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开采沉陷覆岩运动规律的相似材料模拟试验郭辉;株楠;秦长才;刘利君【摘要】在研究开采沉陷引起的覆岩运动及其地表移动的规律时,采用相似材料模拟的方法,可以直观的表达出在工作面推进过程中,所引起的覆岩及其地表的水平位移、下沉量及其移动规律.通过实验表明,随着工作面的推进,煤层上覆岩层运动逐渐剧烈,水平位移和下沉量逐渐增大,直至达到充分采动后,水平位移和下沉量衰减并逐渐趋于稳定.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】5页(P12-15,7)【关键词】开采沉陷;相似材料模拟;覆岩运动【作者】郭辉;株楠;秦长才;刘利君【作者单位】安徽理工大学,安徽淮南 232001;安徽理工大学,安徽淮南 232001;安徽理工大学,安徽淮南 232001;安徽理工大学,安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】P258相似材料模拟试验主要用于矿山测量和煤炭研究及其应用，自1958年引进我国，并逐渐应用到煤炭行业、煤炭高校以及相关专业的研究中。
它是根据工作面岩层的相关物理力学以及地质参数，在一定的模型试架中按一定的比例缩小制成模型，以相似理论为基础，利用模型与实地工作面相似或类似的特征来研究开采工作面推进引起的覆岩运动和地表沉陷的一种的模型试验技术。
用相似材料模拟开采沉陷引起覆岩运动及其地表移动规律的方法，不仅可以直观的表达出在工作面推进的过程中煤层上覆岩层的运动，还可以直接观测出覆岩运动及其地表沉降的下沉量和水平位移，并且还可以为实地矿井工作中的新技术和新实验方法提供一定的参考数据，省时省力且效果明显。
1 试验研究方法根据实地矿井煤层、岩层的物理力学性质和地质参数，按照相似材料模拟理论制作与实地矿井相似的模型，模拟出与实地矿井相似的岩层、煤层及其厚度和深度。
首先，在模型上按煤层上关键层的位置布设一定数量的观测点，同时在试架上布设稳定的控制点A、B、C和D，并进行采前观测2次，求出平均值作为采前观测值。
采动影响下覆岩应力变化规律的数值模拟分析陈峰;潘一山;钟勇【摘要】顶板事故在煤矿事故中占有高达75％的比例,采动引起的覆岩应力变化是顶板事故的主要原因之一.利用岩石真实破裂过程分析软件(RFPA2D),模拟了采动影响下覆岩破坏的动态发展过程,从几何变形、破断机理等方面较为真实的模拟开采过程中上覆岩层变形、离层、断裂规律和支承压力分布规律.模拟结果表明,直接顶变形破坏的主要原因是回采过程中覆岩拉应力超过极限抗拉强度,老顶的破坏主要受随分步开挖而增大的拉应力及其损伤的积累作用.该数值模拟结果对今后现场施工具有重要的指导意义.【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2014(025)003【总页数】5页(P74-78)【关键词】覆岩;RFPA;应力;数值模拟【作者】陈峰;潘一山;钟勇【作者单位】长春建筑学院,吉林长春130000;辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TD853矿山动力灾害包括矿山开采与地下工程活动诱发的冲击地压、煤与瓦斯突出、突水等，是煤矿开采过程中常见的工程诱发灾害。
这些矿山动力灾害都是矿山开采过程中的覆岩应力场扰动所诱发的地质环境劣化过程灾变的结果［1-2］。
矿井开采活动中引起上覆岩层的移动，使围岩的力学性质与未受采动前相比发生了根本性的变化，打破了原始的应力平衡，围岩的应力状态重新分布，达到新的平衡状态，导致应力或应变增加和能量积聚，从而诱发矿井动力灾害［3-4］。
矿井动力灾害严重威胁矿工生命与国家财产安全，也严重制约我国能源发展战略的有效实施，因此，模拟上覆岩层的移动破坏规律对煤矿开采具有重要指导意义。
