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    矿山压力相似材料研究方法.ppt

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    矿山压力相似材料研究方法.ppt

    矿山压力与岩层控制精品课程,第十一章,矿山压力相似材料研究方法,矿山压力与岩层控制精品课程,11.1相似模拟试验原理,本章提要,11.2相似模拟试验方法,11.3裂隙梁失稳相似模型试验,11.4巷道支护的相似模拟试验,第十一章 第 1 页,矿山压力与岩层控制精品课程,本章特点,学习难点,第十一章 第 2 页,实验性较强,用正交试验分析方法构建设计模型,矿山压力与岩层控制精品课程,11.1相似模拟试验原理,(1)相似第一定理,过程相似则相似准数不变,相似指标为1。,(2)相似第二定理,描述相似现象的物理方程均可变成相似准数组成的综合方程。现象相似,其综合方程必须相同。,(3)相似第三定理,在几何相似系统中,具有相同文字的关系方程式,单值条件相似,且由单值条件组成的相似准数相等,则此两现象是相似的。,相似定理,第十一章 第 3 页,矿山压力与岩层控制精品课程,11.1.2 定理,如果描述一物理现象要有n个物理变量(其中有k个物理量的因次是独立的,可作为基本测量单位)构成一个因次齐次方程式,则此方程式可转化为(n-k)个互相独立的无因次乘积(n-k)组成的方程式,或简言之,可以转化为一个完整无因次乘积集合之间的关系式。,11.2相似模拟试验方法,在利用相似模拟试验来研究开采所引起的矿山压力规律时,总应多考查一些影响因素,以防漏失某些重要因素。在开始安排某些实验时,必须寻求一种既能多考查一些影响因素,又能使试验数量少,而且应具有代表性,以便尽快分析出较,第十一章 第 4 页,矿山压力与岩层控制精品课程,准确的结论。这种方法称为正交试验法。,11.3裂隙梁失稳相似模型试验,11.3.1 试验目的,试验目的为揭示裂隙梁失稳机理、形态,并熟悉模拟试验所需测试位移、受力、模拟支架的方法及仪器。,11.3.2 仪器设备,2.5m长平面模拟试验架1台、相似材料砌块1层、加载铁块2层、螺旋千斤顶1台、荷重传感器1个、测高仪1台、静态应变仪1台、模拟支架4个、刚卷尺1个。,11.3.3 试验步骤,第十一章 第 5 页,矿山压力与岩层控制精品课程,(1)准备工作为在模拟煤层上铺设模拟基本顶岩层的砌块一层并加载铁块,如图11.2所示;砌块层一侧利用螺旋千斤顶加水平力,通过荷重传感器测定载荷;在砌块梁各块中部按设移测点,利用拉线使测点处于同一水平,测点用测高仪读数;于工作面开切眼内按设模拟支架。试验装置布置见图11.2,此模型按线比1:20,容重比0.7计。,(2)按单方向逐一回采煤层,工作面保持模拟支架3排,随着回采安设支架,并回收末排支架,测支架初读数及末读数。,(3)随着每次回采200mm后用刚尺测读各测点相对于水平线的位移量;记下测高仪读数(包括垂直位移和水平位移),模拟支架受力及下缩量;水平推力;裂隙梁平衡状态。,第十一章 第 6 页,矿山压力与岩层控制精品课程,图11.2 裂隙梁平衡实验装置布置图1模型架;2砌块;3螺旋千斤顶;4荷重传感器;5位移测点6水平线;7测高仪测点;8摸型支架;9加重铁块;10煤层;11底板,第十一章 第 7 页,矿山压力与岩层控制精品课程,(4)回采速度要均匀,读数要快,待移动稳定后再继续回采,每次采宽相当于原型1m。,(5)裂隙梁失稳后立即记下各测点读数,素描裂隙梁绞点失稳及台阶下沉情况,说明对采面的影响程度。,根据试验结果计算、绘图和分析,(1)计算裂隙梁各测点随回采推进而产生位移的规律,画出每推进400mm后的下沉曲线;(2)计算分析裂隙梁最大下沉量 与水平推力T之间关系,并画出相关曲线;(3)分析裂隙梁失稳前、后的受力状态,指出其类型,属于变形失稳、滑落失稳还是强度失稳;,第十一章 第 8 页,矿山压力与岩层控制精品课程,(4)根据试验观察失稳前有何预兆,如支架受力、顶板下沉速度及顶板反弹情况,指出基本顶失稳对工作面的危害及其防治措施;(5)计算分析支架随采面推进及控顶区范围内受力及下缩量的变化规律;(6)对实验中岩层位移、压力、模拟支架等测定仪器及方法的适用性及改进途径提出看法。,第十一章 第 9 页,矿山压力与岩层控制精品课程,小结,相似材料模拟研究是进行矿压实验研究的重要方法。本章介绍了试验研究的相似原理,针对试验研究涉及影响因素多的问题,讨论采用正交试验分析方法构建设计模型的方法,绘出了裂隙岩层失稳和巷道支护参数确定的相似模拟试验案例。,第十一章 第 10 页,矿山压力与岩层控制精品课程,谢 谢!,

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