CN107389449B - 一种矿山充填材料压缩特性实验装置及其实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿山充填材料压缩特性实验装置及其实验方法，实验装置置于压力机上，包括盛装充填材料的空腔，空腔的底端设置泌水结构，另一端由腔体内滑动的活塞密封，空腔的底端置于压力机的下承压板上，活塞连接的承压柱与压力机的上承压板接触；空腔的外壁在不同轴向位置贴设有若干环向应变片，环向应变片与静态应变仪连接，压力机的上承压板和下承压板之间还设有位移传感器，静态应变仪和位移传感器分别与压力机测量***连接的计算机通过信号连接。本发明通过压力机的测量***可监测充填材料在不同应力下的压缩量以及钢筒外壁应变大小，结构简单，操作方便，适用于干式充填、水砂充填和胶结充填等充填体的压缩特性测试。

Description

一种矿山充填材料压缩特性实验装置及其实验方法

技术领域

本发明属于矿山充填开采领域，具体涉及一种矿山充填材料压缩特性实验装置及其实验方法。

背景技术

充填采矿法不仅安全性高，而且可以有效减少矿石的损失、贫化和解决尾矿的堆放及污染难题，同时有利于矿井漏风、热害、冲击地压、矿石自燃和煤与瓦斯突出等灾害的防治，目前在各类矿山应用较为广泛。充填材料的压缩特性影响采场围岩移动和变形规律，是矿山充填质量的重要考核指标。充填体压缩率越大，岩层移动范围越大，稳定期越长，越不利于围岩的稳定控制。目前，针对28d龄期胶结充填体的承载特性已有学者开展研究并取得一定进展，但干式充填材料、水砂充填体以及早龄期胶结充填体的压缩特性很少有人研究，其承载性能尚不得而知。可见，对金属矿山中干尾砂、不同含水率尾砂以及早龄期尾砂胶结充填体等低强度充填材料的压缩特性开展研究显得尤为必要，它对矿山岩层移动规律分析、开采沉陷控制、采场地压管理和充填工艺优化等具有重要意义，同时可为建筑工程中地基碎石换填加固和交通工程中路基压实等课题研究提供参考和借鉴。

中国专利CN203053782U和中国专利CN105181463A分别公开了一种矸石充填实验压缩模具和一种含水矸石压缩实验装置及其实验方法，它们主要针对煤矿中干式充填时干燥矸石和含水矸石的压缩特性进行测试，但矿山充填工艺还包括水砂充填和胶结充填，上述技术方案并不适于金属矿山中的尾砂等充填材料，且没有考虑胶结料作用下早龄期胶结充填体的压缩特性，同时忽略了侧限压缩过程中侧限压力引起的摩擦效应。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术中缺少对充填材料在侧限压缩过程中对侧限压力进行测试的装置，提供一种矿山充填材料压缩特性实验装置及其实验方法，可以测定金属矿山中干尾砂或废石、不同含水率尾砂、早龄期尾砂胶结充填体在不同应力下的压缩量(率)及对筒壁产生的侧限压力。

本发明采用如下技术方案实现：

一种矿山充填材料压缩特性实验装置，所述实验装置置于压力机上，包括盛装充填材料的空腔，所述空腔的底端设置泌水结构，另一端由腔体内滑动的活塞密封，其中，所述空腔的底端置于压力机的下承压板上，所述活塞连接承压柱并通过承压柱与压力机的上承压板接触；

所述空腔的外壁在不同轴向位置贴设有若干环向应变片，所述环向应变片与静态应变仪连接，所述压力机的上承压板和下承压板之间还设有位移传感器，所述静态应变仪和位移传感器分别与压力机测量***连接的计算机通过信号连接。

进一步的，所述空腔由顶盖、底盖和带底盘钢筒构成；所述顶盖和底盖分别同轴固定在带底盘钢筒的两端，其中顶盖的中心设有用于承压柱通过的导向孔，所述底盖与带底盘钢筒的底盘固定重叠，所述带底盘钢筒的内筒形成盛装充填材料的封闭空腔，所述底盖上设置的若干泌水孔以及所述底盖和带底盘钢筒的底盘之间设置的土工布形成泌水结构。

