采矿平面应力相似模拟试验装置的研制
相似模拟及测试技术-应用举例
相似模拟及测试技术——4应用举例
表4-1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 岩性 砂质泥岩 细砂岩 泥岩（砂质泥岩） 粗砂岩 煤 泥岩 中砂岩 粗砂岩 煤 夹矸 煤 夹矸 煤 夹矸 煤 夹矸 煤 夹矸 煤 砂质泥岩
酸刺沟矿6号煤层及其顶底板岩石的物理力学参数
（a）
(a)
(b) 图4-6 工作面推进753mm(22.59m)顶煤全厚初次垮落 (a)-放煤前；(b)-放煤后
(b) 图4-7 工作面推进807mm(24.1m)顶煤 垮落和放出 (a)-放煤前；(b)-放煤后
相似模拟及测试技术——4应用举例
割煤14次，推进915mm(27.45m)时，直接顶全厚初次垮落，前后 垮落角分别为58.24°和73.23°，垮落跨度305mm(9.15m)。顶煤 垮落线向前移至煤壁上方，垮落角62.32°，图4-8。放煤后，采 空区垮落顶煤堆积角69.59°，造成部分煤丢失。此时，支架仅承 受极少量碎煤的重力。
相似模拟及测试技术——4应用举例
4.1原型条件 原型条件 根据酸刺沟矿提供的钻孔资料和ZK2钻孔取心及井下取样测定的各岩层与煤的 物理力学参数，采用的原型地层结构及各煤岩层的物理力学参数见表4-1所示。 采用的煤层厚度为23m，其中底层3m为高灰煤，不开采，有效煤层厚度为20m。 工作面底层割煤高度4.5m，放顶煤厚度15.5m。煤层的开采深度取6号煤层的 平均深度245m。 4.2 试验装置 根据实验室条件和原型条件，选用实验室现 有的长×高×厚=3000mm×3000mm×200mm的 大型平面应变皮囊充气柔性加载试验装置。 4.3 模型设计 4.3.1 相似比的确定 根据原型和试验装置条件，确定相似比为： α 几何相似比： l = 1 / 30 = 0.033 容重相似比：α γ = 1.7 / 2.5 = 0.68 （岩石） α 应力与弹模相似比： σ , E = 0.033 × 0.68 = 0.0224 图4-3 采全厚（20m）模型全貌照片 3 −5 载荷相似比： α F = α l × α γ = 2.44 × 10 应变与泊松比相似比：α ε = 1 时间相似比：α t = α l = 0.1817
用相似材料模拟研究矿山压力
。 、
如采 场
作 用 的 指标
口,
、
移 动 和 破 坏 的 基本 作 用 力
对 于 弱 塑 性 岩层
,
选择 相 似材 料 只 要 取
,
气
,
或
Α
、
甲
作 为 主 导 强度 特征 即 可
则
基本 破 坏 形 式 为 剪 切 和 拉 岩 层 的 变 形 与其 弹性 模 量 和 泊 松 比 有
,
拉力
代 表线 性
,
则
甲 于甲
二
5
振∃
%
2%∃ %
∀4 #
,
∀
#
式 ∀ 4 # 即 为 在 重 力 和 内 部 应 力作 用 下
岩 石 的 变形 和 破坏 过 程 中 的 主 导 相 似 准 则
6
0
。
∀ 6 # 运 动相 似
模 型 和 原 型 中 对应 点
,
相似 比
,
沿 相 似 轨迹 运 动
的 时 间成 比例
甲
∋∃
∀≅ #
∀ 9 # 动 力比
+
由式 ∀
∃%
% 下
8
4 #
0
可得
然 而 由于 地 质 构 造 千 变万 化
层移 动 时
, ,
,
开 采 过 程 中岩
工石
’
万
∋&
变 形 非 常复杂
。
,
在选 配 相 似 材
,
料
,
要 满 足所 有 指 标 的 相 似条 件 是 很 难的 对 某些 相 似条 件 进 行 简 化
导 意 义 的 普 遍规 律
采动影响下断层附近矿压显现规律的相似模拟试验方案设计
采动影响下断层附近矿压显现规律的相似模拟试验方案设计针对采动影响下断层附近矿压显现规律特殊的问题，现采用相似材料二维加载模拟试验台，以米箩煤矿110302大采高综采面现场地质条件为原型，运用相似模拟试验的方法，研究采场矿压显现规律与围岩活动机理，为确定合理的采场围岩控制技术提供科学依据。
