《矿山压力与岩层控制》实验指导书.doc

矿山压力及其控制实验指导书 资源与材料工程系 采矿工程实验室学生实验守则 一、每次实验前必须做好复习和预习。复习的内容为教科书上有关本次实验的教学内容；预习内容包括仔细阅读实验指导书和去实验室熟悉有关仪器设备。 二、经过预习应掌握该项实验的意义、目的、操作步骤。对实验指导教师提出的检查性问题，应能回答，否则不得进行实验。三、实验时态度应严肃认真，严格按教师及实验指导书上所讲的操做步骤进行实验，每台设备应按操作则进行，以免损坏设备或造成事故。四、实验结束后，应在规定时间内提交实验报告。实验报告必须独立完成。书写、计算、制图要求公式、计算过程、单位齐全、清晰整齐。实验成绩是期终考核成绩的一部分。 五、如实验结果未能达到要求或因故未做实验者，应申请补做实验，实验室同意后，在指定日期内进行补做。实验一 单体支柱工作性能实验1. 实验目的1. 掌握单体液压支柱工作特性试验方法；2. 绘制支柱特性曲线，了解单体液压支柱工作特性；3. 学会YE-2000液压式压力试验机正确操作方法。2. 实验设备、材料及工具1. YE-200TA液压试验机1台； 2. WZ14-30/100单体液压支柱1根；3. DY-63型液压油泵1台；4. D-型顶板动态仪1台； 5. 老虎钳1把；6. 铁丝4-5米。 3. 实验步骤1. 将单体液压支柱放在试验机上放在试验机下承压板上中心， 用铁丝绕支柱成“8”字型捆牢，调整试验机的上承压板位置与支柱接触；2. 选择试验机500 KN度盘，挂上相应的摆砣；3. 启动试验机，使试验机托轮离开轨道约10mm左右，再调整试验机上承压板位置；4. 将注液抢与液压泵联接，并与支柱接通，启动液压泵，缓缓打开注液枪的注液阀向支柱下腔注液，使活柱上升初力达到70KN左右时，停止注液；5. 安装顶板动态仪，调整顶板动态仪与支柱平行，记录下初读数；6. 缓缓打开送油阀，以20KN/min的速度均匀加载，每隔20KN读一次读数，直到支柱的额定载荷，加载过程中载荷和压缩量填入表1；7. 当支柱加载达到额定载荷时应立即停止加载，关闭送油阀,打开回油阀，使下承压板降至原来位置，可操纵操作手把打开支柱卸载阀，活柱在自重的作用下复位；8. 实验重复进行3次，实验人员轮流操作进行。四、绘制支柱工作特性曲线根据上面实验获得的资料，以纵坐标为载荷（KN），横坐标为活柱下缩量（mm）绘制支柱工作特性曲线 ，单体液压支柱工作特性曲线如图1。 表1-1 单体液压支柱特性实验记录表1-1载荷/KN压缩量/mm压力表读数/MPa备注020406080100120140160180200240260280300320P0PP /KNS /mm S1S1增阻阶段的可缩量；P-恒阻时波动液压值图1-2 单体液压支柱特曲线PP实验2 相似材料的配比试验一、实验目的1. 掌握相似材料配比试验过程； 2.了解影响相似材料强度的主要因素；3.学会测定标准试块的单轴抗压强度；3.了解矿山压力相似材料模型的制作及试验研究方法。二、实验设备、材料及工具1.模块规格100 mm100 mm100mm1套；2.台秤1台； 3.岩石力学伺服试验机1台；4.细纱、碳酸钙、石膏、硼砂、水；5.披灰刀、铁锨。 三、实验步骤1. 根据标准模具体积，计算出每组3块标准试块的总重，可按下式计算：G=kV1*式中：G-制作试块材料总重量，kg/m3； k-损失系数，一般为1.21.3；V1-单个试块体积，m3；-标准试块的容重，kg/m3。根据配比号，以配比号（737）为例，砂胶比为7：1，即A:B:(1-B），再计算出各组分的重量，既砂子、碳酸钙(轻质Caco3)、石膏、硼砂、水的含量填入表2，各组分材料所需要重量计算按下式计算：砂 子： 碳酸钙： 石 膏： 水 ： 硼 砂： 式中：式中：A-砂子的份额；B-胶结物的份额；2. 