进一步的，所述顶盖和底盖通过周向均匀分布的螺杆组件拉紧固定在带底盘钢筒的两端；所述顶盖和带底盘钢筒的底盘分别沿同一圆周设有若干一一对应的通孔，所述底盖的同一圆周上设有若干分别与通孔同轴的螺孔，所述螺杆组件包括螺杆和两组螺母，所述螺杆穿过同轴的通孔并与螺孔固定螺接，其中一组螺母将底盖和带底盘钢筒的底盘重叠锁紧，另一组螺母将顶盖和底盖拉紧固定在带底盘钢筒的两端。

进一步的，所述带底盘钢筒的内壁抛光打磨处理，内壁涂抹有润滑油脂，并沿轴向方向标有刻度。

进一步的，所述活塞的圆周环向设有至少两圈O型密封圈，所述活塞通过O型密封圈与带底盘钢筒的内壁紧密接触。

进一步的，所述活塞的顶面中心设有与承压柱截面相同的凹槽，所述承压柱一端嵌合在凹槽中，另一端从顶盖上的导向孔伸出。

优选的，所述环向应变片分别设置在对应充填材料的1/4、1/2和3/4高度位置。

在本发明的一种矿山充填材料压缩特性实验装置中，所述压力机采用岩石力学试验机，所述位移传感器采用LVDT位移传感器。

本发明还公开了上述的一种矿山充填材料压缩特性实验装置的实验方法，具体包括以下步骤：

步骤1：先将底盖放置在平地上，在底盖上铺设土工布，带底盘钢筒放置在底盖土工布上，让钢筒底盘上的通孔与底盖上的螺孔一一对应，用螺杆将底盖和带底盘钢筒用螺母固定起来；

步骤2：在带底盘钢筒的内壁涂抹润滑油脂，然后将事先称重好的充填材料均匀装入钢筒，装填到实验高度后将步骤1组装的装置放在混凝土振动台轻微振捣，保证充填材料装填密实；

步骤3：将安装有O型密封圈的活塞放入带底盘钢筒内与充填材料紧密接触，然后将承压柱放入活塞上部圆形凹槽内，盖上顶盖，拧紧螺杆上的螺母将实验装置固定；

步骤4：将固定好的实验装置放在岩石力学试验机的上、下承压板之间，在上、下承压板之间安装LVDT位移传感器；

步骤5：在带底盘钢筒外壁对应充填材料装填高度的1/4、1/2和3/4位置处对称安装环向应变片，并将环向应变片与静态应变仪连接；

步骤6：调试岩石力学试验机测量***、位移传感器和静态应变仪，设置加载参数和目标条件；

步骤7：开始实验，保证岩石力学试验机测量***、位移传感器和静态应变仪同步开启，达到目标条件后停止实验，采用计算机记录和保存实验数据；

步骤8：拆除实验装置，清理压实后的充填材料，整理实验数据并进行压缩特性分析，并通过如下两个公式计算带底盘钢筒内壁所受的侧限压力：

式中，q₁为带底盘钢筒内壁所受的侧限压力；σ_φ为带底盘钢筒外壁所受的环向应力；a为带底盘钢筒内壁半径；b为带底盘钢筒外壁半径；ε_φ为带底盘钢筒外壁所受的环向应变，μ为带底盘钢筒筒壁泊松比，E为带底盘钢筒筒壁弹性模量；

根据带底盘钢筒外壁不同位置粘贴的环向应变片测得相应的环向应变，利用式(2)可求出环向应力σ_φ，再带入式(1)即可求得圆筒内壁所受的侧限压力q₁，再根据摩擦系数可求出压缩过程中筒壁所受的摩擦力，进而分析压缩特性与侧限摩擦力的关系。

进一步的，若充填材料为含胶结料的充填材料，还要将装有充填材料的实验装置放入恒温恒湿养护箱按照井下气候环境进行养护。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)结构简单

该装置包括顶盖、底盖、带底盘钢筒、承压柱和活塞以及螺杆等构件，构件之间连接紧密，且装置拆装简单。压缩过程中构件保持同轴心承载，载荷通过承压柱及活塞均匀传递到充填材料上。

(2)密封性好

活塞环向布有至少两道密封圈凹槽，活塞与钢筒内壁通过O型橡胶密封圈接触，密封效果好，压缩过程中细颗粒及压缩自由水很难溢出到活塞上方。

(3)摩擦效应定量化

活塞受压与充填材料接触时，活塞与筒壁内侧的摩擦力不容忽视。为降低摩擦效应，除了在活塞环向安装密封圈外，圆筒内壁采用抛光打磨处理以及实验前涂抹润滑油脂。根据筒壁外侧应变大小可求出压缩过程中筒壁内侧侧限压力，实现了摩擦效应的定量化。

