砌体梁实验报告.docVIP

中国矿业大学矿业工程学院 实验报告 课程名称 岩层控制的实验方法与实测技术 姓名 魏华、吕青柏、连鑫烽、黄开文、胡鹏飞、刘祥 班级 采矿09-8班 组号 1 日期 2011年12月 成绩 教师 陆菜平 实验三 砌体梁结构实验 一、实验目的 通过砌体梁结构模型实验，了解砌体梁的形成及水平阻力的大小与砌体梁的平衡关系。 二、实验仪器及工具 液压千斤顶、模型架、卷尺、液压枕 三、实验原理 当老顶达到极限跨距后，随着采煤工作面继续推进，老顶即发生初次断裂。其断裂后的一般状态如下图3-2所示。 图3-2 破断岩块的拱式平衡及其受力分析 显然，根据老顶的“X”形破坏特点，可将工作面分为上中下三个区。破断的岩块由于互相挤压形成水平力，从而在岩块间产生摩擦力。工作面的上下两区是圆弧形破坏，岩块间的咬合关系，而对于工作面中部，如图3-3剖面A-A，则可能形成外表似梁，实质是拱的裂隙体梁的平衡关系。这种结构称之为“砌体梁”。 由于岩层抗拉强度较小，老顶岩梁先在两侧支座的上端裂开，而后在梁的中间底部开裂。随着岩块的转动形成强大的水平挤压力，使岩块间形成了三铰拱式的平衡，见下图3-3。 图3-3 老顶“三铰拱”平衡结构 破断后的岩块相互挤压有可能形成三铰拱式的平衡结构，此平衡结构将取决于咬合点的挤压力是否超过该咬合点接触面的强度极限，在一定条件下可能导致岩块随着回转而形成变形失稳；另外即是咬合点处的摩擦力与剪切力的相互关系，当剪切力大于摩擦力时形成滑落失稳，在工作面的表现形式为顶板的台阶下沉。其失稳包括以下两方面： 结构的滑落失稳 根据三角拱的平衡原理，成拱且使岩块保持平衡的水平推力T=qL2/8h 式中 q-梁的载荷集度 L-跨距 h-老顶岩层的厚度 当剪切力与摩擦力相等时，成极限平衡状态，如果剪切力大于摩擦力，此结构将出现滑落失稳，要此结构不出现滑落失稳，必须满足 R≤T·tan 将R=9L/2，T=qL2/8h代入上式得； h/(L/2)≤0.5tan 式中 -岩块间的摩擦角 h-岩块厚度 （L/2） 厚煤层厚老顶 顶板下沉77mm、初次跨落步距151cm、周期采压步距31cm