ICS 17.060 B 04 NB 备案号：47884-2015 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 51019—2014 固体充填材料压实特性测试方法 Method of compactiontesting of solidbackfilling materials 2014-10-15发布 2015-03-01实施 国家能源局 发布 NB/T51019—2014 目 次 前言· 范围 1 规范性引用文件 2 测试原理与目的· 4 测试设备和仪器 试样准备 测试步骤 6 7 结果表述 . 7.1应变一应力关系， 7.2充采质量比 8测试报告 附录A（规范性附录） 测试报告样表 NB/T 51019—2014 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中国矿业大学、天地科技股份有限公司、山东能源新汶矿业集团有限责任公司、 江苏中矿立兴能源科技有限公司、淮北矿业（集团）有限责任公司、皖北煤电集团有限责任公司、华电 煤业集团有限公司。 本标准主要起草人：张吉雄、缪协兴、李纪青、黄艳利、刘展、李强、倪建明、祁明锋、丁焕德、 巨峰、张强、刘志钧、安百富、李猛、邓雪杰。 II NB/T51019—2014 固体充填材料压实特性测试方法 1范围 本标准规定了固体充填材料压实特性测试方法的测试原理与目的、测试设备和仪器、试样准备、测 试步骤、结果表述和测试报告。 本标准适用于综合机械化固体充填采煤技术中充填材料的压实特性测试。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T700—2006碳素结构钢 3测试原理与目的 通过压实试验，得出充填材料压实过程中的应变-应力关系和充采质量比。 4测试设备和仪器 测试设备和仪器包括： a）秤：称量100kg，感量20g。 b）压实容器：带有活塞的圆柱形容器，材料为符合GB/T700一2006规定的Q235钢，尺寸如图1 所示。 $249 横剖面 纵剖面 2 1一活塞；2桶体 图1压实容器剖视图（单位：mm） c）材料力学万能试验机：最大压力应不小于300kN，压缩方向动作行程应不短于150mm。 5试样准备 取经过破碎处理的充填材料作为试样，最大粒径应不超过50mm，取样应按以下规定之一进行： a）从堆料上取样时，取样部位应均匀分布，取样前先将取样部位表层铲除，应不少于4份，每份 NB/T51019-2014 应不少于20kg，然后将试样均匀混合； 从带式输送机上取样时，应在机头出料处以不小于2min的时间间隔接取试样，应不少于4份， b) 每份应不少于20kg，然后将试样均匀混合。 6测试步骤 测试步骤如下： a） 称量压实容器和活塞的质量m。，精确至20g，然后将准备好的试样逐层装入压实容器，每层厚 约50mm，手工捣实，装入4层后平整表面，沿容器内壁以90°间隔取4个点分别测量装料表 面到内壁上沿的距离；用容器深度减去该距离得到装料高度，取4个装料高度的算术平均值作 为装料高度h，精确至0.1mm，然后放入活塞，称量压实容器、活塞和试样的总质量m1，精确 至20g。 将压实容器装入万能试验机，以0.1kN/s的速率预加载至0.5kN使活塞和试样充分接触。 b) 设置试验机以0.5s的间隔记录加载过程中的压力F和位移Ah，压力记录精确至0.01kN，位移 记录精确至0.01mm，以力控制方式加载至300kN，加载速率为0.1kN/s。如试验机不能自动记 录，则按照表1以0.1kN/s的速率分级加载并记录，记录点个数可多于但不得少于表1的规定值。 表1 压实过程记录表 加载压力 40 20 60 80 100 120 150 200 250 300 kN 位移△h mm 7结果表述 7.1应变-应力关系 7.1.1应力 应力按式（1）计算，精确至0.001MPa： F (1) A 式中： -试验机压力，单位为牛顿（N)； 一压实容器的横截面积，单位为平方米（m²）。 7.1.2应变 应变按式（2）计算，精确至0.0001： h (2) h 式中： Ah一位移，单位为毫米（mm）； h一一装料高度，单位为毫米（mm）。 7.1.3应变-应力关系 以α（MPa）为横坐标，ε为纵坐标绘制ε-α曲线，如图2所示。 7.2充采质量比 充采质量比e为同体积条件下充填材料与原煤的质量比，计算过程如下： 固体充填材料压实前的堆积密度p按式（3）计算，精确至0.1kg/m3： 2 NB/T51019—2014 0.30 0.25 0.20 0.15} 0.10 0.05 0.005 2 α(MPa) 图2 应变-应力曲线示例图 (3) Ah 式中： 一压实容器和活塞的质量，单位为千克（kg)； mo- 一压实容器、活塞和试样的质量，单位为千克（kg）； m,- A一压实容器的内横截面积，单位为平方米（m²)； h装料高度，单位为毫米（mm）。 压实过程中的充填材料堆积密度p可用应变-应力ε(α)关系表示为式（4)： p(o) = (4) 1~(o) 式中： ——试样压实前的密度，单位为千克每立方米（kg/m²)。 充采质量比e按式（5）计算，精确至0.01： e=Pa (5) P 式中： Pa—按式（4）计算的设计压实应力时充填材料的密度，单位为千克每立方米（kg/m²）； 一原煤密度，单位为千克每立方米（kg/m3)。 P. 8测试报告 测试报告格式见附录A。 NB/T51019—2014 附录A （规范性附录） 测试报告样表 固体充填材料压实特性测试报告见表A.1。 表A.1固体充填材料压实特性测试报告 测试日期 试样来源 测试人员 拟合相关系数R2 应变一应力曲线 试样压实前密度P kg/m3 p-关系表达式 设计夯实强度时试样密度P2 kg/m3 原煤密度P kg/m3 充采质量比e