(4)适用范围广

该装置除了可对金属矿山中的干尾砂、不同含水率尾砂和不同龄期尾砂胶结体进行压缩特性测试外，还可对小尺度废石、粉煤灰、水泥等胶凝材料以及建筑工程中地基碎石和交通工程中的路基填料的压缩特性开展测试。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的矿山充填材料压缩特性实验装置结构示意图。

图2为实施例中的顶盖俯视图。

图3为实施例中的带底盘钢筒俯视图。

图4为实施例中的底盖俯视图。

图5为实施例中的活塞俯视图。

图6为实施例中的矿山充填材料压缩特性实验装置的测试***连接示意图。

图7为实施例中的应力压缩率特性曲线。

图8为实施例中的压缩过程中侧限压力与竖向加载应力对应关系曲线。

图中标号：1—圆形承压柱，2—螺母，3—凹槽，4—O型密封圈，5—活塞，6—充填材料，7—底盖，8—盲螺孔，9—导向孔，10—通孔，11—顶盖，12—带底盘钢筒，13—环向应变片，14—螺杆，15—土工布，16—泌水孔，17—LVDT位移传感器，18—岩石力学试验机上承压板，19—压缩实验装置，20—静态应变仪，21—岩石力学试验机测量***，22—岩石力学试验机下承压板，23—计算机。

具体实施方式

实施例

参见图1-6，图示中的一种矿山充填材料压缩特性实验装置为本发明的优选方案，具体包括圆形承压柱1、螺母2、密封圈4、活塞5、底盖7、顶盖11、带底盘钢筒12、环向应变片13、螺杆14、土工布15等构件。

其中，底盖7、顶盖11和带底盘钢筒12构成盛装充填材料6的空腔，在该空腔的主体为带底盘钢筒12的圆柱形内腔，带底盘钢筒12的底部与底盖7一同设置泌水结构，保证充填材料在压缩过程中的水分排出，顶部与顶盖11固定，并在钢筒内腔设置活塞5，活塞5与钢筒内壁紧贴密封并且可沿钢筒内壁滑动，构成空腔的该装置竖直放置于压力机上，本实施例的压力机采用岩石力学试验机，其中底盖7放置在岩石力学试验机下承压板22上，活塞5通过圆形承压柱1与外部的岩石力学试验机上承压板18连接，向空腔内的充填材料传递压力载荷。

具体如图6所示，在带底盘钢筒12的外壁上设置由若干环向应变片13，用于检测充填材料压缩实验过程中对钢筒壁造成的应变，根据测定的应变利用弹性力学求解内壁侧限压力，本实施例在带底盘钢筒外壁的不同轴向位置设置由三组环向应变片13，优选设置在对应充填材料的1/4、1/2和3/4高度位置，三组环向应变片13分别通过信号线与静态应变仪20连接。另外，在岩石力学试验机上承压板18和岩石力学试验机下承压板22之间还设有LVDT位移传感器17，用于检测充填材料压缩过程中的压缩位移，LVDT位移传感器17以及静态应变仪20分别通过信号线与岩石力学试验机测量***21连接的计算机23连接，通过计算机23上安装的软件输入测量参数以及对传感器收集的测量参数进行计算和显示。关于对于充填材料的计算软件为现有岩石力学实验常用数据处理软件，本实施例在此不做赘述。

具体的，带底盘钢筒12为圆筒构件，其底部设有一法兰底盘，顶盖11和底盖7分别同轴固定在带底盘钢筒12的两端，其中顶盖11的中心设有用于与活塞嵌接的承压柱通过的导向孔9，底盖7与带底盘钢筒12的底盘固定重叠，在底盖7上设有五组泌水孔16，在底盖7上铺设一层土工布15，然后将带底盘钢筒12的底盘与底盖7固定压紧土工布，泌水孔16和土工布15一同形成泌水结构，土工布15能够避免压缩过程中充填材料细颗粒的流失，同时还能够保证充填材料内部的水分被压缩排出。

