根据采空区内覆岩垮落与充填浆体的空间位置,将超高水材料采空区充填胶结体分为4种基本形态,即纯超高水材料胶结体(Ⅰ类)、下半部是超高水材料和矸石混合材料与上半部是纯超高水材料胶结体(Ⅱ类)、下半部是纯超高水材料与上半部是超高水材料和矸石混合材料(Ⅲ类)、超高水材料和矸石整体混合材料(Ⅳ类),在实验室进行了抗压、抗拉、抗剪等力学参数测试,并通过建立超高水材料充填开采"充填体-基本顶"力学模型,分析了材料属性变化对基本顶垮落步距的影响。研究结果表明,4种不同类型的超高水材料充填胶结体试件在加压过程中,应力-应变变化趋势基本相同;第Ⅳ类材料试件的抗压强度相对最高,比第Ⅰ类充填胶结体提高约20%;第Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ类胶结体试件的抗拉和抗剪强度较第Ⅰ类也有明显提高,最大可提高40%和50%。充填胶结体属性变化对基本顶极限垮落步距影响的分析结果表明,超高水材料与矸石混合形成的第Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ类胶结体增加了充填胶结体的强度,有利于基本顶的稳定。

国家自然科学基金项目(51474206,51264035,51004101)；国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB162500)；江苏高校优势学科建设工程项目；中央高校基本科研业务费专项资金项目(2014QNA49)；