标签：矿压规律；断层；采动影响；相似模拟1 工程概况米箩煤矿位于水城县东南部米箩乡，其110302工作面井下位于一采区三条下山的东翼，工作面开采1#、3#煤层，工作面回采1#、3#煤层。
110302（里段）工作面：走向长为452.5m；倾斜长为166m；可采面积为75115m。
工作面直接顶为平均厚度1.75米的粉砂岩；老顶为平均厚度为199m的飞仙关组灰绿色粉砂岩；直接底板为平均厚度0.3米的灰色泥质粉砂岩；老底为平均厚度1.25m的灰色粉砂岩。
因在110302（里段）工作面出现了断层，所以需要过断层带。
2 试验模型设计2.1 测试所需仪器设备本模拟试验采用相似材料二维加载模拟试验台（相似材料尺寸长×宽×高为4m×0.3m×2m）进行实验，并通过安装在上面的位移传感器、压力传感器和电阻应变片来进行实验的数据采集，运用伺服控制系统、LENOVO系统控制微机、TS3890型静态应变测量處理仪等进行数据的处理。
2.1.1 相关物理学力学参数依据断层附近钻孔和试验资料，1～8号岩层岩石的物理力学参数分别为：粉砂质泥岩原岩的厚度为18.15m，密度为2550kg/m3，抗压强度为13.2MPa；粉砂岩原岩的厚度为1.25m，密度为2500kg/m3，抗压强度为43.5MPa；泥质粉砂岩原岩的厚度为0.3m，密度为2460kg/m3，抗压强度为15.3MPa；3#煤层原岩的厚度为2.3m，密度为1620kg/m3，抗压强度为10.0MPa；泥岩、泥质粉砂岩原岩的厚度为0.7m，密度为2460kg/m3，抗压强度为13.2MPa；1#煤层原岩的厚度为1.4m，密度为1620kg/m3，抗压强度为7.44MPa粉砂岩原岩的厚度为1.75m，密度为2500kg/m3，抗压强度为43.5MPa；飞仙组灰绿色粉砂岩原岩的厚度为127.32m，密度为2500kg/m3，抗压强度为47.5MPa。
相似理论及其在模拟试验中的应用
相似理论及其在模拟试验中的应用相似理论是一种通过研究事物之间的相似性来描述和预测复杂系统的理论。
在科学和工程领域，相似理论的应用越来越广泛，尤其是在模拟试验中。
模拟试验是通过对真实系统的数学建模和仿真，来预测和优化系统的性能。
然而，由于真实系统往往非常复杂，很难直接对其进行分析和建模。
因此，相似理论在模拟试验中的应用显得尤为重要。
相似理论主要涉及相似性、相似元、相似图等基本概念。
相似性是指两个或多个系统之间在某些方面具有类似的特性或行为。
相似元是指构成相似性的基本单元，它可以是对称性、周期性、统计规律等。
相似图则是一种用于描述系统相似关系的图形工具。
在模拟试验中，相似理论的应用主要表现在以下几个方面：建立相似模型：通过对真实系统进行详细观察和研究，选择与真实系统具有相似性的模型，并对模型进行必要的简化，以适应计算机仿真的需要。
进行相似变换：将真实系统中的物理量转化为计算机可以处理的数值，并通过对这些数值进行计算和分析，来评估系统的性能。
求解代数方程组：通过建立数学模型，将真实系统转化为代数方程组，并利用计算机技术求解方程组，以获得系统的最优解。
随着科学技术的发展，相似理论也在不断发展和完善。
经典相似理论主要宏观系统的相似性，而现代相似理论则更加注重微观和介观系统的相似性。
智能相似理论也崭露头角，该理论结合了人工智能、机器学习等技术，使得相似性的识别和预测更加准确和高效。
相似理论在模拟试验中扮演着重要的角色，它帮助我们更好地理解和预测复杂系统的行为。
通过建立相似模型、进行相似变换和求解代数方程组，我们可以对真实系统进行有效的仿真和模拟，进而优化系统的性能。
随着科学技术的发展，相似理论也在不断发展和完善，未来将会有更多的理论和技术被应用到相似理论中，以进一步拓展其在科学和工程领域的应用范围。
多重环境时间相似理论是一种基于系统科学和工程仿真的理论体系，主要用于研究不同环境下时间序列数据的相似性。
近年来，该理论在许多领域得到了广泛应用，其中包括沿海混凝土结构耐久性研究。
矿山相似理论实验报告
矿山相似理论实验报告1. 引言矿山相似理论是基于物理相似原理和数学模型建立的一种矿山开采理论。
通过实验研究，可以验证矿山相似理论对于科学合理的矿山规划和生产管理的指导意义。
