Способ моделирования проявлений горного давления на моделях из эквивалентных материалов

Способ моделирования проявлений горного давления на моделях из эквивалентных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к моделированию и предназначено для исследования горного давлен ия при разработке месторождений полезных ископаемых . Цель изобретения - повьшение достоверности результатов моде-. лирования. Способ включает изготовление модели (М) и приложение через гибкий промежуточный элемент, находящийся .под натяжением, компенсирующей пригрузки. Производят нагружение М до величины геостатических напряжений, действующих на глубине доинверсионного залегания моделируемых пород. Затем выдерживают М под . нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю. Разгружают М до величины напряжений, действующих на современной глубине залегания. Выдерживают М под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю. Затем исследуют проявления горного давления. Величина деформаций упругого восстановления при описываемом способе в 5 раз, а обратной ползучести материала в 1,5 раза больше, чем при известном. Такое значительное отличие в величинах деформаций существенно приближает процессы деформирования в М.к реальным процессам деформирования массива горных пород. ил. с (Л СОо Сл 00 4: 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЯ4АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51 ) 4 E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3974975/22-03 (22) 06.11.85 (46) 23.04.87. Бюл. Ф 15 (71) Донецкий политехнический ин— ститут (72) В.И.Николин, В.В.Яйло, А.А.Жигулин, Л.В.Кочегарова и И.В.Кириченко (53) 622.235(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 796470, кл. Е 21 С 39/00, 1977.

Кузнецов Г.Н. и др. Моделирование проявлений горного давления.

Л.: Недра, 1968, с. 6. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЯВЛЕНИИ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ HA МОДЕЛЯХ

ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЬГХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к моделированию и предназначено для исследования горного давления при разработке месторождений полезных ископаемых. Цель изобретения — повыше— ние достоверности результатов моде-, лирования. Способ включает изготовление модели (М) и приложение через

„„Я0„„1305344 A 1 гибкий промежуточный элемент, находящийся под натяжением, компенсирующей пригрузки. Производят нагружение М до величины геостатических напряжений, действующих на глубине доинверсионного залегания моделируемых пород. Затем выдерживают М под . нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю. Разгружают М до величины напряжений, действующих на современной глубине залегания. Выдерживают

М под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю. Затем исследуют проявления горного давления. Величина деформаций упругого восстановления при описываемом способе в 5 раз, а обратной полэучести материала в 1,5 ра.- за больше, чем при известном. Такое значительное отличие в величинах деформаций существенно приближает процессы деформирования в М. к реальным процессам деформирования массива горных пород, ил.

1305344

Изобретение относится к моделированию и может быть использовано для исследования проявления горного давления при разработке месторождений полезных ископаемых. 5

Цель изобретения — повьш ение достоверности результатов моделирования.

На чертеже представлена зависимость изменения относительной дефор- 10 мации эквивалентного материала во времени при нагружении по данному и известному способам, кривые 1 и 2.

Способ осуществляют следующим образом. 15

В известном способе моделирования методом эквивалентных материалов, включающем изготовление модели и приложение через гибкий промежуточный элемент, находящийся под натяжением, .0 компенсирующей пригруэки, производят нагружение модели до величины геостатических напряжений, действовавших на глубине доинверсионного залегания 5 моделируемых пород, выдерживают модель под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю, разгружают модель до величины напряжений, действующих на современной глубине, залегания и вы- 30 держивают модель под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю, а затем проводят исследование проявлений горного давления. 35

Проявление деформаций упругого восстановления и обратной ползучести горных пород при их разгрузке обусловлено следующим. 40

В процессе формирования в доинверсионный период осадочные горные породы находились на глубинах, значительно превышающих глубину их современного залегания. Так угли марки 45

Ж, залегающие на глубине 300-1200 м, сформировались на глубинах 50006000 м. По мере погружения на эту глубину породы претерпевали как упругие, так и пластические деформации.

Существенную часть в общем объеме деформирования играли деформации ползучести. Так как данный период длился миллионы лет, то можно считать, что в конце доинверсионного периода скорость течения деформаций ползучести близка к нулю. За миллионы лет они исчерпали свои потенциальные воэможности.

В период инверсии пласты были подняты на современную глубину залегания, т.е ° частично разгружены. Данному периоду соответствуют деформации упругого восстановления и обратной полэуч сти определенной величины.

Так же, как и в предыдущем случае, правомерно предположить, что за время после инверсии скорость деформаций обратной ползучести практически стала равной нулю.

При ведении горных работ в результате разгрузки массива пород имеют место деформации упругого восстановления и обратной ползучести.

Их скорость и величина, помимо технологических особенностей ведения горных работ в каждом конкретном забое, прежде всего зависят от уровня деформирования горных работ, определяемого величиной геостатических напряжений, действовавших на глубине доинверсионного погружения и действующих на современной глубине разработки, т.е. того объема деформирования, который они перетерпели в предшествующие периоды своего формирования.

