[发明专利]砌体梁关键块体接触面应力分布形态测试方法

说明书

本发明属于采矿工程顶板岩层控制技术领域；关于砌体梁关键块体回转运动接触面挤压应力分布形态及变化规律的研究较少，不能准确表征回转运动过程中的受力状态及规律，相关砌体梁铰接块体的稳定性计算存在误差，降低了理论应用于现场顶板控制的准确性，本发明提供一种砌体梁关键块体接触面应力分布形态测试方法，通过回转高度确定两个岩石试件在测试装置上的高度差，实验机对岩石试件加压模拟砌体梁结构关键块体上的载荷，岩石试件产生转动，利用薄膜应力测试仪和位移传感器检测应力分布形态和规律，以及岩石试件的位移，准确掌握砌体梁关键块体接触面应力分布形态及其演化规律，提高采煤工作面支架工作阻力的准确性和合理性。

技术领域

本发明涉及采矿工程顶板岩层控制领域，更具体的说，涉及一种砌体梁关键块体接触面应力分布形态测试方法。

背景技术

地下煤炭资源开采引起上覆岩层的破断运动，引起采煤工作面矿山压力显现。工作面液压支架作为采场顶板控制的主要载体，科学确定合理地确定其工作阻力是确保矿井安全高效开采的基础。伴随着采煤工作面的向前推进，采场顶板岩层发生破断，关键块体之间相互铰接并以砌体梁结构的形式发生回转运动，并最终形成稳定的砌体梁结构。与此同时，砌体梁结构关键块体的动态回转运动，形成了采煤工作面的顶板来压过程。因此，掌握关键块体的动态运动规律，以确定合理的支架工作阻力，对科学控制采场顶板具有重要意义。

然而，目前关于砌体梁结构关键块体回转运动过程中接触面挤压应力分布形态及其变化规律的研究较少，同时完整的测试方法，尚不能准确表征砌体梁结构关键块体在回转运动过程中的受力状态及其变化规律，由此造成相关砌体梁结构铰接块体的稳定性计算存在误差，也降低了理论应用于现场顶板控制实践的准确性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种砌体梁关键块体接触面应力分布形态测试方法，该发明主要用于分析关键块体回转时接触面应力分布形态。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种砌体梁关键块体接触面应力分布形态测试方法，包括以下步骤：

步骤1. 将测试装置的底座、两个横向固定板和两个竖向固定板组装固定，结合实际采煤工作面采高、直接顶岩层累计厚度及直接顶岩层的碎胀系数，根据公式（1）确定采煤工作面顶板砌体梁结构关键块体的回转高度S；按照公式（2）和模拟实验所选取的相似比，计算获得放置岩石试件的两个回转轴的高度差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为采煤工作面顶板砌体梁结构关键块体的回转高度；M为采煤工作面采高；K_p为采煤工作面直接顶岩层的碎胀系数；Σh_i为采煤工作的直接顶岩层累计厚度；ζ为实验相似比；ΔH为两个回转轴的高度差。