品切片的微观结构图，利用颜色、形状、颗粒结构等信息将尾砂与胶凝材料区分，并依据此微观结构图计算出每个尾砂颗粒的投影面积，根据等效投影面积原理得出每个尾砂颗粒的粒径；接着统计出所设定粒径区间的颗粒数量，计算得到该样品切片的尾砂平均粒径；再统计几个样品切片的平均值即可得到检测样品的尾砂平均粒径；最后将该检测样品的尾砂平均粒径比充填料浆所用尾砂的平均粒径即可得到该检测样品的分层离析度in。本专利技术还提供了一种充填体分层离析度模型构建方法，本方法适用于对空场嗣后充填法采场中取得检测样品的分层离析度数据进行建模，包括如下步骤：步骤一、确定分层离析度曲线或曲面的间隔；步骤二、确定检测样品中心点j1n在坐标系S内的坐标(x1n、y1n、z1n)，坐标系S以钻凿第一个钻孔时的钻机中心为原点，X方向为水平垂直矿体走向方向，y方向为水平沿矿体走向方向，z为竖直方向；步骤三、界定相邻两次分层离析的分界面，并绘出各分界面；步骤四、依据确定的分界面将测试充填体对应的单个凿岩排面分成与充填次数相同的若干区域；步骤五、将各区域的检测样品数据以y1n、z1n坐标和in分别作为新坐标点j2n的三维坐标(x2n、y2n、z2n)，x2n＝y1n，y2n＝z1n，z2n＝in，in为检测样品的分层离析度；步骤六、将j2n形成的点集导入到等高线生成软件中，以n为等高线间距生成等高线，将生成的所有等高线高程赋值成x1n放置在一个平面上，将等高线沿z轴逆时针旋转90°再沿y轴逆时针旋转90°，得到该区域的分层离析度曲线；步骤七、将单个凿岩排面上的不同区域的分层离析度曲线按原坐标进行组合，即可得到单个凿岩排面上的分层离析度曲线；步骤八、重复上述步骤得到每个凿岩排面的分层离析度曲线，将同一分层离析度曲线拟合成曲面，即可生成分层离析度三维立体模型。本专利技术还提供了一种充填体分层离析度模型构建方法，本方法适用于对进路充填采矿法采场中取得检测样品的分层离析度数据进行建模，包括如下步骤：步骤一、确定模型中相临的分层离析度曲线或曲面的间隔；步骤二、根据凿岩巷道与采场相对位置、取样钻孔编号、取样钻孔角度、钻孔深度可以确定检测样品中心点j1n在坐标系S内的坐标(x1n、y1n、z1n)，坐标系S以钻凿第一个钻孔时的钻机中心为原点，X方向为水平垂直矿体走向方向，y方向为水平沿矿体走向方向，z为竖直方向；步骤三、将充填体沿采场走向方向每隔f作为一个凿岩排面，每个凿岩排面的检测样品数据以y1n、z1n坐标和in分别作为新坐标点j2n的三维坐标(x2n、y2n、z2n)，x2n＝y1n，y2n＝z1n，z2n＝in，in为检测样品的分层离析度；步骤四、将j2n导入到等高线生成软件中，以n为等高线间距生成等高线，将生成的所有等高线高程赋值成x1n放置在一个平面上，将等高线沿z轴逆时针旋转90°再沿y轴逆时针旋转90°，得到该凿岩排面的分层离析度曲线；步骤五、重复上述步骤依次得到每个凿岩排面的分层离析度曲线，将同一分层离析度曲线拟合成曲面，即可生成分层离析度三维立体模型。本专利技术运用时，检测样品直接取自采场充填体，避免由于传统方法由于水泥水化所产生的误差，实现了分层离析度的地下原位精准检测，还原度高，与现场实际相差较小。同时以取得检测样品的分层离析度数据为基础建立了充填体分层离析度三维模型，能够用以反应地下充填体的分层离析程度，所构建的模型能为后期的数值分析模型构建、充填设计、矿柱回采设计提供依据。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充填体分层离析度检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/na、准备凿岩巷道；/nb、在凿岩巷道内钻取贯穿充填体的多个取样钻孔，对取样钻孔进行编号；/nc、自各取样钻孔内完成充填体取芯，密封保存，并记录每段充填体取芯的取样钻孔编号及取样深度；/nd、从充填体取芯中选取检测样品，计算检测样品的尾砂平均粒径，尾砂平均粒径与充填料浆所用尾砂平均粒径的比值即为分层离析度。/n

【技术特征摘要】
1.一种充填体分层离析度检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、准备凿岩巷道；
b、在凿岩巷道内钻取贯穿充填体的多个取样钻孔，对取样钻孔进行编号；
c、自各取样钻孔内完成充填体取芯，密封保存，并记录每段充填体取芯的取样钻孔编号及取样深度；
d、从充填体取芯中选取检测样品，计算检测样品的尾砂平均粒径，尾砂平均粒径与充填料浆所用尾砂平均粒径的比值即为分层离析度。


2.如权利要求1所述的充填体分层离析度检测方法，其特征在于：所述步骤a中，在空场嗣后充填法采场附近准备凿岩巷道时，利用预检测采场附近沿采场走向布置的巷道作为凿岩巷道，或者开凿一条沿采场走向布置的巷道作为凿岩巷道；
或者在所述步骤a中，在进路充填采矿法采场附近准备凿岩巷道时，利用预检测进路附近的巷道或进路作为凿岩巷道。


3.如权利要求2所述的充填体分层离析度检测方法，其特征在于：所述步骤b中，在空场嗣后充填法采场凿岩巷道钻取取样钻孔时：
先在凿岩巷道中架设钻机，将钻机中心点放置在凿岩中心点处；
后钻取相互间隔、穿过并直达充填体边界的一组钻孔，每个钻孔与充填体底面的角度α自0°开始按β递增，最大角度的倾斜钻孔以不能取到充填体取芯为止，倾斜钻孔数量应不少于4个；
再沿凿岩巷道间隔L依次钻凿其它组取样钻孔，使取样钻孔覆盖整个充填体，并对每个钻孔进行编号；
自钻孔内获取充填体取芯。


4.如权利要求3所述的充填体分层离析度检测方法，其特征在于：所述步骤b中，在进路充填采矿法采场的凿岩巷道钻取取样钻孔时：
在凿岩巷道内架设钻机；
后沿进路前进方向间隔f，垂直进路方向间隔M在充填进路的充填体中钻取多组平行、垂直或倾斜的取样钻孔，使各取样钻孔覆盖整个充填进路断面，并对各钻孔进行编号，自钻孔内获取充填体取芯。


5.如权利要求3或4所述的充填体分层离析度检测方法，其特征在于：所述步骤d中，
自充填体取芯中每隔D选取一段分层离析度检测样品，并将分层离析度检测样品制成多个样品切片；
后利用显微镜截取样品切片的微观结构图，利用颜色、形状、颗粒结构等信息将尾砂与胶凝材料区分，并依据此微观结构图计算出每个尾砂颗粒的投影面积，根据等效投影面积原理得出每个尾砂颗粒的粒径；
接着统计出所设定粒径区间的颗粒数量，计算得到该样品切片的尾砂平均粒径；
再统计几个样品切片的平均值即可得到检测样品的尾砂平均粒径；
最后将该检测样品的尾砂平均粒径比充填料浆所用尾砂的平均粒径即可得到该检测样品的分层离析度in。


6.一种充...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫东旭，柳小胜，罗佳，刘超，王钟苇，赖伟，薛小蒙，刘权，范海清，
申请(专利权)人：长沙矿山研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43