IT р и м е р. В соответствии с рекомендациями модель угольного пласта Ь„ изготавливают из эквивалентного материала, состоящего иэ 4,85% игдантина и 95,15% кварцевого песка.

Игдантин измельчают и тщательно перемешивают с песком, нагретым до

70 С. После этого материал засыпают в опалубку и закатывают катком с удельным давлением 230 Н/м, количество циклов закатки 15. В момент закатки устанавливают датчики деформации

t состоящие иэ двух балочек, между которыми находится пластинка из фосфористой бронзы толщиной 0,5 мм с электротензометрами сопротивления, Точность регистрации относительных деформаций составляет 5 10

После окончания закатки над моделью устанавливают гибкий промежуточный элемент в виде стальной ленты толщиной 1 мм, которую натягивают параллельно плоскости напластования пород посредством пружин, обеспечивающих постоянное усилие натяжения в

1000 Н. Определяют глубину доинверсионного залегания моделируемого угольного пласта .и величину геостатических напряжений, действующих на этой глубине. 4

4 новления и обратной ползучести части модели пластл ряз .! Уженной горной вырлботкой.

Существенность отличий результатов моделировлния по предллглемому способу по сравнению с моделированием Tlo известному способу наглядно прослеживается нз сравнения кривых ! и 2. Кривая 2 соответствует деформированию модели пласта по известному способу. Участок AD отражает нагружение модели пласта до 0,3 МПа, Участок DF. соответствует деформациям упругого восстановления, а участок

ЕК вЂ” деформациям обратной ползучести, имеющим место при разгрузке части модели горного массива выработкой.

Из сравнения участков DF и ЕК соответственно на кривых 1 и 2 имеем, что величина деформаций упругого восстановления в 5 раз, а обратной полэучести мятериала в 1,5 раза больше в предлагаемом способе по отношению к соответствующим деформациям, полученным при моделировании по известному способу.

Такое значительное отличие в величинах деформаций существенно приближает процессы деформировапия в модели к реальным процессам деформирования массива горных пород, что повьппает качество и достоверность результатов моделирования.

3 13053

Угопь пласта tl имеет марку К.

Глубина его доинверсионного залегания составляет 4000 м. Геостятические напряжения на этой глубине определяются как произведение. среднего удельного веса толщин осадочных пород

5 з (y, Н!м ) на их глубину залегания (Н, м). B нашем случае р= -.Н=2 5

Ф. ц %в

"10 4000=100 МПа. С учетом масштаба моделирования 1: 100 через гибкий про- 10 межуточный элемент нагружают модель до 1,0 МПа и выдерживают до снижения скорости деформации ползучести до нуля.

За момент равенства скорости деформации ползучести нулю принимают конец двенадцатичасового промежутка времени, деформация ползучести в пре— делах которого изменяется ня величи— ну, равную точности ре.гистрации отно- 20 сительных деформаций деформометром, ф составляющую 5. 1О . Это время состав— ляет 3 сут, Разгружают модель до

О, 3 MIIa — напряжения, соответствующего уровню современного напряженного р5

cr. ñòîÿHèÿ на глубине 1200 м, выдерживают во времени до снижения скорости деформаций ползучести до нуля. Оно составляет 2 сут. После этого производят отработку модели, ЗО

Зависимость изменения относительной деформации эквивалентного материала во времени при описанных выше стадиях процесса нагружения и разгрузки представлена на кривой 1. Уча35 сток АВ отражает нагружение модели пласта до геостатических напряжениИ в 1,0 МПа, которые соответствуют напряжениям, действовавшим на пласт в доинверсионный период на глубине

4000 м. Участки ВС и CD отражают, соответственно, деформации упругого восстановления и обратной полэучести, соответствующие разгрузке пласта до

0,3 МПа — напряжений, действующих на 45 пласт на современной глубине залегания 1200 м.

Как нагружение, так и разгрузка продолжаются до тех пор, пока скорость деформаций ползучести в преде50 лах чувствительности прибора не будет равна нулю. Этим обеспечивается соответствие во времени процессов деформирования в модели процессам деформирования горных пород, скорость

55 деформаций ползучести которых за миллионы лет также практически стала равной нулю. Участки DE u EK соответствуют деформациям упругого восстаформула изобретения

Способ моделирования проявлений горного давления на моделях из эквивалентных материалов, включающий изготовление модели и приложение через гибкий промежуточный элемент, находящийся под натяжением. компенсирующей пригрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности результатов моделирования, для создания компенсирующей пригрузки производят нагружение модели до величины геостатических напряжений, действовавших на глубине доинверсионного залегания моделируемых пород, выдерживают модель под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю, разгружают модель до величины напряжений, действующих на глубине залегания и выдерживают модель до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю, 1 305344

6 o

Составитель И,Фомичева

Редактор П.Гереши Техред Л.Сердюкова Корректор С.11!екмар

Заказ 1406/30 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4