Стенд для моделирования сдвижений горных пород при закладке выработанного пространства

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3(5 В Е 21 С 39/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕИ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А.С. Ведяшкин и С.К. Магрупов (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследова- тельский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 622.235(088.8)(56) 1. Козлов В.П. Сб. "Надшахтное строительство"., Донецк, ДонНИИ, 1961, Р 2, с. 42.2. Козина А.М. Методическое руководство по формовке и отработке крупномасштабных моделей из эквивалентных материалов. М., 1975,с. 27. ду 1 010272(54) (57) 1. СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СДВИЖЕНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ЗАКЛАДКЕ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА, содержащий упругое основание, выполненное из отдельных балочек и опорных призм, и опорную раму, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности имитации выемки пласта 8;воспроизведением реакции закладочного массива, опорные призмы выполнены подвижными в вертикальной плоскости относительно рамы, которая снабжена податливыми элементами, установленными с зазором между ними и балочками упругого основания.1010272 10 15 20 2. Стенд по п. 1,т л и ч а -ю щ и й с я тем, что зазор междубалочками и податливыми элементами 1Изобретение относится к горнойпромышленности и предназначаетсядля моделирования сдвижений при ведении гоцных работ с закладкой выработанного пространства. Изобретение может быть преимущественноиспользовано в угольной и горнорудной промышленности для исследования влияния закладки на развитиедеформаций подработанной толщи горных пород и земной поверхности.Известен плоский горизонтальныйстенд, подвижное основание которого состоит из отдельных пластинсекций, Каждая секция, независимоот других секций, перемещается повертикали одним винтовым домкратом, закрепленным в неподвижномдне стенда 13.Однако такой стенд не позволяетмоделировать сдвижение горных пород при отработке пласта с закладкой выработанного пространства.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является плоский горизонтальный стенд,основами которого состоит из .отдельных упругих балочек, свободнолежащих на опорных призмах, жестко закрепленных на несущей раме 2 .Недостатком известного стендаявляется то, что само основание непозволяет имитировать выемку пласта и воспроизводить реакцию закладочного массива. Очистные работына таком стенде имитируются путемциклической выемки слоя модели,воспроизводящего угольный пласт.При имитации работ с закладкой наместо вынутого слоя необходимо вводить тоже цикли.но ) слой из податливого материала, деформациякоторого под нагрузкой должна сучетом масштаба моделирования ) соответствовать усадке закладочногомассива под давлениемот веса пород покрывающей толщи,Цель изобретения - обеспечениевозможности имитации выемки пласта с воспроизведением реакции закладочного массива.Указанная цель достигается тем,что в стенде для моделированиясдвижений горных пород при закладке выработанного пространства,содержащем упругое основание, выполненное иэ отдельных балочек и равен в масштабе модели величинеконвергенции до возведения закладочного массива,опорных призм, и опорную раму, опорные призмы выполнены подвижными ввертикальной плоскости относительно рамы, которая снабжена податливы"ми элементами,. установленными с заэором между ними и балочками упругого основания.Прн этом зазор между балочками и податливыми элементами равен в масштабе модели величине конвергенции до возведения закладочного массива.На фиг. 1 изображен фрагмент предлагаемого стенда; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 тарировочные графики.Стенд содержит отдельные упругие балочки 1 (фиг. 1 и 2),опирающиеся по краям на опорные призмы 2,выполненные с направляющими 3, которые опираются на винты 4. Винты4 крепятся к опорной раме 5 с помощью швеллерной балки 6, имеющей отверстия 7 для направляющих 3.На опорной раме 5 закреплены податливые элементы 8 и втулка 9 свинтом 10 для крепления индикатора 11 часового типа. Стержень .12одним кольцом жестко закреплен набалочке 1, другим упирается в нож ку индикатора 11. Зазор 13 междубалочкой 1 и податливым элементом 8равен в масштабе величине конвергенции до воздействия нагрузки назакладочный массив. Сечение бало чек 1 и положение податливых элементов 8 на опорной раме 5 выбирают таким образом, чтобы изгиб балочек 1 при опирании на податливыеэлементы 8 был несущественным,П р и м е р. Перед закладкоймодели 14 на стенде ( фиг. 1 и 2 )упругие балочки 1 тарируются поднагрузкой двояко: при опирании напризмы 2, при опирании на податливые элементы 8. По данным тарировок 45 строятся графики в координатах:прогиб балочек - д 8, давление - Р(отрезок ОА на фиг. 3) и опускание балочек - йХ, давление - Р(кривая ВС на фиг. 3). Величину зазора 50 13 (фиг. 2) с помощью винтов 4 устанавливают такой, что она в масштабе равна величине конвергенциидо воздействия на закладочный массив давления .от веса пород кров ли, которая по данным натурным на1010272 4-4 блюдений складывается из сближенийпочвы-кровли в зоне опорного давления - Ь (фиг. 3), в призабойнойзоне в .Ь, и в выработанном пространстве за счет неполноты егозаложения - Ь 2,Имитация выемки пласта производится следующим образом:При опускании посредством винтов 4 опорных призм 2 на величинуболее Ьо + Ь+ Ь + Ь(фиг.2),балочка 1 свободно ложится на податливые элементы 8. В дальнейшембалочки 1 передают давление отвеса пород опускающейся кровли наподатливые элементы 8, закономерность деформирования которых ана-,логична компрессионной кривой закладочного массива в натуре. Последовательное опускание балочек 1моделирует подвигание очистногозабоя, При этом по прогибу балочек 1, опирающихся на опорные призмы 2, по тарировочному графику(ОА фиг, 3) определяют величинуопорного давления, а по величинеопускания балочек .1, опирающихся наподатливые элементы 8, находят (пографику ВС(фиг. 3) величину давления на закладочный массив и пополученным результатам строят график давления (Фиг. 1). Податливыеэлементы 8 (фиг.1) могут быть выполнены из упругого или,вязко-пластического материала. В первом случае деформирование элемента 8 ввиде кривой ВС (фиг. 3) достигается за счет увеличения площади кон-,такта элемента 8 е балочкой 1 по .мере возрастания давления, например при выполнении элемента в виде шарового сегмента (Фиг. 1 и 2),Преимуществом предлагаемого устройства является обеспечение воз" можности имитации выемки пласта с воспроизведением реакции закладочного массива. В то время как в известном стенде основание позволяет 10 только измерять давление на почвупласта.Использование предлагаЕмого устройства позволит ускорить проведение и повысить .эффективность иссле дований по установлению влиянияпараметров закЛадочных работ на деформирование подработанной толщи, поскольку становится возможным моделирование в масштабах 1:100, 1 г 200 .всей толщи горных .пород вплоть до земной поверхности.Экономический эфФект от использования предлагаемого устройства заключается в снижении затрат на 5 проведение натурных наблюдений,достигающих в настоящее время около 5 тыс,Руб. в год путем частичной их замены лабораторными экспериментами.Изобретение предполагается иск пользовать при проведении лабораторных экспериментов, являющихся состав.ной частью комплексных исследований, направленных на разработку рекомендаций по применению закладки 35 для охраны сооружений в угольныхбассейнах страны.1010272 Составитель Л. БерезкинаРедактор В, Иванова Техред Л.Пекарь Корректор А. Повх Подписное Филиал ППП "ПатентР, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 2432/20 Тираж 601 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий с 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5