顶盖11和底盖7通过周向均匀分布的四组螺杆组件拉紧固定在带底盘钢筒12的两端。具体如图2、图3和图4所示，在顶盖11和带底盘钢筒12的底盘边缘分别沿同一圆周设有四组一一对应的通孔10，底盖7的同一圆周上设有四组分别与通孔同轴的盲螺孔8，每组螺杆组件分别包括一根螺杆14和两组螺母2，将底盖7和带底盘钢筒12同轴定位，将四根螺杆14一端依次穿过带底盘钢筒12的底盘的通孔10与底盖7上的盲螺孔8固定螺接，通过其中一组螺母将底盖7和带底盘钢筒12的底盘重叠锁紧，螺杆另一端穿过顶盖11上的通孔10，另一组螺母2螺接在顶盖7上方的螺杆上，将顶盖和底盖拉紧固定在带底盘钢筒的两端，完成装置的结构装配。在进行充填材料实验时，先将螺杆一端拧入底盖的盲螺孔中将底盖和带底盘钢筒固定，然后向钢筒内部装料完成后，盖上顶盖，再用螺母拧紧螺杆另一端固定整个装置。

如图5所示，活塞5的顶面中心设有与圆形承压柱1截面相同的圆形凹槽3，圆形承压柱1一端嵌合在凹槽3中，另一端从顶盖11上的导向孔9伸出。活塞5位于带底盘钢筒12内，置于一定高度的充填材料6上方，活塞5的圆周环向设有至少两圈O型密封圈4，并通过O型密封圈4与带底盘钢筒12的内壁紧密接触。带底盘钢筒12的内壁抛光打磨处理，内壁涂抹有润滑油脂，并沿轴向方向标有刻度，用于装入定量的充填材料。

在实际加工装配过程中，顶盖11、底盖7、带底盘钢筒12、活塞5和圆形承压柱1的轴线在同一直线上，材质均为45#淬火钢。活塞5的直径比带底盘钢筒12的内径小1mm，活塞环向分布有两道凹槽，O型密封圈安装在凹槽中，使活塞5与带底盘钢筒的内壁紧密接触，圆形承压柱1的直径与活塞上的凹槽3直径相等，比顶盖11上的导向孔9直径小2mm，圆形承压柱上部穿过顶盖圆形导向孔与岩石力学试验机上承压板接触传递载荷

以下结合一个具体实验过程详细说明本实施例的实施过程。

本实施例中的顶盖11直径为305mm，厚度为10mm，中心留有圆形导向孔9的直径为52mm，顶盖四周留有供螺杆14固定装置所需的四个圆形通孔10，通孔直径10mm。

带底盘钢筒12的底盘焊接在钢筒上，考虑充填材料试样高径比不低于2以及圆筒内径与最大颗粒直径比在3～5倍以上的要求，钢筒内壁直径105mm，高度250mm，壁厚10mm，底盘厚10mm。钢筒内壁标有刻度，且内壁进行了抛光打磨处理。钢筒底盘的外径为305mm，其上与顶盖11均匀开有四个孔径为10mm的通孔。带底盘钢筒12的外壁分别沿充填材料装填高度(统一为210mm)1/4、1/2和3/4位置处对称贴有三组环向应变片13。

底盖7的中心均匀分布五个孔径为5mm泌水孔16，边缘均匀分布有与带底盘钢筒的通孔10对应的盲螺孔，孔径为5mm，孔深5mm。底盖7的直径为305mm，厚度为10mm，在底盖7和带底盘钢筒12的底盘之间铺设一层土工布15。

活塞5的直径49mm，厚度为20mm，活塞环向分布有两道凹槽，凹槽中安装O型密封圈4使活塞5与带底盘钢筒12的内壁紧密接触，活塞5顶面设有的凹槽3内径为50mm，深度为2mm。

圆形承压柱1穿过顶盖11上的导向孔9，底部与活塞5上的凹槽3实现嵌接，上部与岩石力学试验机上承压板18接触，圆形承压柱1的直径为50mm，高度为200mm。

螺杆14全长分布有螺纹，一端拧入底盖上的盲螺孔8中将底盖7和带底盘钢筒12用螺母2拧紧固定，充填材料6在钢筒内装到设计高度时后再盖上顶盖11，再在螺杆14另一端拧紧螺母2将顶盖11固定在钢筒顶部，实现整个装置的固定；