根据每组配比号所需的各种材料重量计算表，严格在台秤上秤取砂子、碳酸钙、石膏的重量，并放在一起搅拌均匀。同时将秤好重量的硼砂，放入称好重量的水中，待融化后加入搅拌料中，进一步搅拌，将干料搅拌成均匀的湿料；3. 将湿料分34次均匀地加入试模中，并逐次逐个捣实试模，待湿料凝固后将试块缓慢地进行脱模，然后在试块上标注材料的配比号，在室内养护3-7天；4.将养护好的试样在台秤上秤出每组试件的总重量，计算出每组相似材料的平均容重。5.将试样在试验机上进行单轴压缩试验，求出每组相似材料的平均抗压强度。 表2 砂子、碳酸钙、石膏相似材料配比表砂胶比配比号容重/Kg.m-3砂子/Kg碳酸钙/Kg石膏/Kg硼砂/Kg水/Kg抗压强度/MPa 弹性摸量/GPa3:13371500355150037315004:14371500455150047315005:15371600555160057316006:16371700655170067317007:1737170075517007731700备 注水的含量为试件重量的；水中硼砂的浓度1；配比号的含义：砂:碳酸钙:石膏A：B：(1-B)时,砂胶比为A:1。砂子为干燥后的细河纱。四. 实验要求1. 每班分2-3组，每组制作一种砂胶比。2. 抗压强度实验采用的试块，为上一组同学制作。3. 实验后两周内提交实验报告。实验三 矿压观测仪器仪表的演示实验一、实验目的及要求：1.熟悉常用矿压观测仪器仪表的原理及构造；2. 掌握工作面和巷道的“三量”的观测方法。 二、矿压观测仪器仪表原理、构造和使用方法1. 位移观测仪器： A. 测杆；B. 测枪；C. 测尺； D. 数显式顶板动态仪；E. 表显式顶板动态仪；F. 数显式顶板报警仪；G. 收敛计； H. 多点位移计； I. 顶板离层仪；位移观测仪器主要用于工作面、巷道的位移观测，研究工作面顶底板或巷道围岩运动规律，预测预报顶板活动状况，为支护设备的选型以及安全生产提供指导依据。其中AG观测仪器主要用于工作面、巷道围岩表面位移的观测，而H和I观测仪器主要用于工作面、巷道岩体内部的位移观测；巷道位移观测点的布置如图1-1，工作面顶底板位移观测点布置如图1-4 。21312351-顶板测点2-两帮测点；3-底板测点；4-围岩图1-1 巷道移近量测点布置12654371-顶板；2-顶板测点；3-顶梁；4-支柱；5-推进方向；底板测点；7底板图1-2 工作面顶底板移近量测点布置 2. 载荷观测仪器：A. 钢铉式测力计；B. 机械式测力计； C. 电感式测力计； D. 液压式测力计；E. 液压枕；F. 钻孔液压枕；G. 涨楔式液压枕H. 锚索测力计；I. 锚杆侧力计；J. 锚杆扭矩扳手；K. 锚所涨拉千斤顶；L. 园图式压力自记仪。载荷观测仪器主要用于工作面、巷道的载荷观测，研究工作面顶底板或巷道围岩与支架相互作用关系，为支护设备的选型、支护密度，支护强度的设计提供依据以及安全生产提供指导依据。其中AE观测仪器主要用于工作面、巷道围岩与支架载荷观测；F和G观测仪器主要用于工作面前方煤岩体内部超前支承压力观测；HK主要用于锚杆受力状态的检测（包括初锚力和锚固力），L用于综采支架载荷的观测；巷道支架载荷观测点布置如图1-3，工作面顶支架观测点布置如图1-4 。1-顶板；2-顶梁；3支柱-；4-测力计；5-推进方向；6-底板；7-煤图1-4 工作面支柱载荷观测点布置 17563241- 顶背板2-顶测力计；3-顶梁；4-帮背板；5-帮测力计；6-支腿图1-3 巷道压力观测点布置1234563. 其他观测仪器：A. 电阻应变片；