Способ моделирования внезапного выброса горной породы

Ю (И М 59 Е 21 Г 5 00 9/ ПИСАНИЕ ТВУ ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт геотехнической механики АН Украинской ССР(53) 622.831.3.001.57(088,8) (5 б) 1. Авторское свидетельство СССР; В 583319, кл. Е 21 С 39/00, 1981.2. Авторское свидетельство СССР В б 58293, кл. Е 21 Р 5/00, 1979. (54)(57) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕЗАПНОГО ВЫБРОСА ГОРНОЙ ПОРОДЫ, включающий изготовление модели, создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель и давления газа путем насыщения модели газом, разрушение модели и регистрацию происходящих при(7 фИЯ этом процессов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности н надежности моделирования внезапного выброса горной породы за счет создания условий моделирования более близких к естественник, разрушение модели ведут зарядом взрывчатого вещества в насиженных и ненасыщенных газом зонах модели, при этом насыщение газом производят в области действия заряда взрывчатого вещества путем добавления в песчано-цементный раствор модельного материала карбида кальция с размерами частиц 0,5-2 мм в количестве 0,4- 4 г на 1 дм З раствора, а проявление выброса количественно оценивают по разности объема и интенсивности раз" рушений, замеренных в насыщенных и ненасыщенных газом зонах.Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для изучения внезапных выбросов горных пород в лабораторных условиях.Известны способ и устройство 5 для моделирования процесса внезапного выброса угля, включающие созда" ние нагрузки на блок, имитирующий кровлю и почву выработки, подачу газа в полость, имитирующую нару щенную зону пласта, разрушение угольного образца и регистрацию происходящих при этом процессов разрушения 11.Недостатком способа является 15 отсутствие возможности моделирования газонасыщения среды, окружающей горную выработку, и изучения ее ,поведения при взрывной проходке выработки. 20Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к заявлеййому является спосбб модели-. рования внезапного выброса угля и газа, включающий изготовление модели, создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель, и давления газа путем на оицения модели газом, разрушение модели и регистрацию происходящих при этом процессов 2Недостатком способа является от; сутствие воэможности моделирования внезапного выброса Гаэонасьзценной породы при взрывной проходке выработки, 35Цель изобретения - повышение точности и надежности моделирования внезапного выброса горной породы эа счет создания условий моделирования более близких к естественным. 40Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему изготовление модели, .создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель и давления газа путем насьзцения модели газом, разрушение модели и регистрацию происходящих при этом процессов, разрушение модели ведут за рядом взрыЬчатого вещества в насыщенных и ненасыщенных газом зонах модели, при этом насицение.газом производят в области действия заряда взрывчатого вещества путем добавления в песчано-цементный раствор модельного материала карбидакалвф 55 ция с размерами частиц 0 5-2 мм в количестве 0,4-4 г на 1 дм раство.- ра, а проявление выброса количественно оценивают по разности объема и интенсивности разрушений, заме ренных в насыщенных и ненасьвенных газом зовах.На чертеже изображено устройство, поясняющее способ моделирования внезапного выброса горных пород, 65 Способ осуществляется следующим образом.В модели 1 при ее изготовлениииэ песчано-цементного раствора,моделирующего при затвердевании горную породу, с ее торца формируютдве цилиндрические полости различного диаметра 2 и 3, моделирующие выработку и шпур, а также область, насыщенную горючим газом 4,которая имеет определенные размерыи местоположение в модели, относительно шнура.Гаэонасыщенную область Формируютпри заливке модели путем добавленияв песчано- цементный раствор карбида кальция с размерами частиц 0,52 мм в соотношении 0,4-4 г на 1 дмраствора. Карбид кальция вступаетв реакцию с водой, находящейся врастворе, при этом выцеляется аце-.тилен и тепло, которое способствуетболее быстрому затвердеванию раствора вокруг места расположения частиц карбида кальция и фконсервацииацетилена в модели. Выбранные размеры частиц карбида кальция обеспечивают равномерное распределениеацетилена по объему гаэонасьзценнойобласти. Вес частиц карбида кальция,приходящий на 1 дьР раствора, выбирают таким, чтобы выделилось 0,1-1 лацетилена. При наличии 0,1 л ацетилена в 1 дм раствора и его последующем окислении при взрыве зарядавзрывчатого вещества наблюдается увеличение объема разрушения модели,имитирующего выброс, а при увеличении концентрации ацетилена более чем 1 л на 1 дм раствора происходит прорыв газа за,пределы формируемой газонасыщенной области имодели.Для увеличения времени фконцентрациифф ацетилена в,модели приее отливке применяют маловодную песчано-цементную смесь, в которую добавляют клей, типа ПВА, и другие эагустители, способствующие уменьшению пористости бетона.Камера 5, в которой формируетсямодель, выполняет и функции взрывной камеры, а ее крышка служит устройством передающим давление Р намодель, моделирукщее давление горнойвыработки,Измерение напряжений, возникакцихпри взрыве шнурового заряда взрывчатого вещества и при окислениивоздушно-ацетиленовой смеси, осу.ществляется с помощью пьезоэлектри- .ческих датчиков давления 6.При взрыве заряда взрывчатого вещества 3 образуется.система трещин, охватывающая гаэонасыщенную горючим газом область модели. При этом нро" исходит активное освобождение аце.Составитель Г.ВасючковаТехредИ.Гергель Корректор Л.Бокшан Редактор А.Долинич Заказ 4176/22 . Тираж 444 Подписное ВНИИИК Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, й, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патентфф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 тилена и его окисление, прн котором дополнительно выделяется энергия производящая работу по дроблению ,среды, имитируя выброс, Производят замер объема и интенсивности разрушения, при этом определяют размеры среднего куска разрушенного материала модели и объем образованной полости по весу отбитого материала и его плотности. Опыт повторяют без насыщения зоны модели газом, а про явление выброса количественно оценивают по разности объема и интенсивности разрушений, эамеренных в насыщенных и ненасыщенных газом зонах.Иеняя в модели расположение га-. 35 зонасыщенной области относительно. заряда взрывчатого вещества, ее размеры и количество газа в пласте (путем изменения массы карбида кальция), а также добавление, имитирующеегорное давление, устанавливают закономерности протекания выбросов и ихзависимость от величины провоцирующего взрывного импульса. Преимущества способа заключаются в том, .что он позволяет проводить исследование действия различных типов взрывчатых веществ в насыщенных и не насыщенных газом зонах и на этой основе, используя законы моделирования и проверочные эксперименты в промышленных условиях, создавать буровэрывные паспорта, обФрпечивакщие проходку горной выработки в выбросоопасных условиях с малой вероятностью проявления внезапных выбросов, что способствует повьваению безопасности ведения горных работ.