Материал для моделирования горного давления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцналнстнческнхРеспублик пц 992738(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.9(088.8) Опубликовано 3001.83. Бюллетень Но 4 Дата опубликования описания 3001.83 М.С. Злотников и М.П. Гринблат(72) Авторыизобретения Всесоюзный ордена Трудового 1(расно Яцамени,научно-исследовательский институт горной "геомеханики и маркшейдерского дела(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГОРНОГОДАВЛЕНИЯ 20 Изобретение относится к изучению напряжений и деформаций разлиЧных объектов (подземные и гидротехнические сооружения,.строительство) методами моделирования.Широкое распространение для изучения вопросов горной геомеханики получил метод моделирования на эквивалентных материалах. В основе метода лежит изготовление модели породного массива из материала, обладающего свойствами, эквивалентными свойствам горной породы, и последующее испытание модели.В качестве материалов моделей ис пользуют смеси, состоящие из дисперсного наполнителя и связующего. В качестве дисперсного наполнителя наи-.большее применение получил кварцевый песок. В качестве связующего используют парафин, вазелин, канифоль, гипс, цемент, тиосульфат натрия, карбамидную и эпоксидную смолы 1 . Выбор связующего производят на основании требований удовлетворения подобия между материалами натуры и модели и требований технологического характера 1.Например, песчано-парафиновые смеси дают возможность моделировать широкий диапазон горных пород, их свойства мало зависят от влажности окружающей среды.Но технология изготовления достаточно трудоемка, так кактребует нагрева компонентов на стадииприготовления смеси. Поэтому крупномасштабные модели, исследование которых дает наиболее ценную информациюв экспериментах по моделированию, изпесчано-парафиновых смесей не изготовляют. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является материал для моделирования горного давления на основе кварцевого песка и эпоксидной смолы и отвердителя 2),Технология его изготовления проста, не связана с нагреванием при перемешивании и с этой точки зрения из него могут быть изготовлены модели любых размеров. Однако физико-механические показатели песчано-эпоксидных материалов существенно зависят от влажности окружающей среды, особенно в диапазоне 80-100. При влажности 100 образцы из материалов полностью теряют несущую способность. Разработка моделей из него в условиях высокой атмосферной влажности (для Северо-Запада СССР это весенне992738 0,9-16,6 1,57 1,8 0,1 36,0 0,9 99,0 4,2 34,5 97,9 1,59 0,1 2,0 0,2 25,4 1,73 6,5 4,8 95,0 22,7 1,70 8,9 0;4 9,1 90,5 0,8 11,0 4,5 1,90 16,6 82,6 летне-осенний периодприводит к сни" жению надежности и представительности. получаемых результатов, требует вос" произведения дорогостоящих экспериментов.Цель изобретения - повышение дос товерности конечных результатов.Поставленная цель достигается тем, что материал для моделирования горного давления на основе кварцевого песка, связующего и отвердителя, в ка. 10 честве связующего содержит кремнийорганйческий ниэкомолекулярный каучук, а в качестве отвердителя смесь .тетраэтоксисилана и дибутилдилаурината Олова при следующем соотношении ком юнентов, вес,%:Кварцевый песок 82,6-99,0 Низкомолекулярный каучукСмесь тетразток сисилана и дибутилдилауринатаолова 0,1-0,8 Причем соотношение тетраэтоксисилана и дибутилдилаурината "олова в25 смеси равно 1:1. Состав материала, вес.% кварцевый пе- каучук катализаторсок Как видно, прочность материалов может направленно реЪулироваться в диапазоне 1-10 х 10 Па, что дает воз можность имитировать прочные горные породы при геометрическом масштабе моделирования от 1/100 до 1/500 и слабые и соедние породы - при масшта,бе 1/10-1/100., 55Испытания показали, что разрушение образцов материалов при сжатии происходит по механизму сдвига, диаграмма состояния не содержит площадки текучести. Технология изготовления материала состоит из операций приготовления связующего, его перемешивания спеском и уплотнения полученной смесиСинтетический каучук СКТН смешивают с катализатором К, представляющим собой смесь тетраэтоксисилана сдибутилдилауринатом олова в соотношении 1:1. Полученный раствор переливают в кварцевый песок и производятперемешивание компонентов в течение5 мин. Приготовленную смесь укладывают в опалубку и уплотняют одним изизвестных способоввибрация, укатка, трамбовка). При. укатке каткомс удельной нагрузкой 235 г/см(15 циклов укатки ) уплотняется около 30 количества смеси, Процесс твердениясмеси завершается практически на пятые сутки,По укаэанной технологии готовятпять смесей ингредиентов, отличающиеся составом,. Полученные материалыиспытывают на одноосное сжатие определяют их объемную массу и пористость,Значения найденных характеристикприведены в табл. 1.Таблица 1 Прочность Объемная мас- Порисх 10 , Па са, г/см5тостьЪ Проводят сопоставительные испытания образцов песчано-кремнеорганических и песчано-зпоксидных материалов на прочность при переменной влажности. С этой целью образцы из предлагаемого и известного материалов выдерживают в течение трех суток в камерах с различными влажностями - 20, 70 ,и 100, затем производят их испытания.Зависимость прочности образцов от влажности приведены в табл, 2.992738 Таблица 2 Прочност материала, х 10 Па Влажность,предлагаемого прототипа 6,4 3,6 20 3,1 6,3 70 100 3,2 11,3 20 11,0 70 9,2 100 0,9-16,6 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Глушихин Ф.П. и Злотников М.С.Эквивалентные материалы для моделирования горного давления. М "ЦНИЭИУголь", 1979.2. Глушихин Ф.П. и Злотников М.С,Эквивалентные материалы для моделирования горного давления. М.,"ЦНИЭИУголь", 1979, с. 13 (прототип).ь Р,Мальковадь Корректор И. Шуллач Формула изобретения 551. Материал для моделирования горного давления на основе кварцевогоСоставителРедактор И,Ковальчук ТехредМ.На Заказ 398/39 Тираж 601 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Из табл. 2 видно, что: на основе кремнеорганического связующего реали зуется диапазон. прочности, необходимый для имитации горных пород при моделировании в масштабах 1:10-1;500; образцы из материала на основе эпоксидной смолы при влажности 80-100 резко снижает свою прочность. При влажности 100 прочность равна нулю; образцы из материала на основе крем- .неорганической смолы имеют слабовыраженную зависимость прочности от влажности. Во всем практически важном 35 диапазоне влажности 20-100 падение прочности составляет не более 15-20,Использование предлагаемого материала позволяет проводить испытания моделей круглогодично, вне зависимос ти от погодных условий, что особенно важно для зон с повышенной влажностью. Кроме того, вследствие отсутствия влияния влажности существенно повышается качество моделей, надеж ность и представительность конечных результатов.Предлагаемый материал позволяет повысить эффективность применения метода моделирования для решения широкого круга горно-технических задач. песка, связующего и отвердителя, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности конечных результатов, он в качестве связующего содержит кремнийорганический низкомолекулярный каучук, а в качествеотвердителя смесь тетраэтоксисилана и дибутилдилаурината олова при следующем соотношении компонентов, вес. :Кварцевый песок ,82 у 6-99,0Кремнийорганический низкомолекулярный каучукСмесь тетраэтоксисилана и ди- бутилдилаурината олова 0,1-0,8,2. Материал по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что соотношение тетраэтоксисилана и дибутилдилаурината олова в смеси, равно 1:1.