本实验旨在通过对于矿山开采过程的模拟，验证矿山相似理论的有效性。
2. 实验设计本实验设计了一个矿山开采模型，以验证矿山相似理论的有效性。
实验中，选取了一块地质条件相似的矿山区域进行开采，通过控制不同的开采参数，观察矿山开采过程中的各种指标变化，对比实验结果，验证矿山相似理论的合理性。
2.1 实验设备本实验使用的设备主要包括矿山开采机械设备、传感器、计算机等。
矿山开采机械设备用于模拟矿山开采过程，传感器用于采集开采过程中的各种参数，计算机用于数据处理和分析。
2.2 实验步骤1. 设定矿山开采模型的地质条件并进行数据采集。
2. 设定矿山开采机械设备的参数。
3. 进行矿山开采，并逐步采集各种参数。
4. 通过计算机对实验数据进行处理和分析。
5. 观察实验结果并与矿山相似理论进行对比。
3. 实验结果与分析在本实验中，我们通过对矿山开采过程的模拟实验，得到了各种参数的变化数据。
通过对实验数据的分析，我们可以得到如下结论：1. 矿山开采量与时间的关系呈现出一定的规律性。
在初始开采阶段，矿石的开采量不断增加，但增速逐渐减小，最终趋于稳定。
2. 开采速度和矿石开采量之间存在正相关关系。
开采速度的增加会导致矿石开采量的增加。
3. 开采速度和矿山压力之间存在正相关关系。
开采速度的增加会导致矿山压力的增大。
这些实验结果与矿山相似理论的预期一致。
矿山相似理论认为，在地质条件相似的情况下，矿山的开采过程具有一定的规律性，开采速度和矿石开采量、矿山压力之间存在一定的关系。
4. 结论与展望通过本实验，我们验证了矿山相似理论在矿山开采过程中的有效性。
实验结果与矿山相似理论的预期一致，表明矿山相似理论对于科学合理的矿山规划和生产管理具有指导意义。
然而，本实验还存在一些不足之处。
《11 矿山压力相似材料研究方法》培训课件
《矿山压力与岩层控制》精品课程
第十一章 第 5 页
（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。
§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。
➢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.3.2 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。
§11.2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
《矿山压力与岩层控制》精品课程
第十一章 第 4 页
准确的结论。这种方法称为正交试验法。
《矿山压力与岩层控制》精品课程
第十一章 第 3 页
➢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。
《矿山压力与岩层控制》精品课程
煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践
煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践【摘要】本文针对煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系展开讨论，首先介绍了虚拟仿真技术在煤矿开采技术教学中的应用，接着分析了建设虚拟仿真实验平台的必要性。
然后具体探讨了虚拟仿真实验教学的实践方法以及对学生培养的作用，同时评估了该教学体系的优势与挑战。
在展望了煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的未来发展方向，并总结了虚拟仿真实验教学的重要性。
展望了虚拟仿真在煤矿开采技术教学中的应用前景，为煤矿开采技术教学的进步提供了有益的思路和建议。
通过本文的探讨，可以更全面地了解并认识煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的重要性和发展趋势。
【关键词】关键词：煤矿开采技术、虚拟仿真、实验教学、教学体系建设、学生培养、优势、挑战、未来发展方向、重要性、应用前景。
