《表1 相似模型材料试验配比及岩层物理力学参数》

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《刀柱残采区上行长壁开采支承压力时空演化规律研究》

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在煤系地层中，由于成岩时间和矿物成分等不同，使各岩层厚度和力学性质等方面总存在着不同程度的差别，我们把在岩体活动中起主要控制作用的岩层称为关键层[20]。关键层的存在是必然的，关键层在控制其上软弱岩层运动的同时也影响了下方煤体支承压力的分布[21-22]。为了简单直观地说明关键层运动对刀柱残采区上行开采支承压力分布演化的影响，设计了如图1所示的试验方案，以大同矿区煤岩层力学实验数据为依据，根据相似理论建立相似模拟试验模型[23]。相似模拟装置尺寸为300 cm×20 cm×300 cm（长×宽×高），其四周和底部由20号槽钢约束，前方采用厚度为25 mm的有机玻璃板进行约束，顶部用气囊充气进行柔性补偿加载。实验采用的几何相似比C1=100∶1，容重相似比Cγ=1.6∶1，应力相似比Cσ=160∶1，时间相似比Ct=10∶1。其中模拟刀柱开采的下煤层厚度5.7 cm，上行长壁开采的上煤层厚度2.5 cm，上、下煤层的层间距为48.6 cm。亚关键层距上煤层7.5 cm，厚度为6 cm，主关键层距上煤层32.6 cm，厚度为16.5cm。试验采用的材料以细砂为骨料，以石膏、石灰为胶结材料，以云母粉为分层材料。模型材料用量及岩层物理力学参数见表1。