目前在岩石力学中进行地下结构围岩破坏的研究主要采用的计算方法:边界元法、有限单元法、离散元法等，在这些方法中多数视研究对象为均匀、连续的介质，而试验和工程实际均表明岩石类材料非均匀性对围岩破坏的影响至关重要［5-6］，本文应用的真实破裂过程分析软件(RFPA2D)的计算方法正是通过考虑岩石的非均匀性，将复杂的宏观非线性问题转化成简单的细观线性问题，并引入数学连续物理不连续的概念，将复杂的非连续介质力学问题转化成简单的连续介质力学问题，使得计算更加真实准确［7-8］，而且该软件适用于岩土工程的应用分析，可针对地下工程诱发的地表沉陷、岩层移动、巷道破坏、顶板冒落等工程灾害展开应力场、位移场及声发射模式(微震)的实时监测［9-10］。
一、实验目的1. 了解采掘运机械的基本结构和工作原理；2. 掌握采掘运机械的主要参数及其作用；3. 培养实际操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验设备1. 采掘运机械实验台；2. 计算器、尺子等辅助工具。
三、实验内容1. 采掘运机械的基本结构和工作原理；2. 采掘运机械的主要参数及作用；3. 采掘运机械的实际操作。
四、实验步骤1. 观察采掘运机械实验台的结构，了解其组成部分及功能；2. 学习采掘运机械的基本结构和工作原理，包括采掘、运输、提升等部分；3. 分析采掘运机械的主要参数，如功率、速度、载荷等，了解其对机械性能的影响；4. 根据实验要求，进行采掘运机械的实际操作，观察其工作状态，记录相关数据；5. 分析实验数据，总结采掘运机械的性能特点，探讨改进措施。
五、实验结果与分析1. 采掘运机械的基本结构和工作原理采掘运机械主要包括采掘、运输、提升三个部分。
采掘部分负责从矿体中开采矿石，运输部分负责将矿石从采掘地点运送到地面，提升部分负责将矿石从地面提升到指定位置。
（1）采掘部分：采掘机械主要有铲斗式、截割式等。
铲斗式采掘机械通过铲斗抓取矿石，截割式采掘机械通过截割刀将矿石切割成块状。
（2）运输部分：运输机械主要有皮带运输机、矿车等。
皮带运输机通过输送带将矿石从采掘地点运送到地面，矿车通过轨道将矿石从采掘地点运送到地面。
（3）提升部分：提升机械主要有提升机、卷扬机等。
提升机通过钢丝绳将矿石从地面提升到指定位置，卷扬机通过钢丝绳将矿石从采掘地点运送到地面。
2. 采掘运机械的主要参数及作用（1）功率：功率是采掘运机械的主要性能指标，表示机械在单位时间内所做的功。
功率越大，机械的作业效率越高。
（2）速度：速度表示采掘运机械的运行速度，包括采掘速度、运输速度和提升速度。
速度越高，机械的作业效率越高。
（3）载荷：载荷表示采掘运机械在作业过程中所承受的重量。
载荷越大，机械的承载能力越强。
3. 采掘运机械的实际操作在进行实际操作时，需按照以下步骤进行：（1）启动采掘运机械，观察其运行状态，确保无异常情况；（2）调整采掘、运输、提升等参数，使机械达到最佳作业状态；（3）进行采掘、运输、提升等作业，观察机械的工作状态，记录相关数据；（4）根据实验要求，对实验数据进行整理和分析。
大采高采场覆岩顶板应力规律三维相似模拟研究陈刚;姜耀东;曾宪涛;殷磊【摘要】基于某矿区的地应力分布和大采高的具体条件,开展了采场矿压显现规律和巷道围岩变形规律的相似模拟研究.研究主要以该矿1-2煤层的地质赋存条件为典型背景,模拟开采高度为5m和6m时,工作面和巷道的矿压显现规律.通过大采高相似模拟实验,具体分析并总结了大采高开采过程中工作面的矿压显现规律.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2012(017)003【总页数】5页(P5-8,24)【关键词】大采高;采场;应力;三维相似模拟【作者】陈刚;姜耀东;曾宪涛;殷磊【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全学院,北京100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学(北京)资源与安全学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD322采场上覆岩层的结构对采场围岩具有控制作用，很多学者通过现场实测、实验室模拟、数值分析等方式研究了上覆岩层的运动规律，并提出了相应的围岩控制方案，但是对于多因素影响下的矿山压力，很难通过建立微分方程进行理论分析求解。