1. 引言1.1 煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践旨在通过虚拟仿真技术的应用，提高煤矿开采技术专业实验教学的质量和效率，促进学生的创新能力和实践能力培养。
随着信息技术的不断发展，虚拟仿真技术在教育领域得到了广泛应用，为传统实验教学带来了全新的可能性和方式。
煤矿开采技术专业在实践操作中面临很多安全隐患和技术挑战，传统的实验教学往往受限于设备条件和人力资源，无法满足高质量的教学需求。
而虚拟仿真实验教学则可以通过模拟真实场景、重现操作过程，为学生提供更加安全、便捷、高效的实践学习环境。
煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系的建设和实践，将为学生提供更加丰富的实践机会，提升他们的操作技能和决策能力，培养他们的团队合作意识和创新精神。
整合虚拟仿真技术进入教学体系，也将为教师提供更多的教学工具和资源，提高教学效果和教学质量。
煤矿开采技术专业虚拟仿真实验教学体系建设与实践是当前教育领域的一个重要发展方向，将为煤矿开采技术专业的人才培养提供新的思路和路径。
2. 正文2.1 虚拟仿真技术在煤矿开采技术教学中的应用煤矿开采技术是煤炭资源利用的关键环节，而虚拟仿真技术在煤矿开采技术教学中的应用，可以大大提升教学效果和学生的实际操作能力。
多煤层开采覆岩移动及地表变形规律的相似模拟实验研究
多煤层开采覆岩移动及地表变形规律的相似模拟实验研究张志祥;张永波;赵志怀;张利民【摘要】以离石-军渡高速公路下伏康家沟煤矿采矿地质条件为原型,采用相似材料模拟实验方法,对多煤层开采引起的覆岩移动及地表变形规律进行了研究.相似模拟实验结果表明:多煤层开采条件下,随着煤层累计采厚的增加,采空区"三带"覆岩下沉量和采空区地表沉降量、地表倾斜变形、地表水平位移及地表曲率变形都呈增大趋势,采空区上覆岩体更加破碎,地表变形更加强烈.研究成果可为高速公路下伏多煤层采空区的治理设计提供依据.%Taking geological conditions of Kangjiagou coal mine under Lishi-Jundu freeway as a prototype, similar material simulation was carried out for examining the behavior of overlying rock movement and surface deformation with multi-coal seam mining. The results show that under the condition of multi-coal seam mining, with the increase of total thickness of coal seam, the overlying rock subsidence of three zones of gob and surface subsidence, surface lean deformation, surface level movement, surface curvature deformation all show an increasing tendency, the overlying rock of gob is more broken, the surface deformation is more intense. The results provide the basis for the treatment design of gob with multi-coal seam under freeway.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2011(038)004【总页数】5页(P130-134)【关键词】多煤层开采;覆岩;相似模拟;采空区;变形【作者】张志祥;张永波;赵志怀;张利民【作者单位】太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;太原理工大学水利科学与工程学院,太原,030024;山西省交通设计研究院,太原,030012【正文语种】中文【中图分类】TD325.