Состав для моделирования горнотехнологических процессов на эквивалентных материалах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) 01) 7 А ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРС О ДЕЛА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7 ) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Глушихин Ф. П., Злотников М. С. Эквивалентные материалы для моделирования горного давления. М.; ЦНИЭИуголь, 1979, с. 13.Кузнецов Г. Н. и др. Изучение проявлений горного давления на моделях. М,: Углетехиздат, 1959, с. 96 - 112. б 1) 4 Е 21 С 39 00, С 09 В 23 4(54) (57) СОСТАВ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГОРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛАХ, содержащий песок, гипс, глину, буру и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и надежности моделирования путем обеспечения стабильности свойств эквивалентных материалов, в него введен поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. 00:Гипс 15,0 - 40,0 Глина 1,5 - 6,0 Вода 22,0 - 32,0 Бура 0,3 в 1,0 Поливиниловый спирт 3,0 - 7,5 Песок Остал ьное1218107 Таблица 1 Содержание компонентов, мас,ЕКса, У, и, ЕМПа градГипс Глина Песок Вода Бура ПВС Состав 1 15,0 3,0 56,7 22,0 0,3 3,0 0,04 6 13,6 2 22,0 1,5 46,9 25,0 0,4 4,2 0,09 10 11,7 3 30 0 6 0 31 0 27 0 0 6 5 4 0 36 1 8 4 4 37,0 6,0 19,6 30,0 0,8 6,6 0,68 2 6, 3 5 40,0 4,5 15,0 32,0 1,0 7,5 1,02 3 5,2 Изобретение относится к горному делу и подземному строительству, а более конкретно к экспериментальным методам оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород на моделях из эквивалентных материалов.Целью изобретения является повышение достоверности и надежности моделирования путем обеспечения стабильности свойств эквивалентных материалов.Технология изготовления материала вклю чает дозировку компонентов, последовательное их перемешивание, заливку в опалубку.Каждый из компонентов состава выполняет определенную функцию: гипс является связующим, песок - наполнителем, глина - пластификатором, бура - ингибитором от 15 верждени я.Вода вводится в смесь в количестве большем, чем это надо по химической реакции, с целью снижения пористости материала, т. е. частично является наполнителем. Для ее физического связывания в состав смеси входит поливиниловый спирт, который, набухая, образует устойчивый гель, удерживающий воду и обеспечивающий необходимую стабильность свойств эквивалентных материал ов.25Пример 1. В смесителе перемешивают сухие компоненты, кг (мас. Я): гипс 7,5 (15,0); глина 1,5 (3,0); песок - 28,35 (56,7); поливиниловый спирт 1,5 (3,0). В отдельной емкости растворяют 0,15 кг буры (0,3 мас. Я 3 в 1 кг воды (22,0 мас, Я). Раствор постепенна при работающих роторах вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 15 мин. Полученную текучую массу заливают в опалубку, где происходит реакция отверждения гипса. Опалубку снимают на 6-е сутки.Свойства изготовленного состава: прочность на сжатие 0,04 МПа; угол внутреннего трения 6, пористость 15,6 Я. Пример 2. В смесителе перемешивают сухие компоненты, кг (мас. Я): гипс 15 (30,0); глина 3 (6,0); песок 15,5 (31,0); поливиниловый спирт 2,7 (5,4). В отдельной емкости растворяют 0,3 кг буры (0,6 мас. Я) в 13,5 кг воды (27,0 мас, Я). Раствор постепенно при работающих роторах вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 15 мин. Полученную массу заливают в опалубку и выдерживают в течение 6 сут,Свойства изготовленного состава: прочность на сжатие 0,36 МПа; угол внутреннего трения 1, пористость 8,4 Я. Пример 3. В смесителе перемешивают сухие компоненты, кг (мас, Я): гипс 20 (40); глина 2,25 (4,5); песок 7,5 (15); поливиниловый спирт 3,75 (7,5). В отдельной емкости растворяют 0,5 к г (1 м ас. Я ) буры в 16 кг воды (32 мас. Я) . Раствор постепенно вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 15 мин. Полученную массу заливают в опалубку и выдерживают в течение 6 сут.Свойства изготовленного состава: прочность 1,02 МПа; угол внутреннего трения 3, пористость 5,2 Я,Пример 4. В смесителе перемешивают сухие компоненты, кг (мас. Я): гипс 11 (22), глина 0,75 (1,5); песок 23,45 (46,9); поливиниловый спирт 2,1 (4,2). В отдельной емкости растворяют 0,2 кг буры (0,4 мас. Я) в 12,5 кг воды (25 мас. О). Раствор постепенно при работающем смесителе вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 15 мин. Полученаую массу заливают в опалубку и выдерживают в течение 6 сут.Свойства изготовленного состава: прочность на сжатие 0,09 МПа; угол внутреннего трения 10, пористость 11,7 Я,В табл. 1 приведены составы и их свойства.1218107 Таблица 2 еж МПа и, Х Состав Возраст образцов, сут 10 17 24 10 17 24 1 0,04 0,04 0,05 13,6 13,6 13,7 2 0,09 0,10 0,09 11,7 11,4 11,5 3 0,36 0,38 0,36 8,4 9,4 8,7 6,3 6,2 6,3 5,2 4,9 5,3 4 0,68 0,74 0,71 5 1,02 1,00 0,98 Составитель Г. Алексеева Редактор Л. Веселовская Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов Заказ 1100/42 Тираж 470 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Пределы варьирования состава смесей установлены опытным путем. Если содержание компонентов выходит за данные пределы, то получаемые при этом материалы плохо передают свойства слабых пород. В частности, при содержании поливинилового спирта менее З,ОЯ материал постепенно теряет воду с поверхности, т. е. становится неоднородным, что исключает возможность его практичеКак видно, в период от 10 до 24 сут прочность и пористость материалов практически не изменяются, т. е. в период отработки моделей основные показатели модели сохраняются стабильными. Эта стабильность обеспечивается присутствием в составе смеси поливинилового спирта.Результаты показывают, что предлагаеского использования, При содержании более 7,5 Я состав утрачивает необходимую пластичность, становится чрезмерно хрупким. Для характеристики стабильности свойств материала с течением времени производили испытания образцов различного возраста. Результаты испытаний отражены в табл, 2. мый состав может быть использован для имитации широкого круга горных пород различной прочности (К,м) в различных масштабах моделирования ( /1 О - 1/500). Изменение соотношения между компонентами поз воляет регулировать прочность при сохранении низких значений угла внутреннего трения (р) и пористости (и).