基于响应面法的页岩相似材料配比试验研究

为高效选取页岩相似材料配比,使用水泥和石膏为胶结材料,河砂和重晶石粉为骨料配制页岩相似材料,采用响应面法进行试验设计及数据分析,以砂胶比(骨料质量/胶结材料质量)、水泥含量(水泥质量/胶结材料质量)、重晶石含量(重晶石粉质量/骨料质量)3个因素作为控制因素,以密度、单轴抗压强度和弹性模量作为目标响应,分别建立了相似材料密度、单轴抗压强度、弹性模量与各配比因素间的多元非线性回归模型。对因素进行了方差分析和响应面分析,研究表明,砂胶比、水泥含量、重晶石含量对相似材料密度、单轴抗压强度、弹性模量均有显著影响,且砂胶比和水泥含量对密度、单轴抗压强度、弹性模量有显著的交互影响,砂胶比和重晶石含量对密度有显著的交互影响,水泥含量和重晶石含量对单轴抗压强度、弹性模量有显著的交互影响。确定了用于页岩相似材料配比的经验方程,并进行了试验验证。研究证明,响应面法在相似材料配比试验应用中具有较好的适用性和有效性。     

基于Ressiner厚板理论的采空区顶板稳定性研究

根据层状顶板矿体构造特征,基于Ressiner厚板理论,简化并构建层状顶板弹性厚板模型,结合弹性力学相关理论,推导出固支和简支两种边界条件下,顶板的挠曲线方程与顶板内部最大应力表达式;利用matlab软件得到顶板扰度随坐标轴变化的三维曲线图,以及顶板最大应力随顶板厚跨比与长宽比的三维曲线变化图,从图中直观得到顶板最大应力受顶板厚跨比影响较大,受顶板长宽比影响较小;以顶板抗拉强度作为破坏标准,结合顶板最大应力推导出顶板安全厚度计算模型。以某典型多层顶板矿床的某一区段为研究背景,利用顶板安全厚度计算模型,得到了该矿区段顶板安全厚度为14.53 m,矿山开采设计顶板厚度16 m,验证了层状顶板安全厚板计算模型的可行性。