+2煤炭开采过程中产生的一系列覆岩移动及地表变形规律，受到了学者们的高度重视，如刘秀英等［1］采用相似模拟实验研究了辛置煤矿2204工作面采空区覆岩的移动规律;刘瑾等［2］进行了采深和松散层厚度对开采沉陷地表移动变形影响的数值模拟研究;孙光中等［3］采用数值模拟和相似材料模拟对巨厚煤层开采覆岩运动规律进行了研究。
相似材料模拟实验总结
1.东峡煤矿大倾角坚硬易燃特厚煤层群综合机械化放顶煤开采技术相似材料模拟实验①地质资料东峡煤矿在37215-2工作面采用综合机械化放顶煤技术对煤6-2中进行开采，该工作面位于1140-1075阶段的1075北一机运石门以南至1075南三机运石门以南330m段。
工作面倾斜上部为34211-5、34213-4工作面采空区，顶部为37215-1工作面采空区，其北部为37214-2回采工作面。
倾斜下部未采动。
37215-2工作面地面标高1460～1540m，工作面标高为1141～1088m。
37215-2工作面走向长度为1134～1103m，平均1118.5m；倾斜长度95～110m，平均105m，煤层倾角32o～47o，其中倾角大于35o的区域占工作面总长度的89.6％。
37215-2工作面煤层厚度11.4～7.83m，平均9.98m，煤层中含1～2层夹矸，夹矸厚度0.07～0.30m，以灰色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，煤以半亮型半暗型为主，暗煤、亮煤次之，煤质较优。
工作面直接顶为炭质泥岩和粉砂岩，岩性松软，厚度为4.31～0.20m，平均1.81m；工作面直接底为炭质泥岩和粉砂质泥岩，厚度0.9～0.07m，平均0.52m。
工作面水文地质条件简单，顶板微含水，回采中局部会有滴水、淋水现象，最大涌水量10m3/h，正常涌水量4m3/h。
实验涉及的主要煤层包括煤6-1下，煤6-2上，煤6-2中，煤岩层参数特征详见图。
图1.1 煤层综合柱状图②材料配比相似材料配比（1:200）2.贵州竹林煤矿高瓦斯突出极软大倾角煤层综采技术可行性研究相似模拟实验矿区内的煤系为二叠系上统龙潭组。
煤系地层中含煤15～22层，可采煤层五层，即1、7、17、18和19号层，局部可采煤层三层，即3、16和30号层。
煤层倾角38°～56°，一般50°左右。
可采煤层平均总厚度为8.51m，两极厚度为2.98～17.20m。
采矿工程相似材料及模型试验研究
釜． ２ ０ ０
１ｏ ．ｏ ０ｏ ．０ ００ ０２ Ｏ ４ ０８ １２ １６ ２． ２８ ３６ ． ５ ．５ ．５ ． ０ ．０ ．５ ２ ５ ．５ ． ０
拟岩层的节理和层 理 。另外 ， 考虑 到石膏 的胶 结速 度非 常 快 ， 实 验 时在水 中加入一定质量 的硼砂 ， 配成浓度为 １ ％的硼砂溶液 。
力学破裂机理等特 点 ， 基本 满足 相似原 理 的条件 下 ， 在 能避 开数 学和力学上的 困难 ， 真实 、 面、 较 全 直观 、 准确 地反 映采 场岩 层 的
） ｐ ｋ ｍ一 弹性模量 Ｅ ｋ ａ ｊ ／ ｇ・ ＇ ［ ／ Ｐ 粘聚力 Ｃ ｋ ａ 内摩擦 角 妒 （ ） ／ Ｐ ／ 。
ｌ７０ ６ １７０ ２ ｌ７０ ３ ｌ６０ ２ ｌ６０ ０ ｌＯ ６ ７ ５ ｌＯ ２ ４ ８ ３ ６ ４Ｏ Ｏ ７ ０ ３０ ２ ５ ０ ４ ５ ２ ５ ３ ０ ２ ８ ３ ５ ４ ２
破裂 、 冒落和移 动规律 ， 以及岩体 工程 的整体力 学特征 、 形趋势 变 及稳 定性特点 ， 在研究 综放 工作面覆岩运 动及破坏规 律方 面具有
・
１８ ・ ０
第３ ７卷 第 ３ ２期 ２０ｌ１年 １１月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． １３７ Ｎｏ． ２ ３ ＮＯ ． ２ Ｖ ０１１
