[發明專利]砌體梁關鍵塊體接觸面應力分布形態測試方法

有效

• 申請號: 202010039487.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111208009B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 李竹;高瑞;馮國瑞;朱德福;張玉江;張純旺
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01L5/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于采礦工程頂板巖層控制技術領域；關于砌體梁關鍵塊體回轉運動接觸面擠壓應力分布形態及變化規律的研究較少，不能準確表征回轉運動過程中的受力狀態及規律，相關砌體梁鉸接塊體的穩定性計算存在誤差，降低了理論應用于現場頂板控制的準確性，本發明提供一種砌體梁關鍵塊體接觸面應力分布形態測試方法，通過回轉高度確定兩個巖石試件在測試裝置上的高度差，實驗機對巖石試件加壓模擬砌體梁結構關鍵塊體上的載荷，巖石試件產生轉動，利用薄膜應力測試儀和位移傳感器檢測應力分布形態和規律，以及巖石試件的位移，準確掌握砌體梁關鍵塊體接觸面應力分布形態及其演化規律，提高采煤工作面支架工作阻力的準確性和合理性。

技術領域

本發明涉及采礦工程頂板巖層控制領域，更具體的說，涉及一種砌體梁關鍵塊體接觸面應力分布形態測試方法。

背景技術

地下煤炭資源開采引起上覆巖層的破斷運動，引起采煤工作面礦山壓力顯現。工作面液壓支架作為采場頂板控制的主要載體，科學確定合理地確定其工作阻力是確保礦井安全高效開采的基礎。伴隨著采煤工作面的向前推進，采場頂板巖層發生破斷，關鍵塊體之間相互鉸接并以砌體梁結構的形式發生回轉運動，并最終形成穩定的砌體梁結構。與此同時，砌體梁結構關鍵塊體的動態回轉運動，形成了采煤工作面的頂板來壓過程。因此，掌握關鍵塊體的動態運動規律，以確定合理的支架工作阻力，對科學控制采場頂板具有重要意義。

然而，目前關于砌體梁結構關鍵塊體回轉運動過程中接觸面擠壓應力分布形態及其變化規律的研究較少，同時完整的測試方法，尚不能準確表征砌體梁結構關鍵塊體在回轉運動過程中的受力狀態及其變化規律，由此造成相關砌體梁結構鉸接塊體的穩定性計算存在誤差，也降低了理論應用于現場頂板控制實踐的準確性。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種砌體梁關鍵塊體接觸面應力分布形態測試方法，該發明主要用于分析關鍵塊體回轉時接觸面應力分布形態。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種砌體梁關鍵塊體接觸面應力分布形態測試方法，包括以下步驟：

步驟1. 將測試裝置的底座、兩個橫向固定板和兩個豎向固定板組裝固定，結合實際采煤工作面采高、直接頂巖層累計厚度及直接頂巖層的碎脹系數，根據公式（1）確定采煤工作面頂板砌體梁結構關鍵塊體的回轉高度S；按照公式（2）和模擬實驗所選取的相似比，計算獲得放置巖石試件的兩個回轉軸的高度差ΔH，公式（1）和公式（2）如下：

S =（M+Σh_i）-K_p×Σh_i （1）

ΔH= S /ζ （2）

式中，S為采煤工作面頂板砌體梁結構關鍵塊體的回轉高度；M為采煤工作面采高；K_p為采煤工作面直接頂巖層的碎脹系數；Σh_i為采煤工作的直接頂巖層累計厚度；ζ為實驗相似比；ΔH為兩個回轉軸的高度差。