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文檔簡介

1、礦壓計(jì)算題參考四、計(jì)算題(每題5分,共10分)1、某回采工作面煤層采高 m = 2.5m,直接頂為粘土頁巖,其總厚度 Eh= 8m,直 接頂?shù)钠扑榕蛎浵禂?shù)Kp二1.4,試問煤層開采后,破碎的直接頂巖石能否充滿采 空區(qū)?2、某礦取頁巖巖樣 3塊,作成直徑5cm,長10cm的標(biāo)準(zhǔn)試件3塊,分別做0 0 045 ,55 ,65的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn),施加的最大載荷相應(yīng)為17.6kN、12kN、9.65kN,求頁巖的內(nèi)聚力C和內(nèi)摩擦角 四、計(jì)算題(10)1、答: 8*1.4=10.2m,8+2.5=10.5m不能充滿采空區(qū)。2、答:(1)求每塊試件破壞面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力:P= sin :A 可得:45。=

2、6340kPa; 55。= 5010kPa;估 =4460kPaPcos:據(jù)一 A 可得:二 450 = 6790kPa;二550 = 3510kPa;二650 = 2080kPa(2)求巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角 根據(jù)C-也當(dāng)可450 =6340kPa,D450 =6790kPa 時(shí) 得.C =6340 -6790tg :當(dāng) 550 = 5010kPa,;550 = 3510kPa 時(shí),得:C =5010 -3510tg.tg : =0.405,得: =22°C =3590kPa四、計(jì)算題:(每題5分,共10分)1、某回采工作面頂板的最大控頂距為5m,根據(jù)實(shí)測得到在最大控頂距處的頂板下

3、沉量為340mm,若將最大控頂距縮小到 3m,在最大控頂距處的頂板下沉量是多少?答:在一般情況下,回采工作面的頂板下沉量可用公式Sl =mL進(jìn)行計(jì)算。由于在同一個(gè)工作面只改變了控頂距 L,而頂板條件、煤層采高均相同,即和m相同。所以,在兩種情況下頂板下沉量和工作面頂板的控頂距 L成正比,即:L1 : L2二Sl1 : Sl2,得:L2,SL1Sl2代入數(shù)據(jù)可得最大控頂距為 3m的頂板下沉量:Sl2L2SL1L23 3405=204mm2、有一緩斜煤層,其頂板由四巖層組成, 刀柱間的距離應(yīng)該是多少?各巖層的數(shù)據(jù)如下表,如采用刀柱法處理采空區(qū),X-JLJ |=t 巖層容重 了(kN/m3)層厚h(

4、m)2彈性模量E(kN /m )2抗拉強(qiáng)度Rr(kN /m )i22.64.024.5 如06i3.72"03224.52.7i0.8 如06325.52.0i4.7xi06424.53.522.6 漢 i06巖層數(shù)據(jù)表2q值。第一巖層本身的載荷集度 qi為:答:首先計(jì)算作用在第一巖層上的載荷集度qiihi 22.6 4 90.4kN/m第二巖層對第一巖層的作用時(shí),有:、Eihi3( ih26)(q2)1 二33Eih E2h2第三巖層對第一層的作用時(shí),有:亠、Eihpihi +幼2 +»3)心 2 亠、 (q3)i333 171.4kN/m (q2)i2,代入數(shù)據(jù)得:(q

5、2)i =i37.9kN/mqiEihi3 +E2h| +第四巖層對第一層的作用時(shí),有:/ Eihi3 億 hi + ?2h2 + ?3h3 + ?4»%)和4 / 2 ./ (q2)i 一 EM3 E2h; E3h; E4h: 一 . m (q3)i由此可以看出第四層對第一層巖層的載荷已經(jīng)沒有影響,計(jì)算第一巖層的載荷只計(jì)算到2(q3)i 即可,此時(shí),q =(q3)i hG/kN/m 。由于頂板巖層多數(shù)為脆性破壞,取安全系數(shù)n =6,則刀柱間的距離應(yīng)為安全跨距,為:Esh;=4.00心37!0 = 20.66mV 6 "7i.4四、計(jì)算題:(每題5分,共10分)i、某工作面

