本发明属于矸石料浆压缩渗透隔水效果评价领域，具体涉及一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法。
背景技术：
1、随着煤矿开采造成的煤基固废排放日益增多，矿山矸石的处置问题逐渐成为了煤炭领域重要研究方向之一。矸石是开采过程中产生对环境有潜在影响的矿山固体废弃物，对环境造成的危害主要包括土地占用、地表下沉、水土流失和生态破坏等问题。
2、目前，充填开采过程中为保护近距离潜水层，采用矸石料浆充填开采的工程应用颇为广泛。但矸石料浆经注浆钻孔注入嗣后空间中的离层区及裂隙带后，料浆多余水分沿着岩体裂隙空隙不断流失，矸石料浆中的骨料受上覆岩层重力、岩体挤压作用和局部应力集中作用逐渐被压实，在离层区形成整块压实体，在裂隙带起到承载和隔水作用，因此研究压实体在不同应力条件及水压条件下的隔水渗透特性，分析并评价矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能，可以保证充填料浆注充至嗣后空间中起到承载与隔水的效果，具有重要工程意义。
技术实现思路
1、发明目的：本发明要解决的难题在于克服现有评价方法不足，提供一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法。
2、为解决上述发明目的，本发明一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，包括如下步骤：
3、1)基于嗣后空间矸石流态化注浆充填后料浆形成压实体并发生渗流的现象，分析矸石粒径级配、轴压、水压及水泥掺量对料浆压实后隔水渗透性能的影响程度；：
4、2)确定矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能试验方案：使用充填材料渗流试验系统，利用水饱和后不同粒径级配的散体矸石构成的充填体，考虑不同矸石粒径级配、轴压、水压及水泥掺量条件，对压实后的充填体隔水渗透性能进行测试；所述充填材料渗流试验系统包括垂直设置的活塞缸结构，活塞缸结构包括用于容纳模型充填体的缸体，以及设置在模型充填体顶部的轴压活塞，其中缸体底部设有渗流入口，活塞结构上设有位移传感器和渗流出口，缸体内在充填体中的不同高度位置设置压力传感器和温度传感器；使用时，利用加载装置使活塞结构向缸体内的模型试样加载恒压的轴向应力至工作压力，将矸石注浆材料通过缸体底部的渗流入口注入缸体，实时采集所有压力传感器和温度传感器的读数，以及位移传感器的位移数值，实时采集恒速恒压泵的注入速度、累积注入量、注入压力参数；渗流出口利用电子天平称量实时采集数据。
5、3)利用隔水渗流试验装置获得的数据，分析不同矸石粒径级配、轴压、水压及水泥掺量条件下矸石流态化料浆压实体的渗透率变化情况；
6、4)结合矸石流态化料浆压实体的渗透率演化情况，构建涵盖矸石粒径级配、轴压、水压及水泥掺量四种评价指标的矸石流态化料浆压实体的渗透分级标准，对矸石流态化料浆压实体隔水渗透效果进行分级评价；矸石粒径级配、轴压、水压及水泥掺量的隔水渗透性，四个评价指标在评价时根据需要单独或者协同分析使用。
7、进一步，步骤1)中所述嗣后空间包括采后上覆岩层形成的离层区与裂隙带；所述压实体发生渗流的现象是指矸石料浆经注浆钻孔注入嗣后空间中的离层区及裂隙带，料浆多余水分沿着岩体裂隙空隙不断流失，矸石料浆中的骨料受上覆岩层重力、岩体挤压作用和局部应力集中作用逐渐被压实。
8、进一步，步骤1)中所述料浆压实后隔水渗透性能是充填矸石料浆发生渗流现象后，在离层区、裂隙带形成整块压实充填体的隔水渗透特性，压实充填体对离层区、裂隙带起到承载和隔水作用；所述矸石粒径级配是影响矸石流态化料浆力学性能的主要因素，而料浆压实后的渗透特性随其本身力学特性变化而发生改变；所述轴向压力是模拟压实充填体的受到上覆岩层中压力的场景，进而影响料浆压实体的渗透性能；所述水压是指压上覆含水层通过导水裂隙通道流至压实体处产生水压作用，不同水压作用下压实体的隔水渗透性能产生巨大变化所述不同质量占比的水泥掺量会极大程度影响矸石流态化料浆的内部非均质结构，随着矸石料浆压实后进而改变的其渗透隔水性能。
9、进一步，步骤2)中压实后的充填体隔水渗透性能进行测试包括以下步骤：
10、a.在缸体中装入相应配比矸石料浆，将材料表面刮平，使其距离缸体上端口8cm，最后连接好管路并再次检查气密性；
11、b.轴压活塞通过水压提供轴向应力，通过多次重复吸液和注液增加轴向压力，采用分级加载保压的方式进行压实充填体的制备；
12、c.使用平流泵对缸体底部渗流入口加压，轴压活塞顶部的渗流出口压力为0，由小到大调整入口压力，水在压实充填体中稳定渗流后打开渗透率测试开关，同步记录压力梯度及渗流流量数据，并计算出压实充填体渗透率。
13、进一步，分级加载保压即将目标加载应力分为4个层级进行加载，每个层级保压20min，当每个层级加载应力增加且保压状态下泌水量达到稳定值，此时的压实充填体处于饱水状态，表示充填压实体制备完成，可以直接对该层级轴压作用下得充填压实体进行后续的隔水渗透性能试验；
