目录1 前言 (3)2强度设计理论目的 (3)3 充填体作用机理 (4)4充填体强度理论分析 (5)4.1 物体强度基本理论 (5)4.1.1 最大拉应力理论（第一强度理论） (5)4.1.2 最大伸长线应变理论（第二强度理论） (5)4.1.3 最大切应力理论（第三强度理论） (6)4.1.4 形状改变比能理论 (6)4.1.5 莫尔强度理论 (6)4.1.6 评价 (6)4.2 充填体强度理论分析 (7)4.2.1 充填体物理力学性质 (7)4.2.2 充填体的力学性质 (7)4.2.3 充填体结构面的力学性质 (7)4.2.4 矿山地应力、围岩应力的测量 (8)4.3 充填体力学数值分析 (9)4.3.1 有限元法 (10)4.3.2 边界元法 (10)4.3.3 有限差分法 (10)4.3.4 评价 (10)4.4 类比法 (11)4.4.1 概述 (11)4.4.2 特点 (11)4.4.3 作用 (11)4.4.5 类比 (12)4.4.6 评价 (13)5 工程应用 (13)6 结语 (16)7 参考文献 (17)8 致谢 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要在地下开采中，随着回采工作面的进行，留下的采空区得逐步用充填材料填充，以便维护采空区；利用所形成的充填体进行地压管理，以便防止围岩崩落和地表下沉等带来的安全问题，为后续的回采工作奠定基础。
本文以安全技术经济为原则介绍充填体强度设计理论的目的，充填体的作用机理，强度理论。
通过深入了解以及充填体物理力学性质以及对物体强度理论和理论在实践中的工程应用。
不管是国内矿山还是国外矿山对充填体强度的设计都投入大量人力物力，与理论结合。
摘取单轴抗压实验，扭转剪切实验等实验数据作为参考，并用类比，数值分析提供可靠度；然后将各种理论进行评价并在在实践中得以应用。
在经过类比和数值分析并且评价之后得出相应的充填体强度对应的配比和灰砂比，使得充填体强度承受不同矿山围岩应力，并依旧保持稳定。
关键词：充填体；充填体强度；理论；围岩应力；实验；类比；数值分析AbstractIn underground mining, the goaf left should be filled with filling materials gradually along with the mining working face, so as to maintain the goaf.The formed backfill is used for ground pressure management, so as to prevent safety problems caused by surrounding rock collapse and surface subsidence, laying a foundation for subsequent mining work.In this paper, the purpose of backfill strength design theory, backfill action mechanism and strength theory are introduced based on the principle of safety, technology and economy.Through in-depth understanding of the physical and mechanical properties of backfill and the theory of object strength and theoretical application in practice engineering.Both domestic and foreign mines put a lot of manpower and material resources into the design of backfill strength, which is combined with theories.The experimental data of uniaxial compression test and torsion shear test were taken as reference, and the reliability was provided by analogy and numerical analysis.Then the various theories are evaluated and applied in practice.After analogy and numerical analysis and evaluation, the matching ratio andlime-sand ratio corresponding to the strength of backfill are obtained, so that the strength of backfill can withstand the stress of surrounding rock of different mines and remain stable.Key words:Filling body Backfill strength Theory Surrounding rock stress The experiment Analogy Numerical analysis1 前言采矿工程这一技术学科是近代、现代工业发展的重要基本。
