Модель для исследования сдвижения подрабатываемого массива горных пород

(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Авторское свидетельство СССР У 1188321, кл. Е 21 С 39/00, 1984. (54) МОДЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СДВИЖЕНИЯ ПОДРАБАТЫВАЕМОГО МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для защиты сооружений и природных объектов от вредного влияния подземной разработки полезных ископаемыхЦель - повышение достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при дел н тее е ееее ееОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ АНИЕ ИЗО большой глубине разработки. Моь содержит слои из жестких блоков (Б) 1 с наполнителем между ними. В качестве наполнителя между Б 1 и слоями используют упругопластический материал 2. Слои последнего, размещенного между слоями Б 2, выполнены толщиной, определяемой из соотношения. В нем учитывают высоту Б 1,масштаб моделирования, модули упругости и остаточной деформации материала, средний объемный вес пород массива в натуре и модели, ширину Б 1 и соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в атуре в направлении, параллельном слоистости. При сдвиженин подрабатываемого массива на модели слой из Б 1 .обеспечивает подобие натуре по структуре массива, Материал 2 - подобие натуре по деформационным харакристикам массива. 1 ил.Изобретение относится к горному делу, точнее к проблеме защиты сооружений и природных обьектов от вредного влияния подземной разработки полезных ископаемых, и может быть использовано при исследовании сдвижения горных пород, вызванного горными работами на большой глубине.Цель изобретения - повышение достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине разработки.На чертеже показана модель, фрагмент.Модель размещается на обычном стенде (не показано) и состоит из слоев, составленных из жестких блоков 1 и размещенного между блоками упругопластического материала 2. Размеры жестких блоков в масштабе моделирования соответствуют размерам струк-. турных блоков в натуре. Аналогичным образом определяется,и взаимное расположение жестких блоков. Слои упругопластического материала.2, расположенные между слоями из жестких блоков 1, выполнены толщиной Ь, опреде- . ляемой из соотношения: 1 О 15 20 45 ЕмчеЕ - соответственно модули упруонегости и остаточной деформации пород ма.ссива в натуре в направлении, перпендикулярном слоисто сти 50 а жесткие блоки в каждом слое размещены на расстоянии 1 друг от друга, определяемом из соотношения,н ( +0 м Ене Еоие 35 где Н - высота жесткого блока;и - масштаб моделирования; Е иЕ, - соответственно модули упругости и остаточной деформации упругопластического материала;- средняя плотность соответстнДмвенно пород массива в натуреи материала модели;где 1. - ширина жесткого блока; Иг 1Е- соответственно модули упругости и остаточной деформации пород в натуре в направлении, параллельном слоистости.Особенностью предлагаемой модели является то, что соотношения (1) и (2), иэ которых определяются параметры Н и 1, получены исходя из следующих новых условий, которым должна удолетворять модель, представляющая собой новую совокупность упомянутых конструктивных элементов, для достижения подобия натуре по деформации подрабатываемого массива:в направлении, перпендикулярном слоистости,1( -- + -- )1Ех(1 + .),где Е,Е - соответственно модулиэтоэгупругости и остаточной деформации в указанном направлениидля упомянутой идеальной модели,Сущность соотношений (3) и (4) состоит:в том, что в указанных направлеииях деформации элемента предлагаемой модели высотой Ь + Н и шириной 1 + Ь (в пределах которого деформируется только упругопластический материал) должны быть равны деформациям аналогичного элемента идеальной модели.Как известно, между деформационной характеристикой идеальной модели Бм и соответствующей деформационной где Е ,Е - соответственно модулиупругости и остаточной деформации в указанном направлении.для идеальной модели, полностью эквивалентной натуре по структуре и физико- механическим свойст44 б 301 4 Иботки и подобия натуре по деформационным характеристикам массива, И = и -- Им Н(5) Формула изобретения 5 Под Бв данном случае понимаютсяупомянутые деформационные характеристики идеальной модели Еээ ЕоэВЕ , и Е а под Ии - соответствующие деформационные характеристикимассива в натуре Е иэ Еоиь ЕигЕоигУчитывая соотношение (5) и решаяуравнение (3) относительно Ь а уравнение (4) относительно 1, получаютсоотношения (1) и (2). В качествежестких блоков могут использоваться,например, металлические стержни прямоугольного сечения длиной, равной 20толщине модели, и размерами поперечного сечения, соответствующими упомянутым размерам жестких блоков, в качестве упругопластического материала -песок или молотая глина, смешанные с 25машинным маслом. Пласт полезного ископаемого имитируется заложенной вмодель в заданном месте извлекаемойпластиной, разделенной на отдельныесекции, например, из линолеума. В 30местах, где необходимо наблюдать эасдвижением подрабатываемого массива,размещены марки.Модель отрабатывается следующимобразом,Выемку пласта полезного ископаемого имитируют извлечением из моделисекций заложенной в нее пластины.Сдвижения марок, размещенных в характерных точках модели, определяют,например, с помощью фототеодолита,При сдвижении подрабатываемого массива на модели слой из жестких блоковобеспечивает подобие натуре по структуре массива, а упругопластическийматериал, размещенный между жесткимиблоками, - подобие натуре по деформационным характеристикам массива.На предлагаемой модели условия деформирования подрабатываемого массива существенно приближаются к условиям натуры при большой глубине разработки. Это преимущество. достигаетсяза счет обеспечения блочной структуры массива при любых глубинах разрагде Н -и -и 1 м чиеоиэ 1Т аж 459 Подписное ВНИИПИ . Заказ 672 б/37 Произв,-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 характеристикой массива в натуредолжно существовать соотношение Модель для исследования сдвижения подрабатываемого массива горных пород, включающая слои из жестких блоков с наполнителем между ними, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине разработки, в качестве наполнителя между блоками и между их слоями использован упругопластический материал, при этом слои упругопластического материала, размещенные между слоями блоков, выполнены толщиной Ь определяемой иэ соотношения Ь=Н/ п( 11 и+ -- ) /- - -хЕ Еом1 ( - -+ -- )Еиь Еоие высот а же стко го блока;масштаб моделирования;соответственно модули упругости и остаточной деформации упругопластического материала;средняя плотность соответственно пород массива в натуре и материала модели; соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, перпендикулярном слоистости,а жесткие блоки в каждом слое размещены.на расстоянии 1, определяемом из соотношения 1=1/ и( + ) /-Ь+ )1 1 Еиг Еоиггде Ь - ширина жесткого блока;фигЕоигсоответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, параллельном слоистости.