[科普中国]-底板载荷集度

将支架底座对单位面积底板上所造成的压力称为底板载荷集度。曾称“底板比压”。1

底板载荷集度测试综述底板载荷集度测试是高档普采面支护参数设计与选取的重要工程设计依据。松软底板对工作面有较大的破坏度; 工作面支护与煤层的顶底板构成一个临时建筑体， 其中任何一个环节的破坏， 都会危及整个建筑体， 使其受力平衡遭到破坏。软底工作面在一定的时空条件下， 支柱穿入底板， 就预示着采场支撑系统的刚度显著降低， 导致顶板下沉量增大的概率提高， 直接顶发生离层， 采面支柱的工作阻力降低， 使采面临时建筑体失稳， 易造成推垮型冒顶事故。

随着开采深度与力度的加大， 采场顶板动态压力随之增大活跃， 软底工作面时常发生支柱支承强度不够的情况。因此， 加强底板载荷集度测试工作， 跟踪底板载荷集度参数的分析利用， 实时合理的确定支护密度， 避免随意盲目地加大支护密度及增加支、回柱工作量， 显得重要迫切。

准备在进行底板载荷集度测量前应制定好记录表格。测点选择应以同类岩性采场底板测点数不少于6～ 9个， 以确保数据具代表性和较高精度， 测量时要先将底板上的浮煤及松散层剥离治平， 使压模作用面平整光滑。

测试(1)DZD- 40型比压仪的定位器和压模垂直安设在测面(点) 上， 先将单体柱上端置入顶梁， 柱座入定位器槽内， 然后用手压注液泵通过单体柱升压。测量时应记录顶底板间距、压模直径、升压压力表读数及压模压入深度。测量中尤其要注意测读达到最大允许压入深度时对应的压力值， 这组数据对后续进行支护密度及柱鞋计算非常重要， 这一升压过程称为第一比压测试， 从实际应用考虑， 它已满足计算支护密度及柱鞋面积的要求。继续升压连续记录压力表读数与对应压入深度(压入深度已超出允许的最大值) ， 直至压力不再变化或变化较小，甚至出现下降， 这时底板受压达到屈服， hzd迅速增大， 此时(Pz ， hzd ) 是底板破坏的突变点， 相应比压为底板极限抗压入强度。此过程称为第二比压测试。其数据可用于进一步了解掌握底板的岩体物理参数， 如底板刚度、极限比压等是必要的。

(2) DCYM - Ê 型底板载荷集度仪测试过程简单，测量时将冲击筒底座置入底板测点上， 并使底板测面与底座面完全接触。测量时， 手握提绳将压模冲击锤置入冲击筒内1m 高度线处， 松开提绳， 使冲击锤自由下落冲击底板， 留下压模压槽， 量测压槽深度， 记下选用的压模直径， 即完成比压测试。2

底板载荷集度仪(1)DZD- 40A 型比压仪。它由单体液压支柱、手压注液加压泵、单体柱定位座及Ф40、Ф60、Ф80、5 130mm 四个压模组成。使用时， 根据底板硬度情况选择压模。这种比压仪较适合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类底板测量。

(2) DCYM - Ⅱ型冲击式底板载荷集度仪。它是由冲击筒、冲击锤和6个直径分别为5、8、12、16、20、24mm 的压模组成。使用时根据底板硬度情况从中选择压模与冲击锤相配合。具体操作方法是: 通过提绳将冲击锤提至冲击筒上端1m 高度线处， 然后放开提绳， 让锤自然下落， 压模作用在底板上， 并留下压痕(或称压模深度) ， 压模压入底板深度2～ 3mm 即认为可以(此压模压入深度应结合顶板允许最大下沉量和底板允许最大钻入量综合考虑)。否则应更换压模。这种比压仪较适合测量Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类底板。

这种底板载荷集度仪仅用于测量在限定压模压入深度或支柱钻底量或顶板下沉量的情况下的底板载荷集度， 与DZD- 40A 型比较具有一定的局限性和测量范围小的问题， 但测量参数具有实用性。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所