以及在农业、服务业上的进步也离不开采矿的重要分支。
国家的进步、繁荣以及世界文明的发展都与采矿行业息息相关。
其中，充填是采矿工程一道重要流程，在不同采矿方法中扮演举足轻重的地位；对采矿中采准，切割，回采以及后续的回填处理有承上启下，或综上，又或致力于发展矿山前景做铺垫。
并且随着时代的变迁，绿色、经济、可持续发展成为当代矿山的经营理念。
经济技术上的提高使得矿山有着不同先进的采矿方法；同时衍生了各种各样的充填设计理论。
每一种理论都是以矿山安全发展为核心，企业为主体，全面预防灾害事故发生去设计。
提出的方案都得思虑周到，以“安全第一、预防为主、综合治理”为方针，经济合理，技术可靠去治理矿企业。
每一种充填体强度设计理论既对过去的总结，也是对当下或者未来研究提供了数据、经验基础。
2强度设计理论目的历史上很早就出现的采矿，有露天开采，同时存在开采深度不深的地下开采，也出现了不同程度的采矿方法，例如充填采矿技术方法；时开采虽然只是靠人力挖、掘等作业，但是也是一整套完整的系统，包括提升、运输、排水、通风等。
近几年来国家的经济和人民的生活水平突飞猛进对矿产资源的需求量也是与日俱增，采矿行业以及相关技术也在不断进步突破。
深知采矿行业是一项高危行业，过去在矿产的开采过程频频出现灾害事故，随着采矿技术的发展和广大矿业员工的不懈努力，我国的矿山的安全现状整体稳定，但形势仍然不容乐观，特大事故还时有发生。
充填采矿是人类历史上比较长远技术方法，首先这一方法等够帮助我们尽可能的利用矿产资源，使资源最大化；然后保护了自然资源，进一步降低对自然的损耗。
充填材料可以是矿山开采废弃的矿渣，膏土，尾砂或者是混凝土等等。
将废弃的资源填埋在矿山的采空区中，得达到有效控制由地应力、围岩，顶帮等一系列的不安全的因素引起的不安全问题，同时要得将有限资源最大化是极其重要的。
3 充填体作用机理在地下开采过程中，围岩地应力将会呈现一定的变化规律，并发现：采矿井下开挖将对井巷四周围岩的稳定性产生影响，其中影响程度决定于对采空的空间是否进行充填（充填材料可为废石、矿渣、尾砂等）。
如果没有对采空区充填的状况之下接着开挖、采掘，次数越多则对围岩稳定性越大。
相反，次数越少，对围岩稳定性影响越小。
那么充填体和充填体四周的围岩将会存在互相作用的应力，可以将这些的在那个户作用总结为三各方面[1]：（1）充填体[2]力学作用充填体被填充到地下采场采空区后，将会使得充填体四周的围岩已经存在的应力作用发生较大的变化，应力状态也得到改变。
很大程度上改善地应力与围岩的互相作用状态，让围岩更加稳定不易遭到破坏，进而矿山采场结构趋于稳定。
（2）充填体结构作用岩体或者充填体会受到自身结构的影响，影响程度不一，例如节理、裂隙。
它本来是可以保持稳定的“几何不变体”，当变成了“几何可变体”那么围岩稳定性受到破坏，导致采场的稳定性随之产生影响。
因此采场采空区需要充填体充填，尽管采空区充填后，充填体强度与围岩强度有或大或小的差别，但是充填后也能在一定程度上为岩体提供支撑，维护采场稳定不易破坏。
（3）充填体让压作用[3]充填体与岩石的强度差距很大，但是在采场采空区的围岩产生形变的过程中能够有效的限制地压应力的释放，减小其应力能量扩散。
为后期的采矿作业提供安全的环境，增强矿山的稳定性，控制了地表的塌陷，维护了当地人与自然。
4充填体强度理论分析各种各样的材料，如杆件、钢架、岩石、或者充填体都存在这自身的最大承受应力强度[4]，当受到外界应力过大，超过自身最大承受强度，那么就会出现现象，材料或者系统的稳定性或者维系两者之间的平衡就会被打破，可能会造成较大的损失和伤害。
所以我们得了解这些强度理论并合理的运用它们，在采场充填过程中，我们有必要对充填体进行强度理论分析，以便于采空区充填并控制围岩应力或者地应力，使得井下作业更安全。
4.1 物体强度基本理论4.1.1 最大拉应力理论（第一强度理论）在这一理论中，杆件、物体、材料由于受到各种各样的应力，主要是拉应力，导致材料等发生破坏。
只要材料本身所能够承受强度的某一个临界点数值小于最大拉应力，那么材料的稳定性就会被破坏，将会断裂[5]。
这样，可以根据这一理论知道材料在不同环境中受到的不同应力状态，每当最大拉应力σ1等于或者大于临界强度σb，就会发生断裂。
故，推出断裂条件为:σ1≤[σ]。
此理论范围有限，没有考虑其它方向主应力，同时在无拉应力情况之下是无法使用的，例如是单侧受到压缩力作用，三侧受到压缩力作用等等。
4.1.2 最大伸长线应变理论（第二强度理论）在这一种理论中，如果物体材料受到外力而发生应变，其中主要的角色是最大伸长线应变。
另外，环境中当物体材料在受到应力时，就会发生应变。
这个应变值理应小于极限应变值，相反，物体材料将会发生破坏。