6、使用單體液壓支架,每根支柱的額定工作阻力為294kN/根,頂板的最大控頂距為5m,支柱為四排控頂,柱距為 0.7m,求單體液壓支架對頂板能夠提供的最大支護(hù)強(qiáng) 度是多少?答:在控頂距范圍內(nèi),四根單體液壓支柱可能提供的總支撐力為:Q = 4 294 =ii76kN 。由于工作面各排支柱并不能全部達(dá)到額定工作阻力,根據(jù)實(shí)測其平均工作阻力只有額定工作阻力的6080%。在這種情況下,單體液壓支柱對頂板的支護(hù)強(qiáng)度為:(0.6 0.8)nQ(0.6 0.8) 4 294P -LS5 0.7= 20i.6 268.8kPa2、有某石灰?guī)r做抗剪強(qiáng)度試驗(yàn),當(dāng)二m =4.8MPa時(shí),山=15.8MPa ;當(dāng)二n2

7、= 82MPa 時(shí),n18MPa 。而該巖石在做三向抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí),當(dāng)側(cè)壓二al =0時(shí), 民=82.6Mpa,求側(cè)壓力二al =5MPa時(shí)其三向抗壓強(qiáng)度是多少?tg = “2 打1 =0.647答:內(nèi)摩擦角二n2 -二n1二申=32.9°當(dāng)側(cè)壓:2二5MPa時(shí)r 1+s in ®6 =Rc +6根據(jù)1 -sin1+s in 32.9°Ra2 =82.6 + x 5 = 99.5MPa三向抗壓強(qiáng)度1 -sin 32.9°四、計(jì)算題:(每題5分,共10分)1、試計(jì)算只考慮自重應(yīng)力的情況下,賦存在600m深處原巖體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力值,設(shè)上部巖層3的平均容重為 2

8、4.5kN/m,泊松比為 卩=0.2 。解:垂直應(yīng)力:d 1= y H=14.7MPa側(cè)向應(yīng)力:d 2d 3= ( y H 卩 / (1-卩)=3.7MPa7.已知直接頂厚度為勸“的細(xì)砂巖,懸頂距為2mfl控頂距為Jm,老頂厚度為 來壓步距為C=10m,比重YE=¥z=25KN/m碎K=1.25,采高為2m 試建 立位態(tài)方程處于限定變形狀態(tài)人根據(jù)題意得支架處于限定變形工作狀態(tài),可以利用實(shí)測參數(shù)建立位態(tài)方程"已知普梁的運(yùn)動(dòng)參數(shù),則直接頂?shù)陌昂蔀椋篈=m/yz!>3x25 x(|+2.42=16Kh75KN/m2位態(tài)常教為(極限位態(tài)常數(shù)):"咤=竺蘭空=156.

9、25( XN /刊KtLk 2x48.有一煤層頂板為厚層堅(jiān)硬砂巖.巖層厚度15米,巖石的抗擔(dān)強(qiáng)度極限8Mpa, , 巖石間的摩擦角42度,作用在巖層上的載祈集度1 MPa,.當(dāng)巖展斷裂時(shí),能否取 得自身平衡?如果不能平衡支架應(yīng)具有多大的支撐力才不致摧垮工作面? 久y=25KNAw3.煤層厚度m=2,5in,內(nèi)摩擦角¥=25* , C=2X10SN/m2#煤層與 頂?shù)装獾南傧禂?shù)為支架對煤罷無支護(hù)反力,假設(shè)煤層的壓緇箱為, 試分別用兩種公式計(jì)算塑性區(qū)范圍,并求高峰壓力值.解:極ft!垮距 LHl J2Ri/ql5 V 2*8/1-6Qm 斷裂后巖塊間剪力!Miql=?4*l*60=30

10、MN 糜擦力 F=T*tan 彷=30*10 3 tan42P=R-R 30000-27012=2988KN水平推力 T=ql3/8h=103 *60J /8*15=3OMN =27012KN故支撐力至少在1 陸士良塑怡區(qū)內(nèi)值承壓力:C5 = (P) + C-"" 一氣農(nóng)爐Pi支架對煤壁阻力K集中系數(shù)2)教材公式h-2x1)不才慮£徃農(nóng)身沉降的推斷方肉2)考慮吿層兀降的旅蜥方法LA-Ain-飢-式中:nv-直接頂殍度;1嘰已知某工件面頂板來壓前夕級(jí)頂板下機(jī)量為ZWrnm,來壓結(jié)束時(shí)頂裁下機(jī)量為 500nimp相對11定步E 6mt來壓步距甘叫 控頂距為4,5m&#