文章编号 ：０ ９６ ２ （ ０ ） ２０ ０ — ２ １０ —８ ５ ２ １ ３ — １８ ０ １
５０ ．ｏ ４５ ．０ ４０ ．０ ３５ ．０
单的单斜构 造 。工 作 面以 长臂 垮 落法 开采 ， 工作 面走 向长 度为
１ ７ 倾 向长 度为 ２ １８ｍ。地层产状平 缓 ， 向近 东西 ， 向 ４ｍ， ６ ３ ． 走 倾 南， 倾角 １ 。～１ 。 沿走 向略有 变化。煤 田内基本 构造形 态为一 １ ３， 简单 的单斜构造 、 断层 稀 少。直接 顶为深 灰 一灰黑 色 泥岩 ， 老顶
上保护层开采的相似材料模拟试验研究
１ 概 述
保 护 层 开采 是 防 治煤 与 瓦 斯 突 出最有 效 、最 经 济 的措施 。 但保护效果确定及保护边界划定还无法通 过 理论 计算 或 现场 观测 来 准确 获取 ， 因此模 拟 试验 就 成为 最 直接有 效 的研 究方 法 了 。 拟 试验 是 以相 似理 模 论 为基 础 的模 型 试验 技术 ， 别适 用 于采 掘空 间岩 层 特 运动 、 地表 移 动控 制等 比较 难 以用 理论 分 析方 法获 取 结 果 的研 究领 域 ， 同时也是 一 种用 于对 理 论研 究结 果 进 行分 析 和 比较 的有效 手 段 ， 可对 各种 地质 采 矿条 件 进 行方 便 的模 拟 研究 ， 最大 限度 地 反映 物理 本 质 。 能
２ 试 验 过 程
２ １ 试 验 条 件 ．
试验 以平煤股份某矿 己 、己 。 。 煤层 的赋存 条件 为平 面应 力模 型试验 的原 型 ，研 究 己 １ ５煤层 开采 以后 ， 场下 伏煤岩 体 的移 动 、 形及 下被保 采 变 护 煤 层 的卸 压 效 果 ， 验 中考 察 的 内 容 包 括 ： 空 试 采 区底 鼓 、 伏 煤 岩 体 移 动 、 被 保 护 层 的膨 胀 变 形 ； 下 下 工 作 面 平 均 采 深 ７ ５ 煤 层 倾 角 ５ ～８ 。己 煤 ９ ｍ， 。 。 层 平 均 厚 度 １７ 属 于 低 瓦 斯 煤 层 ； ．ｍ， 己 煤 层 平 均 厚 度 为 ３４ 是 高 瓦斯 煤 层 ； 均 层 间距 １ ． ．ｍ， 平 ３６ ｍ。 己 煤 层 直 接 底 为 泥 岩 ， 均 厚 度 １８ 基 本 底 为 平 ．ｍ； 粉 砂 质 泥 岩 ， 均 厚 度 １ ｍ。 平 ｌ
３ 试 验 结 果 分 析
《采空区自然发火相似模拟实验平台相关参数研究》
《采空区自然发火相似模拟实验平台相关参数研究》篇一一、引言采空区是矿产资源开采后遗留下来的空洞区域，因其复杂的环境和特殊的物理性质，经常发生自然发火现象。
为确保矿山安全生产和预防采空区自然发火事故的发生，研究采空区自然发火的规律及机制至关重要。
相似模拟实验平台作为一种有效的研究手段，在采空区自然发火领域得到了广泛应用。
本文旨在研究采空区自然发火相似模拟实验平台的相关参数，为矿山安全生产提供理论依据和技术支持。
二、实验平台概述采空区自然发火相似模拟实验平台是一种基于相似原理和实验技术，模拟采空区自然发火过程的实验装置。
该平台包括供气系统、供氧系统、加热系统、检测系统等模块，能够模拟采空区的温度、压力、气体成分等环境参数，实现对采空区自然发火过程的实时监测和记录。
三、相关参数研究（一）温度参数研究温度是影响采空区自然发火的重要因素之一。
在相似模拟实验中，通过调整加热系统的功率和温度控制装置，可以模拟不同温度条件下的采空区自然发火过程。
研究温度参数对采空区自然发火的影响，有助于了解采空区温度场的变化规律和自然发火的机理。
（二）气体成分参数研究气体成分是决定采空区自然发火的重要因素之一。
通过供气系统和检测系统，可以实时监测和记录实验过程中采空区的气体成分变化。
研究不同气体成分对采空区自然发火的影响，有助于了解采空区中氧气的消耗速率、气体扩散规律以及火焰传播的规律。
（三）环境压力参数研究环境压力对采空区自然发火也有一定影响。
通过调整供气系统和压力控制装置，可以模拟不同压力条件下的采空区自然发火过程。
研究环境压力对采空区自然发火的影响，有助于了解压力对火焰传播、燃烧速度以及烟气扩散的影响。