14、分级加载是在相同充填压实体上逐级加载的应力加载方式，从充填压实体上取得各种级别应力下不同因素的渗流数据，从而减少试验时间和成本；
15、分级加载的试验过程为：①确定分级加载试验的各个应力水平值，②当应力水平达到试验方案确定的下一级应力水平之后，继续完成该应力水平下的各项测试，并依次循环至试验方案所确定的最大应力水平。
16、进一步，所述矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能试验方案中粒径级配选择0～2mm和0～5mm两种，其中0～2mm矸石中0.15～2mm与0～0.15mm矸石质量比为(0～2):1，对应料浆的浓度为60％；0～5mm矸石中2～5mm、0.15～2mm与0～0.15mm矸石质量比为(0～0.3):2:1，对应料浆的浓度为65％。
17、进一步，矸石流态化料浆压实体的渗透率演化情况是通过绘制不同指标与试验所测得渗透率之间的折线关系图，综合分析各指标与渗透率之间的增长关系。
18、进一步，矸石流态化料浆压实体的渗透分级是以渗透系数为标准制定的，基于压实充填体的多孔介质特性，将渗透率与渗透系数进行等效换算，换算公式为：
19、
20、式中：k-渗透系数，cm/s；ρ-水的密度，g/cm；g-重力系数，取9.8n/kg；γ-水的重度，9.8kn/m3；μ-水的粘度系数，2.98mpa·s；
21、压实体隔水渗透性特性测试所得渗透率通过上式换算为渗透系数，与矸石流态化料浆压实体渗透分级标准进行对照，即可得到这种矸石流态化料浆压实体的渗透性等级，矸石流态化料浆压实体渗透分级标准如表1所示。
22、表1矸石流态化料浆压实体渗透分级标准
23、
24、根据4种评价指标不同参数条件对压实充填体进行重新分级，分析不同指标参数条件下压实充填体的渗透性等级范围，给定各指标参数标准及其相应压实充填体的渗透性等级。
25、有益效果：本方法能够提高矸石流态化料浆压实体的隔水性能，保证充填料浆注充至嗣后空间中起到承载与隔水的效果，评价所得数据更加接近现场充填，可在充填保水开采领域广泛应用。
1.一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，其特征在于，步骤1)中所述嗣后空间包括采后上覆岩层形成的离层区与裂隙带；所述压实体发生渗流的现象是指矸石料浆经注浆钻孔注入嗣后空间中的离层区及裂隙带，料浆多余水分沿着岩体裂隙空隙不断流失，矸石料浆中的骨料受上覆岩层重力、岩体挤压作用和局部应力集中作用逐渐被压实。
3.根据权利要求1所述的一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，其特征在于，步骤1)中所述料浆压实后隔水渗透性能是充填矸石料浆发生渗流现象后，在离层区、裂隙带形成整块压实充填体的隔水渗透特性，压实充填体对离层区、裂隙带起到承载和隔水作用；所述矸石粒径级配是影响矸石流态化料浆力学性能的主要因素，而料浆压实后的渗透特性随其本身力学特性变化而发生改变；所述轴向压力是模拟压实充填体的受到上覆岩层中压力的场景，进而影响料浆压实体的渗透性能；所述水压是指压上覆含水层通过导水裂隙通道流至压实体处产生水压作用，不同水压作用下压实体的隔水渗透性能产生巨大变化所述不同质量占比的水泥掺量会极大程度影响矸石流态化料浆的内部非均质结构，随着矸石料浆压实后进而改变的其渗透隔水性能。
4.根据权利要求1所述的一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，其特征在于，步骤2)中压实后的充填体隔水渗透性能进行测试包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，其特征在于，分级加载保压即将目标加载应力分为4个层级进行加载，每个层级保压20min，当每个层级加载应力增加且保压状态下泌水量达到稳定值，此时的压实充填体处于饱水状态，表示充填压实体制备完成，可以直接对该层级轴压作用下得充填压实体进行后续的隔水渗透性能试验；
6.根据权利要求1所述的一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，其特征在于，所述矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能试验方案中粒径级配选择0～2mm和0～5mm两种，其中0～2mm矸石中0.15～2mm与0～0.15mm矸石质量比为(0～2):1，对应料浆的浓度为60％；0～5mm矸石中2～5mm、0.15～2mm与0～0.15mm矸石质量比为(0～0.3):2:1，对应料浆的浓度为65％。
7.根据权利要求1所述的一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，其特征在于，矸石流态化料浆压实体的渗透率演化情况是通过绘制不同指标与试验所测得渗透率之间的折线关系图，综合分析各指标与渗透率之间的增长关系。
8.根据权利要求1所述的一种矸石流态化料浆压实体隔水渗透性能评价方法，其特征在于，