11、171;采高為2.2叫K X-IJ5, 試求亶接頂M«71U理論上如何確定直1S頂?shù)暮穸?現(xiàn)場實(shí)際確定有鼻幾評(píng)方法?開采單一煤展或厚煤展T負(fù)錄屋妁直按頂母虞理邊上的觸屯才選有:h-泵高;K 已冒篡岸層妁聲脹系戢;必一巖醴的蟲樂沉1位.1.廠點(diǎn) 辰爆回板;Hi狀圖?IH圏丹TTF;,3Q0KM fFJ HZ W 屮 丁林支杜支滬實(shí)測老序47 個(gè)胖梁爼戚.來用時(shí)畀梁尢陽陽址終沉降值£采場頂 沉E 6<)Omm 衣汗前夕支架幟荷/< OU75M妊八 來爪此成I卜頂戰(zhàn) 卜沉htr=5(K)rnm » PG =Q. I 82 I Mpu . Pl.上監(jiān)用兀忌頂.

12、頂板巖尼 下均 比幣:y =2101/rn',叩 nr < m /i4flUT井oZ.ifr1 1MI r片卜屆g小.7峙輝CA >Ky-().9.- 297/CA 問J以碎脹系數(shù) Ka 1.3,支柱I #獻(xiàn)況螯敖 Krt 0.9 廠試確定直接頂厚度;(5分) 分析確定老頂巖集的給成:分) 把頂板下沉並控制在3(Hlmm的合理支護(hù)密匕袴;<!)確定“搖頂川KL Q分)Cpn = - r 尸呵山匚哽>42.5> 10來I.L前夕實(shí)測p 0.D7S阿 WJJU此怕反搆力搖頂哼皮;對照林狀I(lǐng)MnJir:肖一接頃h 1.7m 的眇顧頁巖與 E3m 的頁巖紀(jì)成*即點(diǎn)

13、接 頂片度溝3m.(2)老頂巖梁的組成 m擁越總土 謝頂山 牛¥:梁如成.分析A煤層杭狀I(lǐng)樸 n接位JF按頃之I的扈2.6rn的砂" Tt I屆0.9rn的蟲巖® 0.3m I旳泥巖則0.9m的西巖和0.3m的泥巖將隨2.5m的砂巖運(yùn)動(dòng)*血再上的4m砂巖肝度山于人于2,6m的砂巖將單獨(dú)込功。則老頂?shù)暮呋虨橹鱰be=2 .杓十 0.9+0.3=3.8nrio<3)支護(hù)密度計(jì)算 (II分a,片先確定合理的支滬強(qiáng)度C分)山題意知:頂板尢蛆礙彊終沉障刑為 hAOOmm,而老頂運(yùn)動(dòng)亢成時(shí)頂板 沉ti!:Ah(1-500mnu則支架對老頂采取了限定變形工作狀態(tài)??缮綄?shí)陽

14、參數(shù)建立位態(tài)方程匕A=m ¥ 7 f;=3X 2+5 X Q4X -7,5X IO4(Pa)Kj-Pcr mz Y x=0.1 X2 I X IO6-7T5X 1(/-0.1071 X 106( Pa)則可寫出侯態(tài)方程,Pt人亠 KnX hu/ A hi宅/Pj -0.075+0. 1071 X 500/ A 0汁算把頂楓 卜沉用擰制亦3OOmm 的詐理支護(hù)盪度=Pi 門107 1 < 500 2.0( - (). 3 (|f;i )b,支柱實(shí)際支擰能力 "分R,=Kh*K/*Kl/=0,93 XO,96X 297 =270.9(KN)=2,7 I X 1 O5(6確応立護(hù)竊度分n-Pr/K r=0-25 X 10/2.71 X IO3=O.92(W/K 3)MX 1 探/* U11 敘述回采工作面支架與圍巖的相互作用原理1) 支架與圍巖是相互作用的一對力,在小范圍內(nèi),圍巖形成的頂板壓力可看作一個(gè)作用力, 支架可視為一個(gè)反力,兩者相互適應(yīng),使其大小相等,而且盡可能的作用在一個(gè)作用點(diǎn)上2)支架受力的大小及其在回采工作面分布的規(guī)律與支架性能有關(guān)3)支架結(jié)構(gòu)及尺寸對頂板壓力的影響。在實(shí)際生產(chǎn)中證明,在支架架型選擇何時(shí)時(shí),可以 用最小的工作阻力維護(hù)好頂板12、支架圍巖相互作用原理: 支架支護(hù)作用,支架的工作阻力,尤其是初撐力在一定程度上能

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