（四）实验模型参数研究实验模型是相似模拟实验的核心部分，其结构和尺寸直接影响实验结果的准确性和可靠性。
通过优化实验模型的设计和制作工艺，可以更准确地模拟采空区的实际环境。
研究实验模型参数对实验结果的影响，有助于提高相似模拟实验的准确性和可靠性。
一种相似模拟三维实验装置[发明专利]
![一种相似模拟三维实验装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/60ce533efd4ffe4733687e21af45b307e871f996.png)
专利名称：一种相似模拟三维实验装置
专利类型：发明专利
发明人：郭红军,刘大鹏,张文,杨柳,武永峰,年立辉,唐盼,于永建,陈杰荣
申请号：CN202210063213.3
申请日：20220120
公开号：CN114593983A
公开日：
20220607
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种相似模拟三维实验装置，其包括动力模块，所述动力模块包括有输出组件、液压组件和挤压啮合组件，所述液压组件和挤压啮合组件均设置在输出组件内；以及，回油模块，所述回油模块与动力模块活动连接，所述回油模块包括有涡轮组件和反向驱动组件，所述涡轮组件和反向驱动组件活动连接。
本发明通过动力模块提供动力输出，对液压油进行传输，使锁止模块移动解除对试验模块中开启门的锁紧，并通过液压油继续将动力传输至联动开启模块，使齿轮啮合，通过电机的传输动力使开启门开启，完成机械组件之间的联动，工作人员即可对试验内仓进行取出或放入操作，完成设备的操作。
申请人：江苏建筑职业技术学院
地址：221116 江苏省徐州市泉山区学苑路26号
国籍：CN
代理机构：南京禹为知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：张永强
更多信息请下载全文后查看。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
加 载技 术 。较 好 地 解决 了以往模 型试验 采 用杠 杆加 载、加 载 范围有 限、均 匀性 差 、模 型 的稳
定 性不好 、载荷 恒 定 以及调 整 困难 等技 术难 题 ．可 实现对 采场 、巷道进 行相 似模 拟 试验 以及 工字钢 梁、木 梁、钢 筋混凝 土构件 等进行 抗 弯强 度 试验 ．静 态伺 服 液 压控 制 系统 设计 合理 ，
操 作方便 ，具有 长期 稳压功 能 ，密封性 能 可靠 ，输 出压 力 为０ ２ １ ５ＭＰ ，且 压 力 无级 可 ． ～３ ． ａ
调 。 压 力 传 感 器 与 数 据 采 集 仪 连 接 可 实 现 自动 采 集数 据 ．
关 键 词 ：采矿 学 ；相似模 拟 ；液压 加载 中图分 类号 ：Ｔ ４ ８ Ｕ ５ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ７ —７ ７ （０ ７ ２０ ４ — ５ ６ ３９ ８ ２ ０ ）０ — １ １０
０ 引 言
众 所周知 ，理论研 究 、试验研 究和计 算 机模 拟计 算是 自然科 学研究 的 ３种主要 手 段 ＿ Ｊ ｌ ．在采矿
工程 领域 ，由于 研究对 象为 岩体 ，而岩体 是一 种 十分 复杂 的地质 体 ，它包含 由多种矿 物成 分组成 的性 质不 同 的岩块 及具 有结 构 面特征 的节理裂 隙 ，是 非均 质 、各 向异性 、不 连续 和 随机性 极 强的天 然集合 体 ，正是 由于 上述 多种 自然 因素 的相互作 用和 影 响 ，使 得研究 问题 变得 十分 复杂 ，即使经过 假定 和简
化 ，也难 以用 理论 研究 方法或计 算机 模拟 方法 得 到满 意解 答 ，使 得研 究 结果 不 能 有 效指 导 生 产实 践 ．
现场 实测 由于 研究 周期 较长 、耗费 大量 的人力 、物 力 和财力 ，同时受现 场实 际生 产条 件 的限制 、局限 性大 ，有 时根 本无 法实现 ．数值 模拟 目前 还难 以精 确地 处理 采动后 岩体应 力 分布 、岩 层大 变形 、移 动 破坏 、 冒落后 的物性 变化 等 的演 变过 程 ，缺乏 进行 精确 计算 所必须 的真 实原 岩应力 场 ，真 实岩体 物理