虽然实测是研究矿压的主要方法，但受人力、物力及客观条件限制不易获得煤岩体内部的规律。
目前，相似材料模拟成为研究岩层结构及岩层移动的最常用的手段。
相似模拟能人为控制实验条件，从而可以确定单因素或多因素对矿山压力的影响规律，试验周期短、见效快、效果清晰直观。
采用中国矿业大学 (北京)采矿实验室的三维模型试验台，模型试验台的尺寸为2m×2m×3m(长×宽×高)。
以上湾矿1－2煤层为三维相似模型试验的研究对象，其煤层平均开采深度为139m，煤层厚度平均为6.77m，直接顶一般为砂质泥岩或细砂岩，厚度平均为10.44m，基本顶多为中砂岩或粗砂岩，厚度平均为9.5m。
采动影响下覆岩应力变化规律的数值模拟分析随着经济社会的发展，深部矿产资源开发越来越受到重视。
覆岩在采矿工程建设中具有重要作用，而采动加荷对其对作用造成的应力变化现象更是引起了人们的广泛关注。
以“采动影响下覆岩应力变化规律的数值模拟分析”为研究课题，结合解析计算及数值模拟，通过深入的研究可以为发展深部矿产资源提供理论依据，并且有利于深入了解采动加荷对覆岩应力变化的规律，从而更准确地预测采动对覆岩及被采区域影响。
覆岩应力变化是改变采动加荷下覆岩应力状态的过程，是影响采矿工程安全的重要因素之一，包括覆岩本身的宏观变形特征、应力水平及其演化规律。
覆岩的应力变化是一个复杂的过程，它与空间尺度、时间尺度、应力水平、覆岩局部结构等有关。
因此，对覆岩应力变化的规律性的研究，至关重要。
采动加荷作用于块状覆岩中之后，覆岩应力状态将会发生变化，该变化主要具有三个方面的表现，即：覆岩应力状态随采动深度的变化；覆岩应力状态随采动加荷的变化；覆岩应力状态随采动时间的变化。
由于覆岩自身的孔隙性等微观特性对上述变化的影响及其表现结果的不同，覆岩应力变化的规律难以用简单的理论模型来描述，因此，通过解析计算和数值模拟的方法研究覆岩应力变化现象就显得尤为重要。
解析计算是考虑覆岩孔隙性等微观特性影响的一种数学方法，广泛应用于挖掘工程分析中。
其主要思想是采用一定的假想模型，将覆岩分解为多个单元或局部结构，然后利用单元或局部结构特征将复杂的覆岩模型简化为若干简单的计算问题，与此同时也可以结合假想实验及理论模型，对复杂的覆岩应力变化现象进行简化分析。
数值模拟是一种通过在计算机上模拟实际覆岩的属性及行为来研究覆岩应力变化的技术，可以比较准确地重现实际的覆岩应力变化情况，也可以发现许多不易被观察到的现象，从而促进对覆岩试验规律的认识，以及对覆岩及其附近地层的深刻理解。
通过解析计算和数值模拟结合，我们可以更加深入地了解覆岩应力变化，从而更加准确地预测采动对覆岩及被采区域的影响。
采掘机械实验报告第一篇：采掘机械实验报告《采掘机械与液压传动》实验报告时间：地点：学号：班级：姓名：2015年5月12日一、实验目的1、参观各种液压仪器并了解其结构组成；2、通过实验认识常用的液压元件；3、了解常用液压元件的结构特点和工作原理；4、了解液压系统的组成；5、学会连接执行液压缸的串、并联油路；6、分析液压回路的工作过程。
二实验仪器综合工作台、三位四通电磁换向阀、溢流阀、液压泵、液压缸、连接油管及管接头等。
三实验原理1液压传动系统的组成及各部分功能1)动力元件，即液压泵，其职能是将原动机的机械能转换为液体的压力动能(表现为压力、流量)，其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。
2)执行元件，指液压缸或液压马达，其职能是将液压能转换为机械能而对外做功，液压缸可驱动工作机构实现往复直线运动(或摆动)，液压马达可完成回转运动。
3)控制元件，指各种阀利用这些元件可以控制和调节液压系统中液体的压力、流量和方向等，以保证执行元件能按照人们预期的要求进行工作。
4)辅助元件，包括油箱、滤油器、管路及接头、冷却器、压力表等。
它们的作用是提供必要的条件使系统正常工作并便于监测控制。
5)工作介质，即传动液体，通常称液压油。
液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的，另外液压油还可以对液压元件中相互运动的零件起润滑作用。
