Стенд для моделирования геомеханических процессов в толще горных пород

 

Изобретение относится - горной промышленности и гложет быть использовано для моделирование геомеханических процессов , происходящих в толще горных пород при выемке залежей полезного ископаемого, п лабораторных условиях. Стенд порышает адекватность моделирования геомеханических процессов в толще горных пород. Это достигается тем, что его плоское основание 1 снабжено отверстиями , в которых установлены стержни 6, соединенные с плоскими площадками 7 через шаровые опоры 8. Плоские площадки 7 образуют сплошную криволинейную поверхность , имитирующую гипсометрию контакта кровля-залежь Имитация процесса выемки залежи осуществляется путем опускания части площадок 7, при этом в эквивалентном материале, имитирующем породы кровли инициируются процессы роста и перераспределения напряжений, разуплотнение и разрыхление. Эти процессы контролируются с помощью cncfeMbi датчиков. 3 ил

COIO3 СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ

РЕСГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 484 6175/03 (22) 02,07.90 (46) 30,07.92. Бюл, ¹ 28 (75) В,И.Штеле (56) Авторское свидетельство СССР № 1682559, кл, Е 21 С 39/00, 1989, (54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТОЛЩЕ

ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится ° горной промышленности и может быть использовано для моделирования геомеханических процессов, происходящих в толще горных пород при вГыемке залежей полезного ископаемого, в лабораторных условиях.

Стенд повышает адекватность моделирова,50„, 1751320 А1 (Я)5 Е 21 С 39/00

1 09, ния геомеханических процессов в толще горных пород. Это достигается тем, что его плоское основание 1 снабжено отверстиями, в которых установлены стержни 6, соединенные с плоскими площадками 7 через шаровые опоры 8, Плоские площадки 7 образуют сплошную криволинейную поверхность, имитирующую гипсометрию контакта кровля — залежь. Имитация процесса выемки залежи осуществляется путем опускания части площадок 7, при этом в эквивалентном материале, имитирующем породы кровли, инициируются процессы роста и-перераспределения напряжений, разуплотнение и разрыхление. Эти процессы контролируются с помощью системы датчиков. 3 ил, 1751320

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для моделирования геомеханических процессов, возникающих в толще горных пород при отработке полезных ископаемых, в лабораторных условиях, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является стенд, включающий основание со стержнями и плоскими пластинами, эквивалентный материал и систему индикации напряжений и подвижек в эквивалентном материале, Недостатком данного стенда является фФ" низкая:то ПИсть моделирования геологических условий залегания, в частности гипсометрии кровли залежи или ее гипсометрии.

Это связано с тем, что гипсометрия воспроизводится на стенде набором плоских пластин, жестко закрепленных на концах выдвижных стержней. Это снижает точность воспроизведения геомеханических процессов в толще горных пород над отрабатываемой залежью, когда она имеет сложную гипсометрию контакта с породами кровли.

Целью изобретения является обеспечение адекватности моделирования геомеханических процессов за счет повышения точности воспроизведения гипсометрии залежи, Цель достигается тем, что согласно стенду, включающему основание с отверстиями, имитирующий горные породы эквивалентный материал, боковые стенки, систему индикации напряжений, разуплотнений и подвижек в эквивалентном материале, размещенные в отверстиях основания, с возможностью фиксированного перемещения вдоль осей отверстий, стержни с установленными на их верхних концах вплотную друг к другу плоскими площадками, образующими единую поверхность для укладки эквивалентного материала, он снабжен закрепленными на верхних концах стержней шаровыми опорами с фиксаторами, а плоские площадки установлены на шаровых опорах с возможностью фиксированного вращения вокруг их.