顶盖11、底盖7、带底盘钢筒12、活塞5和承压柱1材质为45#淬火钢，其弹性模量210GPa，泊松比0.23。

压缩实验装置19放置在岩石力学试验机上承压板18和岩石力学试验机下承压板22之间，用于实验的测量***包括岩石力学试验机测量***21、测量岩石力学试验机上承压板18和下承压板22之间高度的LVDT位移传感器17和测量钢筒外壁不同位置应变的静态应变仪20，充填材料含胶结料时还需要恒温恒湿养护箱进行预养护。

实验过程的具体步骤如下：

步骤1：先将底盖放置在平地上，在底盖上铺设土工布，带底盘钢筒放置在底盖土工布上，让钢筒底盘上的通孔与底盖上的盲螺孔一一对应，用螺杆将底盖和带底盘钢筒用螺母固定起来；

步骤2：在带底盘钢筒的内壁涂抹润滑油脂，如乳化油，然后将事先称重好的充填材料均匀装入钢筒，装填到实验高度后将步骤1组装的装置放在混凝土振动台轻微振捣，保证充填材料装填密实，振捣后充填料高度不低于210mm；

步骤3：将安装有O型密封圈的活塞放入带底盘钢筒内与充填材料紧密接触，然后将承压柱放入活塞上部圆形凹槽内，盖上顶盖，拧紧螺杆上的螺母将实验装置固定；若研究含胶结料充填材料的压缩特性，需要将装有充填材料的实验装置放入恒温恒湿养护箱按照井下气候环境进行养护。对不含胶结料的充填材料实验时，此步骤忽略。

步骤4：将固定好的实验装置放在岩石力学试验机的上、下承压板之间，在上、下承压板之间安装LVDT位移传感器；

步骤5：在带底盘钢筒外壁对应充填材料装填高度的1/4、1/2和3/4位置处对称安装环向应变片，并将环向应变片与静态应变仪连接；

步骤6：调试岩石力学试验机测量***、位移传感器和静态应变仪，设置加载参数和目标条件；

步骤7：开始实验，保证岩石力学试验机测量***、位移传感器和静态应变仪同步开启，达到目标条件后停止实验，采用计算机记录和保存实验数据；

步骤8：拆除实验装置，清理压实后的充填材料，整理实验数据并进行压缩特性分析，并通过如下计算过程算出带底盘钢筒内壁所受的侧限压力：

根据测试***测得的充填材料在不同应力下的压缩率，可得出充填材料的应力-压缩率特性曲线。需要说明的是，压缩过程中侧限压力会产生显著的摩擦效应，分析充填材料压缩变形特性及能耗特征时，摩擦力的作用不容忽视。根据弹性力学中圆筒受压的拉梅解答公式：

式中，q₁为带底盘钢筒内壁所受的压力；q₂为带底盘钢筒外壁所受的压力；σ_ρ为带底盘钢筒所受的径向应力；σ_φ为带底盘钢筒所受的环向应力；a为带底盘钢筒的内半径；b为带底盘钢筒的外半径；ρ为带底盘钢筒筒壁内点到轴心的距离；

试验中，由于带底盘钢筒的外壁不受力，即q₂为0，带底盘钢筒只受内壁压力的作用，故由式(1)得钢筒外壁径向应力σ_ρ为0，只存在环向应力σ_φ，同时ρ＝b，式(2)简化为：

钢筒的变形问题属于平面应变问题，用极坐标下的胡克定律表示为：

式中，ε_φ为带底盘钢筒外壁所受的环向应变，μ为带底盘钢筒的泊松比，E为带底盘钢筒的弹性模量。

根据带底盘钢筒外壁不同位置粘贴的环向应变片13测得相应的环向应变，利用式(5)可求出平均环向应力σ_φ，再带入式(4)即可求得圆筒内壁所受的侧限压力q₁，继而根据摩擦系数可求出压缩过程中筒壁所受的摩擦力。

