当前位置：文档之家 › 中盛相似模拟实验

中盛相似模拟实验

  • 格式：doc
  • 大小：304.50 KB
  • 文档页数：10

中盛上行开采相似模拟实验报告 1.相似模拟实验的目的 根据横向课题《近距离煤层群上行复采薄煤层可行性研究》的研究需要，并结合现场的实际要求，针对山西汾西矿业中盛煤矿的煤层地质赋存条件，进行近距离煤层群上行开采的三维相似材料模拟实验。

主要研究目的是：  分析10#煤开采对上部9#、7#煤层的影响，判断上部煤层的整体性及可采性。  测定10#煤开采过程中上部煤层的应力变化规律和位移变化，分析极近距离煤层群上行开采的卸压特征。

实验时间： 3D相似模型于2011年11月日开始铺设，历时日完成， 2011年11月日进行模拟开挖实验。

主要实验设备： 3D模拟实验台 7V14数据自动采集系统及数据处理系统 位移计和应力传感器（压力盒和直角应变花） 照相机 实验原型基本条件：实验原型为山西汾西矿业中盛煤矿7#、9#、10#煤层。 1、7#煤层 位于太原组中部，K4与K3石灰岩之间，下距9#煤层19.50～26.30m，平均22.60m。煤层厚0.10～1.95m，平均1.11m。一般含0～1层夹石，局部达2层，结构简单，属不稳定的局部可采煤层。顶板一般为泥岩，底板多为中粒砂岩。 2、9#煤层 位于太原组下部，下距10#煤层4.80～7.83m，平均6.45m。煤层厚0～1.10m，平均0.90m，不含夹石，结构简单，该煤层可采范围分布于井田中东部，可采面积2.139km2，属较稳定的局部可采煤层。顶板为石灰岩，底板一般为泥岩。 3、10#煤层 位于太原组下部，下距11#煤层6.76～13.82m，平均11.20m。煤层厚0.85～2.62m，平均1.86m。一般含0～1层夹石，局部达两层，结构简单。顶板一般为泥岩，底板为泥岩或细粒砂岩，属全区稳定可采煤层。该煤层于原矿区内已大部采空，仅西南部有小部分未开采地段。 复采煤层特征见表1所示。

表1复采煤层特征表 煤 层 号

煤层厚度（m） 煤层间距（m） 夹石

层数 顶板岩性 底板岩性 稳定程度

可采程度 最小～最大 平均 最小～最大

平均

7 0.10～1.95 1.11 19.50～26.30 22.60 0～1层 局部2层 泥岩 中粒砂岩 不稳定 局部可采

9 0～1.10 0.90 0 石灰岩 泥岩 较稳定 局部可采 4.80～7.83 6.45 10

0.85～2.62 1.86 0～1层 局部2层 泥岩 泥岩或细粒砂岩 稳定

全区可采

煤层综合柱状图如图1所示。

地质时代累厚层厚柱 状标志层备 注石 炭 系C太原组C岩 状K4#

5#

6#

K

10#9#K7#

石灰岩8#

煤层（七尺）深灰色泥岩及砂质泥岩煤层（青三尺）深灰色泥岩及砂质泥岩，中部夹

一层中细粒砂岩层。上部有二层煤线。8#煤厚0.1～0.3m

K石灰岩

煤层（腰渣）中央一层0.4～0.8夹石65～75

煤层（拉它子）灰色泥岩及砂质泥岩

石灰岩

煤层（灰三尺）煤层（灰四尺）为主采煤层灰色中粒砂岩灰色泥岩及沙质泥岩灰色泥岩、中部有一层中粒砂岩，底部为泥岩及沙质泥岩

　7＃ (腰碴）

1.00～9.500.60～0.905.00～6.500.60～1.00

10.0～11.00～2.008.00～9.00

4.00～6.000.10～1.953.00～5.00

4.00～6.00

8.00～9.007.50～9.500.904.80～7.830.85～2.62

灰色中粒砂岩及砂质泥岩t3

28～36

23～31

4

T32

图1 煤层综合柱状图 2 相似模拟实验 2.1 模型相似比 本实验采用中国矿业大学（北京）的三维试验台，实验台尺寸为：长×宽×高为3000mm×200mm×1800mm。设几何相似比为L=50：1，设容重比为=1.6：1，要求模拟与实体所有各对应点的运动情况相似，即要求各对应点的速度、加速度、运动时间等都成一定比例。所

以，要求时间比为常数，即：Lta= 7.07

式中： t—时间相似比。 试验采用平面应变条件，各岩层在相似模型中的厚度为： LHMaLL/11 =2000/50=40.0mm； LHMaLL/22=6400/50=128.0mm；

