本发明涉及采矿充填，具体涉及一种基于调控层优化分层充填体灰砂比的方法。
背景技术：
1、
2、空场嗣后充填法是将矿体划分为矿房和矿柱，先采完矿房后充填，再采完矿柱再次充填，回采效率高。为了有效降低充填成本，目前矿山采用分层充填体充填，即上、下两端层采用高灰砂比，中部采用低灰砂比的分层充填方法，但此种充填方法存在以下不足：1、采空区体积大需多次充填才能充完；2、在进行二步骤回采矿柱时，充当临时矿柱的分层充填体中部容易发生垮落，不仅影响正常开采，也严重威胁现场作业人员的安全。
技术实现思路
1、
2、本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种通过在分层充填体中加入高灰砂比的调控层优化各分层充填体灰砂比的方法，在保障分层充填体整体强度的同时降低充填成本。
3、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
4、一种基于调控层优化分层充填体灰砂比的方法，包括以下步骤：
5、步骤一、制作分层充填体试件，所述分层充填体试件包括不同下层灰砂比和调控层高度占比条件下的二分层充填体试件；
6、步骤二、对步骤一所述的分层充填体试件分别进行三轴压缩试验并绘制应力-应变曲线，获得试件的强度、峰值应变和破坏模式；
7、步骤三、根据步骤二所得的分层充填体试件的应力-应变曲线的应力峰值和摩尔-库伦准则计算其粘聚力c与内摩擦角φ值；
8、所述粘聚力c与内摩擦角φ计算表达式为：
9、(1)
10、(2)
11、式中：、分别为轴压、围压，单位为kpa；k为拟合斜率；b为相关系数；
12、步骤四、根据步骤二、步骤三计算得到不同条件下试件的c、φ值，根据c、φ值与强度的变化规律得出分层充填体调控层的高度设置和对应的该层充填体的灰砂比间的关系，确定最优配比，所述该层指上层、下层、调控层。
13、进一步地，步骤一中所述的二分层充填体试件水灰质量分数为65%，包括占整个试件1/10高度灰砂比1:6的上层、占整个试件9/10高度的包含调控层的下层；所述包含调控层的下层的灰砂比分别为1:7、1:9或1:20，位于包含调控层的下层中间位置的调控层的灰砂比为1:4、高度占比分别为0、1/5或2/5。
14、进一步地，本发明所述下层灰砂比1:9和1:20的试件仅设置高度占比为2/5的调控层。
15、进一步地，本发明所述的三轴压缩试验中围压分别为0、75kpa、150kpa、300kpa。
16、进一步地，本发明所述的三轴压缩试验采用应变控制式加载模式，加载速率为0.5mm/min，加载至试件破坏时停止。
17、进一步地，本发明所述的c、φ值与强度的变化规律可绘制为c、φ值与强度的变化规律图。
18、本发明的有益效果:
19、本发明通过在分层充填体中加入高灰砂比的调控层并设置调控层的高度占比优化分层充填体对应该层的灰砂比间的关系，在保障分层充填体整体强度的同时降低充填成本，保障现场作业人员的安全，为矿山的安全开采提供理论依据。
1.一种基于调控层优化分层充填体灰砂比的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于调控层优化分层充填体灰砂比的方法，其特征在于，步骤一中所述的二分层充填体试件水灰质量分数为65%，包括占整个试件1/10高度灰砂比1:6的上层、占整个试件9/10高度的包含调控层的下层；所述包含调控层的下层的灰砂比分别为1:7、1:9或1:20，位于包含调控层的下层中间位置的调控层的灰砂比为1:4、高度占比分别为0、1/5或2/5。
3.根据权利要求2所述的一种基于调控层优化分层充填体灰砂比的方法，其特征在于，所述下层灰砂比1:9和1:20的试件仅设置高度占比为2/5的调控层。
4.根据权利要求1所述的一种基于调控层优化分层充填体灰砂比的方法，其特征在于，步骤二所述的三轴压缩试验中围压分别为0、75kpa、150kpa、300kpa。
5.根据权利要求1~4任一项所述的一种基于调控层优化分层充填体灰砂比的方法，其特征在于，步骤二中所述的三轴压缩试验采用应变控制式加载模式，加载速率为0.5 mm/min，加载至试件破坏时停止。
6.根据权利要求5所述的一种基于调控层优化分层充填体灰砂比的方法，其特征在于，步骤四所述的c、φ值与强度的变化规律可绘制为c、φ值与强度的变化规律图。