На фиг. 1 показан стержень, установленный в основании стенда, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — стенд с уложенным эквивалентным материалом, вертикальный разрез (фрагмент), Стенд для моделирования геомеханических процессов в толще горных пород включает основание 1 и имитирующий горные породы эквивалентный материал 2, боковые стенки 3, систему 4 индикации напряжений, разуплотнений и подвижек эквивалентного материала, вертикальные отверстия, выполненные в основании 1, стержни 6. установленные в отверстиях 5 основания 1 с

5 возможностью фиксированного перемещения, например на резьбе, плоские площадки

7, установленные на шаровых опорах 8, которыми снабжены верхние концы стержней

6. Шаровые опоры 8 снабжены фиксаторами

10 положения площадок 7, выполненными в. виде винтов 9. Площадки 7 образуют сплошную криволинейную поверхность (вариант— плоскость), которая является опорой для эквивалентного материала 2, толщина слоев .15 которого и состав подбираются по критериям геометрического и механического подобия.

Стенд работает следующим образом.

По геологическим данным определяют

20 структуру, сложность и физико-механические свойства горных пород в кровле залежи, а также геометрические характеристики самой залежи. По этим данным строят гипсометрический план, отражающий геомет25 рию поверхности контакта кровли с залежью полезного ископаемого. План строится в изолиниях. Затем на этом плане определяются границы участка, отработка которого будет имитироваться на стенде.

30 Это участок на плане разбивается на квадраты (если площадки 7 квадратны), количество которых соответствует количеству площадок 7 стенда, Затем определяется на гипсометрическом плане высотная отметка

35 центров всех квадратов. Таким образом, подготовлена информация для воспроизведения гипсометрии контакта "залежь-кровля" на стенде.

Каждый стержень 6 выдвигается на вы40 соту, подобную отметке центра соответствующего квадрата на гипсометрическом плане. После этого площадки 7 ориентируют . так, чтобы образовалась сплошная поверхность, имитирующая криволинейную повер45 хность контакта залежь-кровля. После этого с помощью болтов 9 фиксируют положение всех площадок. На поверхность площадок 7 укладывается эластичное полотно (не показано). Затем осуществляют укладку

50 эквивалентного материала 2. Одновременно с этим в искусственном массиве могут размещаться датчики системы 4 индикации, После этого осуществляют пригрузку

55 стенда с помощью гидродомкратов, пневмоподушек или мешков с дробью. Затем осуществляют имитацию процесса отработки залежи путем опускания отдельных площадок. Для этого частично вывинчивают стержни 6, При этом величину опускания

1 751320 механического подобия при моделировании геомеханических процессов в соответствии с известными принципами.

Ъ

Составитель )О. Лупичева

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор B. Гирняк

Редактор Н, Горват

Заказ 2670 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101 площадок 7 принимают подобной вынимаемой мощности залежи.

С использованием бесконтактной или контактной системы 4 индикации осуществляется измерение напряжений в массиве, 5 его разуплотнение и деформации.

С помощью стенда возможно моделирование различных технологических ситуаций, а также воспроизводить динамику геомеханических процессов в породах кров- 10 ли в процессе развития горных работ, Стенд целесообразно использовать для прогнозирования и выбора оптимальных вариантов развития горных работ по критерию напряженно-деформированного состояния гор- 15 ных пород, Стенд обеспечивает возможность воспроизведения геомеханических процессов в крупных масштабах (для шахтного поля, этажа, панели) в их динамике, При воспроизведении крупномасштаб- 20 ных процессов в горном массиве размеры стенда могут составлять (в плане) 10к10 м.

Стенд оснащается системой механизации и автоматизации за катки искусственного массива. 25

Все геометрические характеристики модели, слоев, характер и состав материалов выбирают из требований геометрического и

Формула изобретения

Стенддля моделирования геомеханических процессов в толще горных пород, включающий основание с отверстиями, имитирующий горные породы эквивалентный материал, боковые стенки, систему индикации напряжений, разуплотнений и подвижек в эквивалентном материале, размещенные в отверстиях основания с возможностью фиксированного перемещения вдоль осей отверстий стержни с установленными на их верхних концах вплотную одна к другой плоскими площадками, образующими единую поверхность для укладки эквивалентного материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения адекватности моделирования геомеханических процессов за счет повышения точности воспроизведения гипсометрии залежи, он снабжен закрепленными на верхних концах стержней шаровыми опорами с фиксаторами, а плоские площадки установлены на шаровых опорах с возможностью фиксированного вращения вокруг них.