侧限条件下充填散体与岩柱相互作用机理

勒治华， 于庆磊， 郑浩田， 曹永胜

(东北大学 资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳 110819)

充填采矿技术在控制采场地压、预防深井岩爆、防止采场变形、提高矿石回收率、保护生态环境等方面具有显著的作用[1-4].但由于充填体刚度远小于其置换矿体的刚度，充填后采场围岩并未处于真正平衡态，导致了矿柱(围岩)与充填体之间存在相互作用，充填体的作用机理和这种相互作用关系是影响空区围岩稳定的重要因素之一.

在充填体作用机理方面，Blight等[5]将圆柱形岩石试件置于钢筒中心并进行充填，对试件进行轴向压缩试验，并与没有充填材料包围条件下的岩石强度进行对比，揭示充填体的作用机理.采场内的充填体将矿柱(围岩)单轴或双轴的应力状态改变成三轴应力状态，限制其变形与位移的发展，从而增强了矿柱(围岩)的支撑能力.Heib等[6]和Zhang等[7]通过现场监测和数值模拟的方法，发现充填体会对矿柱和围岩提供一定侧向支撑作用.充填体的刚度对维持矿柱或围岩稳定性有重要影响，无论是胶结充填体还是非胶结充填体回填，矿柱的强度均会增大，但胶结充填体约束时矿柱强度提升效果更优[8-11].

在充填体与围岩相互作用方面，随着矿柱(围岩)变形程度越来越大，充填体与矿柱(围岩)之间的相互作用也越来越强烈[12].蔡嗣经等[13]从胶结充填材料及碎裂岩体的力学特性出发，研究了胶结充填采场围岩与充填体相互力学作用，并建立了相应理论模型；……