LHMaLL/33=900/50=18.0mm； LHMaLL/44=8000/50=160.0mm；

LHMaLL/55 =8000/50=160.0mm； LHMaLL/66=4000/50=80.0mm；

LHMaLL/77=3000/50=60.0mm； 8ML=LHaL/8=1110/50=22.0mm；

LHMaLL/99=4000/50=80.0mm；LHMaLL/1010=8000/50=160.0mm；

LHMaLL/1111=10000/50=200.0mm 1212/MHLLL10000/50=200.0mm

1205.2mm 其中M12为最上部覆岩。M1为最下部10#煤。 2.2模拟岩石的力学性质

根据试验目的，选择试验方案。本实验主要研究采场煤体变形及其上覆岩层的运移和应力的变化规律以及无煤柱条件下巷道变形规律以及顶板受力分析。研究现场实测的地质资料，根据煤岩层的分布，详细地整理了中盛煤矿各煤层顶、底板岩层物理力学性质的实测数据，详细情况见下表。

表2 模拟岩层物理力学性质表

岩性 容重 抗压强度Mpa 中粒砂岩 2.67 61.04 泥质砂岩 2.6 47 石灰岩 2.70 68.74 7#煤 1.40 14 泥岩 2.6 27 石灰岩 2.72 63.2 砂质泥岩 2.6 37 石灰岩 2.73 56 9#煤 1.40 14 泥岩 2.6 27 10#煤 1.40 14 2.３模型岩石的强度指标计算 逐层计算模型岩石的强度指标，由La=50，a=1.6得aaaL=８0。 由主导相似准则可推导出原型与模型之间强度参数的转化关系式，即： 





aaaLLcLcHcHMHMMc·

式中： c—单轴抗压强度 根据上面的资料，可以求出煤质以及不同顶板岩层模型的单轴抗压强度c及容重M

为： 第一层１０＃煤模型的抗压强度及容重为： 1Mc=１４/８0=0.175MPa 1M =１.４/1.6=0.875g/cm3

第二层泥岩模型的抗压强度及容重为： 2Mc =27/８0=0.34MPa 2M=2.6/1.6=1.63g/cm3

第三层９＃煤的模型抗压强度及容重为： 3Mc=１４/８0=2.17kg/cm2=0.175MPa 3M =１.４/1.6=0.875g/cm3

第四层石灰岩的模型的抗压强度及容重为： 4Mc=56/８０=0.7MPa 4M =2.７3/1.6=1.71g/cm3

第五层砂质泥岩的模型抗压强度及容重为： 5Mc=37/８0=0.46MPa 5M =2.6/1.6=1.63g/cm3

第六层石灰岩的模型的抗压强度及容重为： 6Mc=63.2/８０=0.79MPa 6M=2.７3/1.6=1.71g/cm3

第七层泥岩的模型抗压强度及容重为： 7Mc=27/８0=0.34MPa 7M=2.6/1.6=1.63g/cm3

第八层７＃煤模型的抗压强度及容重为： 8Mc=１４/８0=0.１75MPa 8M =１.４/1.6=0.875g/cm3

第九层石灰岩模型的抗压强度及容重为： 9Mc=68.74/８０= 0.859 MPa 9M =2.70/1.6=1.69g/cm3

第十层砂质泥岩模型的抗压强度及容重为： 10Mc=47/８０=0.59MPa 10M =2.6/1.6=1.63g/cm3

第十一层中粒砂岩模型的抗压强度及容重为： 11Mc=61.04/８0 =0.76MPa 11M =2.67/1.6=1.67g/cm3

表3 相似模拟试验材料配比表 层位 岩性 模拟抗压强度（MPa） 模拟 容重（g/cm3） 配比号 配比材料 骨料：胶结料 石灰/石膏（石灰/土）

覆岩

11 中粒砂岩 0.76 1.67 10 泥质砂岩 0.59 1.63 9 石灰岩 0.859 1.69 8 7#煤 0.175 0.875 7 泥岩 0.34 1.63 6 石灰岩 0.79 1.71 5 砂质泥岩 0.46 1.63 4 石灰岩 0.7 1.71 3 9#煤 0.175 0.875 2 泥岩 0.34 1.63 1 10#煤 0.175 0.875

合集下载

中庭火灾烟流相似模型

中庭火灾烟流相似模型


烟气流动控制微分方程组， 并导出模型实验相似准则； 提出模型与原型局部相似的模型律； 忽略围 护结构热相似， 建立 ! " # 模型试验台； 开展中庭火灾烟流填充过程模型实验， 模型实验与原型实验 结果吻合。研究表明： 理论模型律是合理的， 采用小比例的相似模型实验， 研究中庭火灾烟流的发 展是可行的。 【关键词】 建筑火灾 烟气流动 相似模型 中庭 建设部科技项目， 中图分类号： $ %&&#。
含有中庭的建筑多数是大型公用建筑， 例如： 多 层购物中心、 豪华宾馆以及高级行政大楼等。与普通 建筑相比， 中庭建筑具有火灾荷载大、 人员密集、 内部 功能复杂等特点。中庭建筑的最大特点是它具有一 个或者多个在竖直方向上连续贯通数层的封顶大型 空间。这种结构增加了建筑空间的魅力， 但却增大了 火灾的危险性。传( )
9
相似模型律
为了使模型与原型完全相似， 应保证满足所有的
第四期 刘 方 等：中 庭 火 灾 烟 流 相 似 模 型 ・ (* ・ " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "
实验流体力学讲义(1)