以三山岛金矿二步采场水砂充填为工程背景，开展了不同含水率下的尾砂压缩特性实验。尾砂为选厂分级尾砂(-37μm)，室内测得尾砂的干密度为2.55g/cm³，比表面积为104m²/kg，不均匀系数为5.77，曲率系数为1.63，表明尾砂粒度分布不均匀，级配连续性良好。从不同含水率尾砂压缩特性实验中挑选含水率为12％条件下的实验为例进行说明，实验采用载荷连续加载方式控制，目标应力30MPa，加载速度为4kN/s，获得了服从指数函数分布的应力压缩率特性曲线，如图7。将钢筒外壁3组环向应变片测得的平均环向应变带入式(5)和式(4)计算压缩过程中侧限压力，基于时间同步对应关系可得压缩过程中侧限压力与竖向加载应力对应关系曲线如图8。由图可知，侧限压力与竖向加载应力近似呈正比例函数关系，斜率即侧压系数为1.4，45#淬火钢在乳化油润滑下与岩石颗粒的摩擦系数为0.25，由此可计算12％含水率下的尾砂在不同应力下的侧限压力及摩擦力。同理，其他含水率及含胶结料条件下的充填体在不同应力下的压缩率、侧限压力及摩擦力参照上述实验步骤均可实现。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种矿山充填材料压缩特性实验方法，其特征在于：采用的实验装置置于压力机上，所述实验装置包括盛装充填材料的空腔，所述空腔的底端设置泌水结构，另一端由腔体内滑动的活塞密封，其中，所述空腔的底端置于压力机的下承压板上，所述活塞连接承压柱并通过承压柱与压力机的上承压板接触；

所述空腔由顶盖、底盖和带底盘钢筒构成，所述顶盖和底盖分别同轴固定在带底盘钢筒的两端，其中顶盖的中心设有用于承压柱通过的导向孔，所述底盖与带底盘钢筒的底盘固定重叠，所述带底盘钢筒的内筒形成盛装充填材料的空腔，所述底盖上设置的若干泌水孔以及所述底盖和带底盘钢筒的底盘之间设置的土工布形成泌水结构；

所述空腔的外壁在不同轴向位置贴设有若干环向应变片，所述环向应变片与静态应变仪连接，所述压力机的上承压板和下承压板之间还设有位移传感器，所述静态应变仪和位移传感器分别与压力机测量***连接的计算机通过信号连接；

具体包括以下步骤：

步骤1：先将底盖放置在平地上，在底盖上铺设土工布，带底盘钢筒放置在底盖土工布上，让钢筒底盘上的通孔与底盖上的螺孔一一对应，用螺杆将底盖和带底盘钢筒用螺母固定起来；

步骤2：在带底盘钢筒的内壁涂抹润滑油脂，然后将事先称重好的充填材料均匀装入钢筒，装填到实验高度后将步骤1组装的装置放在混凝土振动台上轻微振捣，保证充填材料装填密实；

步骤3：将安装有O型密封圈的活塞放入带底盘钢筒内与充填材料紧密接触，然后将承压柱放入活塞上部圆形凹槽内，盖上顶盖，拧紧螺杆上的螺母将实验装置固定；

步骤4：将固定好的实验装置放在岩石力学试验机的上、下承压板之间，在上、下承压板之间安装LVDT位移传感器；

步骤5：在带底盘钢筒外壁对应充填材料装填高度的1/4、1/2和3/4位置处对称贴设环向应变片，并将环向应变片与静态应变仪连接；

步骤6：调试岩石力学试验机测量***、位移传感器和静态应变仪，设置加载参数和目标条件；

步骤7：开始实验，保证岩石力学试验机测量***、位移传感器和静态应变仪同步开启，达到目标条件后停止实验，采用计算机记录和保存实验数据；

步骤8：拆除实验装置，清理压实后的充填材料，整理实验数据并进行压缩特性分析，并通过如下两个公式计算带底盘钢筒内壁所受的侧限压力：

式中，q₁为带底盘钢筒内壁所受的侧限压力；σ_φ为带底盘钢筒内壁所受的环向应力；a为带底盘钢筒内壁半径；b为带底盘钢筒外壁半径；ε_φ为带底盘钢筒外壁所受的环向应变，μ为带底盘钢筒筒壁泊松比，E为带底盘钢筒筒壁弹性模量；

根据带底盘钢筒外壁不同位置粘贴的环向应变片测得相应的环向应变，利用式(2)可求出环向应力σ_φ，再带入式(1)即可求得圆筒内壁所受的侧限压力q₁，再根据摩擦系数可求出压缩过程中筒壁所受的摩擦力，进而分析压缩特性与侧限摩擦力之间的关系。

2.根据权利要求1所述的一种矿山充填材料压缩特性实验方法，其特征在于：若充填材料为含胶结料的充填材料，还要将装有充填材料的实验装置放入恒温恒湿养护箱按照井下气候环境进行养护。