2液压传动的优缺点(1)优点1）传动平稳，在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。
油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上。
2）质量轻体积小液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。
《采掘机械虚拟操作》实训大纲一、实验目的主要用于完成综掘机模拟现场实验操作和综合机现化采煤模拟现场实验操作两个实验项目。
具体的实验内容是：综掘机结构的认识、综掘机空操作、模拟现场操作、考核；让学生在模拟仿真的环境中体验掘进的破、装、运和采煤的破、装、运、支、处全过程，与将来的工作实现无缝对接，为进行工种岗位的考核做准备。
二、实验方式与要求实验方式：实验教学3～4人一组。
实验要求：1．要求学生掌握相关的基本理论及基本实验技能；2．根据各实验要求做好课前预习，并能写出规范的预习报告；3．能正确使用常用的仪器和设备；4．实验中能掌握采煤机、液压支架、设备配套选型等设备工作原理；5．实验中能掌握掘进机的构造、工作原理、掘进工艺过程等。
6．能根据实验要求设计实验线路、实验步骤及数据表格；7．学生在规定时间内独立完成实验内容。
三、实验报告1．在预习报告的基础上分析实验内容；2．正确书写实验过程，总结实验的收获、体会及对实验的改进意见等；3．实验报告要求书写工整，采用统一标准的实验报告纸；4．每次实验结果必须经任课教师签字方可生效；5．结束时，学生要对课程的评价、建议及体会写出一份课程小结；四、考试（考核）方法与规定1．对学生成绩进行综合评定；2．成绩以实操成绩和理论考试相结合为主；3．实验成绩按优、良、中、及格、不及格五级分制记分。
六、其他有关说明1．可根据数量要求、授课时数要求等具体情况安排实验项目与个数；2．注意培养学生自学能力和动手能力，实验室对学生开放。
《采掘机械虚拟操作》实训指导书采掘机械仿真实验室主要仪器设备介绍掘进机虚拟实训操作实验仪一、掘进机虚拟实训操作实验仪二、采煤虚拟实训操作实验仪采煤虚拟实训操作实验仪操作流程：。
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。
第1篇一、实验目的通过本次实验，使学生对采煤机械的总体结构、工作原理、操作方法及维护保养等方面有深入的了解，提高学生对采煤机械的认识和操作技能，为今后从事煤矿生产工作打下基础。
二、实验内容1. 采煤机械概述（1）采煤机械的定义及分类采煤机械是指在煤矿生产过程中，用于采掘煤炭的各种机械设备。
根据工作原理和用途，采煤机械可分为：截割机械、输送机械、支护机械、通风机械等。
（2）采煤机械的发展现状近年来，我国采煤机械技术取得了显著成果，尤其是在截割机械和输送机械方面，具有世界先进水平。
2. 采煤机械主要组成部分及工作原理（1）截割机械截割机械是采煤机械的核心部件，主要用于切割煤炭。
其主要组成部分包括：截割滚筒、截割电机、截割驱动装置等。
截割滚筒：截割滚筒是截割机械的主要工作部件，其结构包括：截齿、齿座、齿轴等。
截割滚筒在高速旋转过程中，通过截齿切割煤炭。
截割电机：截割电机为截割滚筒提供动力，其功率和转速直接影响截割效率。
截割驱动装置：截割驱动装置负责将电机动力传递给截割滚筒，包括齿轮、链条、皮带等。
（2）输送机械输送机械主要用于将切割后的煤炭运送到指定地点。
其主要组成部分包括：输送带、输送机头、输送机尾等。
输送带：输送带是输送机械的主要承载部件，用于承载煤炭。
输送机头：输送机头负责将煤炭从采煤机截割滚筒处接入输送带。
输送机尾：输送机尾负责将煤炭输送到指定地点。
（3）支护机械支护机械主要用于保证采煤工作面的安全，防止顶板垮落。
其主要组成部分包括：液压支架、单体支柱、锚杆等。
液压支架：液压支架是采煤工作面支护的主要设备，其作用是支撑顶板，防止顶板垮落。
单体支柱：单体支柱是一种独立支撑设备，用于局部支护。
锚杆：锚杆是一种固定在岩层中的锚固件，用于加固岩层。
3. 采煤机械操作方法及维护保养（1）操作方法1）启动采煤机械前，检查各部件是否正常，确认安全后方可启动。
2）操作采煤机械时，根据煤层厚度和硬度调整截割速度。