力相 似模拟 试 验装置 改制 成液 压加载形 式 ，加 载采 用液 压伺 服控制 、多 油缸 均布加 载 技术 ，彻底解 决
收 稿 日期 ：２ ０ — 卜２ ０ ６０ ９
基 金项 目 ：河 南 省 重 点 科 技 攻 关项 目 （ ４４ １０ ８ ；河 南 省 杰 出 青 年 基 金 资助 项 目 （５ ２ ０ ３ ０ ０ ２ ２０ １ ） ０ １０ ２ ０ ） 作 者 简 介 ：苏 承 东 （９ １） １６ 一 ，男 ， 陕西 佛 坪 人 ，高 级 工 程 师 ，从 事 采 矿 工程 和 岩 石 力 学方 面 的教 学 与研 究 工 作
性 特征 ．大量 的试 验结 果证 明 ，相 似模 拟试验 方 法是 研究 采矿工 程 问题 的一 种行 之 有效 的方法 ［ ］ ． 目前 随着 采 矿开采 强度 的加大 ，开 采深 度 的增加 ，深 部开采 出现 的工程 问题 更加 复 杂 。需 要研究
的 内容也 越来 越 多 ，对 采矿工 程建设 的 研究水 平 和计 算精 度的要求 越来 越高 ，也 就对 试验 手段 和试验
在采矿众所周知理论研究试验研究和计算机模拟计算是自然科学研究的3种主要手段l13工程领域由于研究对象为岩体而岩体是一种十分复杂的地质体它包含由多种矿物成分组成的性质不同的岩块及具有结构面特征的节理裂隙是非均质各向异性不连续和随机性极强的天然集合体正是由于上述多种自然因素的相互作用和影响使得研究问题变得十分复杂即使经过假定和简化也难以用理论研究方法或计算机模拟方法得到满意解答使得研究结果不能有效指导生产实践
维普资讯
第 ２ ６卷 第 ２期 ２０ ０ ７年 ４月
河南理工大学学报 （ 自然科 学 版 ） Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＮＡＮ ＰＯＬＹＴＥＣ ＨＮＩ Ｃ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ（ ＶＥ Ｉ ＮＡＴＵＲＡＬ Ｓ ＥＮＣＥ） ＣＩ
Ｖｏ・ ６ Ｎ ・ ｌ ｏ２ ２ Ａｐ ・０ ７ ｒ２ ０
Ｅ ｍａ ：ｓｃ ＠ ｈ ｕ ｅ ｕ ｃ — ｌ ｕ ｄ ｐ ．ｄ ．ｎ ｌ
维普资
苏承 东 ， 勾 攀峰 ，邓 广 涛
（ 南 理工 大 学 能 源 科 学 与 工 程 学 院 ，河 南 焦作 河 ４４０） ５ ０ ３
摘 要 ：相 似模 拟 试验是 研 究采矿 工程 问题 常用 的方 法 ．基 于采矿 工程 学科 实验教 学和科研 的
方法 提 出更 高 的要 求 ．采矿工 程实验 室 现有采 矿 平面 相似 模拟试 验设 备大部 分属 于 ２ ０世 纪 ８ ０年代后 期 自行 研制 的 设备 ，采用 杠杆加 载 、人工 读数 ，使 得在 相 似模拟试 验过 程 中所形 成 的应力 场范 围和均 匀程度 等方 面 已不能 满 足当今 采矿工 程研 究 问题 的需要 ，因此 ，迫 切需要 研制 一种 性 能优 良、技 术先 进的 相似模 拟 试验设 备 ，以满 足采矿 工程 学科 实验 教学 和科 研的试验 要 求 ．本文对 实 验室 原有平 面应
力学 参数等 基 础数据 ，其计 算结 果也就 往 往无法 达 到真 正的 “ 仿真 ” 目的 ．然 而 ，采用 相似模 拟 的试
验研究 方法则 可 以较好 地解 决 上 述 问题 Ｌ Ｊ ４ ．这 是 因为 相 似模 拟是 真实 的物 理 实 体 ，在基 本 满足 相 似原理 的条 件下 ，它 能更 真实地 反映岩 体 和工程 结 构 空 问关 系 ，更 准 确地 模 拟 开 挖施 工 过程 的影 响 ， 并可 给 出更 为 直观 的试 验结 果 ，更 容易 全 面掌握 岩 体工 程的整 体受力 特征 、变 形趋 势 以及稳定 性等 特 点 ．特 别是 研究 采动后 采场 上覆 岩层 的破裂 、冒落 和移 动规律 及巷道 围岩 的应 力分 布 、位移 变化 的物