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覆岩弯曲带动态沉陷规律的相似材料模型研究

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文档简介:

覆岩弯曲带动态沉陷规律的相似材料模型研究煤炭工程2010年第8期覆岩弯曲带动态沉陷规律的相似材料模型研究郑汝育,吴侃,蔡来良(中同矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221~8)摘要:分析了采煤过程中覆岩变化规律的研究现状,以相似材料模拟实验为基础,采用工业测量系统观测并对数据进行坐标转换、匹配、模型改正等处理,得到覆岩弯曲带的动态下沉曲线和水平移动曲线,并进行非线性回归分析,得出概率积分法预计参数以及回归拟合出弯曲带动态下沉和动态水平移动随时间变化的函数关系。关键词:相似材料模拟;覆岩破坏;动态沉陷中图分类号:TD325.4文献标识码:A文章编号:1671—0959(2010)08-0062-04相似材料模拟试验以相似理论为基础,通过用相似材料构造物理参数与实际开采条件相似的模型来研究实际工程问题。在模拟试验研究时,可以结合理论与实测参数得到原型的普遍规律和变形机理。相似材料模型实验因其突出的特点,而被广泛应用到煤矿开采的诸多问题研究中,成为矿山压力及上覆岩层移动规律研究的有效方法。相似材料模型实验方法也随应用而不断发展,由定性实验逐渐发展到能在一定基础上的定量研究。。本文通过相似材料模拟试验在地质剖面上布点并观测,用来研究覆岩弯曲带内部动态下沉规律。1相似材料模型设计及观测针对本试验研究区域地质采矿条件设计了岩层分布图,如图1所示。选择模型和原型之间的相似系数为1:200。模型架长度设计为4m,模型架高度为1.39m,厚度为30era。根据牛顿定律和岩层移动相似准数导出方法,可以得出时间比例与模型比例尺的关系为:d,模型比例尺1:200,取时间比例尺1:14,按实际开采进度2.8r¨d,计算得模型的开采进度为20cm/d,开采区段长度设计为400m,煤层采厚设计为4m,埋深设计为178m,开采持续时间10d。采用的观测系统是XJTUDP三维光学点测量系统,即数字工业近景摄影测量。通过这套观测系统获取观测点数据并进行数据处理。由于相似材料模拟和实地围岩具有几何相似、运动学相似、动力学相似等特点,得出的相似材料的物理力学性质,设计了模型材料配比,见表1。通过XJTUDP三维光学点测量系统观测计算所得到的点的坐标分为编码点坐标和非编码点坐标。其中编码点是全局62HfI币第3层位(第4观测线)/三】表土弯曲带第1层1誊『砂泥岩位(第9观测线)弯曲带第2层位-—————~(

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