实验流体力学讲义(1)

第五章 流速测量 §5.1 流体平均速度测量-------------------------------------------------------------------------（77） §5.2 热线风速仪-----------------------------------------------------------------------------------（80） §5.3 激光多普勒测速仪--------------------------------------------------------------------------（90） §5.4 粒子成象速度仪---------------------------------------------------------------------------（- 107） §5.3 流量测量-------------------------------------------------------------------------------------（113）
参考资料：周光炯《实验流体力学发展简史》1992 年
2
第二章 实验模拟方法和理论
第二章 实验模拟方法和理论 Chapter 2 Method and Theory in Experiments
Байду номын сангаас
实验研究分为两种：实物试验和模型试验。当然用真实物体或样机直接进行试验时，数据 是可信的。但是，往往实物试验是危险的，不经济的。用模型代替实物在实验室中进行试验， 一般是安全的，相对说也是经济的。但是在用模型进行模拟试验时需要回答几个问题：
第六章 温度测量 §6.1 常规测温仪器------------------------------------------------------------------------------（119） §6.2 热电偶原理----------------------------------------------------------------------------------（119） §6.3 温度探头------------------------------------------------------------------------------------（- 120） §6.4 与辐射有关的测温方法------------------------------------------------------------------（- 121） §6.5 热流测量------------------------------------------------------------------------------------（- 123）
实验一典型环节的模拟研究（小编整理）

实验一典型环节的模拟研究（小编整理）

实验一典型环节的模拟研究（小编整理）第一篇：实验一典型环节的模拟研究实验一典型环节的模拟研究一、实验目的1.熟悉THBDC-1型控制理论实验平台及“THBDC-1”软件的使用；2.熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3.测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。

二、实验设备1.THBDC-1型控制理论实验平台；2.PC机一台(含“THBDC-1”软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线；三、实验内容1.设计并组建各典型环节的模拟电路；2.测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响；四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。

熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析十分有益。

本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原理框图如图1-1所示。

图中Z1和Z2表示由R、C构成的复数阻抗。

1.比例（P）环节比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地复现输出信号的变化。

图1-1 它的传递函数与方框图分别为：U(S)G(S)=O=KUi(S)2.积分（I）环节图1-2积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。

它的传递函数与方框图分别为：U(S)1 G(s)=O=Ui(S)Ts设Ui(S)为一单位阶跃信号，当积分系数为T时的响应曲线如图1-3所示。

图1-3当Ui(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为K时的响应曲线如图1-2所示。

3.比例积分(PI)环节比例积分环节的传递函数与方框图分别为：G(s)=UO(S)R2CS+1R21R21==+=(1+)Ui(S)R1CSR1R1CSR1R2CS 其中T=R2C，K=R2/R1设Ui(S)为一单位阶跃信号，图1-4示出了比例系数(K)为1、积分系数为T时的PI输出响应曲线。

图1-4 4.比例微分(PD)环节比例微分环节的传递函数与方框图分别为：G(s)=K(1+TS)=R2(1+R1CS)其中K=R2/R1,TD=R1C R1设Ui(S)为一单位阶跃信号，图1-5示出了比例系数(K)为2、微分系数为TD时PD的输出响应曲线。

实验二连续系统离散相似法的数字仿真实验

实验二连续系统离散相似法的数字仿真实验


1
的单位阶跃响应，并求出状
态空间模型。
2.用 MATLAB 建立系统模型并将所建立的系统模型相互转换为 tf、zpk
或 ss 形式；通过连接函数的方式实现系统 G1 和 G2 的串联和并联。
（1）
G1
s
(s
18
0.4)(s
s 2
15)(s
25)
（2）
G2
s
s2
s
s
2 10
40.4 139 150
实验二 连续系统离散相似法的数字仿真实验
【实验目的】 1. 掌握以系统结构图形式描述的连续系统时域离散相似法的数字仿
真方法和步骤。 2. 学会利用时域离散相似法分析线性和非线性系统的动态性能以及
典型非线性环节对控制系统性能的影响。
【实验内容】
1.求出
G1
s
s2
2 2s
1
Байду номын сангаас
与
G2
(s)
2s3
1 3s2
4.含死区环节的非线性控制系统的结构如图所示
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
（1）建立系统的 SIMULINK 模型，并选用 RK4 法，求出死区环节 c=0， 0.1,0.5,1.0 情况下（c=0 相当于Ⅳ环节为 1，即没有加入死区环节） 系统的单位阶跃响应作为标准解。 （2）求出图中传递函数对应的状态空间模型，并在该模型前加入虚 拟的采样开关和零阶保持器，得到离散化状态空间模型。 （3）在 c=0,0.1,0.5,1 情况下，利用时域离散相似法编程完成对该 系统的仿真研究。 （4）实验报告要求： a. 整理各种实验条件下的数据和曲线； b. 将仿真结果与标准解比较，分析不同死区参数对仿真精度的影响； c. 从仿真结果分析死区非线性对系统性能的影响。