| 主权项 |
一种演示煤层开采顶板动态变化的仿真系统模型，其特征在于：包括从下至上依次包括煤层模块(7)、伪顶模块、直接顶模块和砌体梁模块；所述砌体梁模块由第一砌体梁模块(2)、砌体梁主体(1)和第二砌体梁模块(3)构成，其中，所述砌体梁主体(1)与所述第一砌体梁模块(2)的底部铰接，与所述第二砌体梁模块(3)的顶部铰接；所述直接顶模块包括第一直接顶模块(4)以及7个第二直接顶模块(5)，其中，从左至右第1个所述第二直接顶模块(5)与所述第一直接顶模块(4)的底部铰接，第2～5个所述第二直接顶模块(5)与其前一个所述第二直接顶模块(5)的底部铰接，第6和7个所述第二直接顶模块(5)与其前一个所述第二直接顶模块(5)的顶部铰接；所述伪顶模块包括第一伪顶模块(6)和两个第二伪顶模块(13)；在后一部分所述第二直接顶模块(5)的底部设置有挡板(8)，其高度低于所述煤层模块(7)；所述挡板(8)设置于第7个所述第二直接顶模块(5)的底部；气囊(9)，置于所述挡板(8)、所述第二直接顶模块(5)和煤层模块(7)之间形成的容纳空腔内，所述气囊(9)充气后的高度等于所述伪顶模块和所述煤层模块(7)之和；所述煤层模块(7)、所述第一伪顶模块(6)、所述第一直接顶模块(4)和所述第一砌体梁模块(2)之间通过粘结剂固定；在所述容纳空腔内靠近所述煤层模块(7)处还设置有液压模块(12)，在所述第二砌体梁模块(3)的底部还设置有矸石模块(10)；所述砌体梁模块由PVC材料制成，所述直接顶模块由塑料泡沫制成，所述第一伪顶模块(6)由木材或PVC材料制成，两个所述第二伪顶模块(13)由具有弹性的可变形材料制成，其中一个固定在所述煤层模块顶部，位于第1个所述第二直接顶模块(5)的底部，另一个所述第二伪顶模块(13)固定在所述液压模块(12)上；所述第一直接顶模块(4)的长度小于所述第一砌体梁模块(2)，且大于所述第一伪顶模块(6)的长度，所述煤层模块(7)的长度大于所述第一砌体梁模块(2)，多个所述第二直接顶模块(5)的长度之和大于所述砌体梁主体(1)的长度，所述液压模块(12)的高度同所述煤层模块(7)的高度；所述煤层模块(7)与所述第一伪顶模块(6)的长度之差为L<sub>1</sub>，所述第一伪顶模块(6)与所述第一直接顶模块(4)的长度之差为L<sub>2</sub>，所述第一直接顶模块(4)和所述第一砌体梁模块(2)的长度之差为L<sub>3</sub>；所述L<sub>1</sub>通过如下公式计算得出：<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>L</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mi>ω</mi><msqrt><mfrac><mrow><mi>S</mi><mi>C</mi><mi>A</mi><munderover><mo>Σ</mo><mi>i</mi><mi>n</mi></munderover><msub><mi>m</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>S</mi><mo>+</mo><mi>C</mi><mo>)</mo><mi>k</mi><mi>H</mi></mrow></mfrac></msqrt></mrow>]]></math><img file="FDA0000755750900000021.GIF" wi="354" he="218" /></maths>L<sub>1</sub>为煤层模块(7)与所述第一伪顶模块(6)的长度之差，单位：m；S为工作面长度，单位：m；ω为对比系数，即模型的缩小比例；H为采深，单位：m；n为老顶岩梁个数；k为应力集中系数；m<sub>i</sub>为老顶岩梁厚度，单位：m；C为老顶岩梁初次来压步距，单位：m；A为支撑压力高峰位置距离煤壁距离，单位：m；所述支撑压力高峰位置距离煤壁的距离A通过如下公式计算得出：<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>A</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>HL</mi><mi>b</mi></msub><mo>+</mo><mi>S</mi><mi>H</mi><mo>-</mo><mn>2</mn><mi>S</mi><mi>t</mi><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mi>S</mi><mo>-</mo><mn>2</mn><mi>C</mi><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mfrac><mi>S</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>-</mo><mi>t</mi><mo>-</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>4</mn><mi>H</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0.5</mn><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>0.35</mn><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mn>2</mn><mi>H</mi></mrow></mfrac></mrow>]]></math><img file="FDA0000755750900000022.GIF" wi="742" he="170" /></maths>t为直接顶岩层高度，单位：m；p为老顶岩层高度，单位：m；其中，L<sub>b</sub>＝2L<sub>1</sub>+S+2BB＝H·cotθθ为岩层走向移动角。 |
