Способ моделирования проявлений горного давления на моделях из эквивалентных материалов

(51)4 Е 21 С 39/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Донецкий политехнический ин - ститут(56) Авторское свидетельство СССР796470, кл, Е 21 С 39/00, 1977.Кузнецов Г.Н. и др. Моделирование проявлений горного давления. Л.: Недра, 1968, с, 6.(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЯВЛЕНИИ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА МОДЕЛЯХ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЬЖ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к моделированию и предназначено для исследования горного давления при разработке месторождений полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение достоверности результатов моде-, лирования. Способ включает изготовление модели (М) и приложение через ЯО 1305344 гибкий промежуточный элемент, находящийся под натяжением, компенсирующей пригрузки. Производят нагружение М до величины геостатических напряжений, действующих на глубине доинверсионного залегания моделируемых пород. Затем выдерживают М под . нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю. Разгружают М до величины напряжений, действующих на современной глубине залегания. Выдерживают М под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю. Затем исследуют проявления горного давления. Величина деформаций упругого восстановления при Ж описываемом способе в 5 раз, а обратной полэучести материала в 1,5 ра.- за больше, чем при известном, Такое значительное отличие в величинах деформаций существенно приближает ф процессы деформирования в М к реальным процессам деформирования массиМюй ва горных пород,ил, СйС1305344 1Изобретение относится к моделированию и может быть использовано для исследования проявления горного давления при разработке месторождений полезных ископаемых. 5Цель изобретения - поньшение достоверности результатов моделирования.На чертеже представлена зависимость изменения относительной дефор мации эквивалентного материала но времени при нагружении по данному и известному способам, кривые 1 и 2.Способ осуществляют следующим образом. 15В известном способе моделирования методом эквивалентных материалов,включающем изготовление модели и приложение через гибкий промежуточный элемент, находящийся под натяжением, .0 компенсирующей пригруэки, производят нагружение модели до величины геостатических напряжений, действовавших на глубине доинверсионного залегания5 моделируемых пород, выдерживают модель под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю, разгружают модель до величины напряжений, действующих на современной глубине, залеганияи вы держивают модель под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю, а затем проводят исследование проявлений горного давления. 35 Проявление деформаций упругоговосстановления и обратной ползучестигорных пород при их разгрузке обусловлено следующим. 40В процессе Формирования в доинверсионный период осадочные горныепороды находились на глубинах, значительно превышающих глубину их современного залегания. Так угли марки45Ж, залегающие на глубине 300-1200 м,сформировались на глубинах 50006000 м. По мере погружения на этуглубину породы претерпевали как упругие, так и пластические деформации,Существенную часть в общем объемедеформирования играли деформации ползучести. Так как данный период длился миллионы лет, то можно считать,что в конце доиннерсионного периодаскорость течения деформаций ползучести близка к нулю. За миллионы летони исчерпали свои потенциальныевоэможности,В период инверсии пласты были подняты на современную глубину залегания, т,ечастично разгружены. Данному периоду соответствуют деформации упругого восстановления и обратной полэучести опредепенной величины, Так же, как и в предыдущем случае, правомерно предположить, что за время после инверсии скорость деформаций обратной ползучести практически стала равной нулю.При ведении горных работ в результате разгрузки массива пород имеют место деформации упругого восстановления и обратной ползучести.Их скорость и величина, помимо технологических особенностей ведения горных работ в каждом конкретном забое, прежде всего зависят от уровня деформиронания горных работ, определяемого величиной геостатических напряжений, действовавших на глубине доинверсионного погружения и действующих на современной глубине разработки, т.е. того объема деформирования, который они перетерпели в предшествующие периоды своего формирования.П р и м е р. В соответствии с рекомендациями модель угольного пласта Ь изготавливают из эквивалентного материала, состоящего иэ 4,85% игдантина и 95,15% кварцевого песка. Игдантин измельчают и тщательно перемешивают с песком, нагретым до 70 С. После этого материал засыпают в опалубку и закатывают катком с удельным давлением 230 Н/м, количество циклов закатки 15. В момент закатки устанавливают датчики деформации состоящие иэ двух балочек, между которыми находится пластинка из Фосфористой бронзы толщиной 0,5 мм с электротензометрами сопротивления, Точность регистрации относительных деформаций составляет 5 10 После окончания закатки над моделью устанавливают гибкий промежуточный элемент в виде стальной ленты толщиной 1 мм, которую натягивают параллельно плоскости напластования пород посредством пружин, обеспечивающих постоянное усилие натяжения в 1000 Н. Определяют глубину доинверсионного залегания моделируемого угольного пласта .и величину геостатических напряжений, действующих на этой глубине,4цовлеция и обратной ползучести части модели плдстд рдз ружецной горной вырдботкой.Существенность отличий результатов моделировдция по предлягдемому способу по сравнению с моделировяцием по известцому способу наглядно прослеживается цз сравнения кривыхи 2. Кривдя 2 соответствует деформировацию модели пласта по известному способу, Участок АО отражает нагружецие модели пласта до 0,3 МПа, Участок ОЕ соответствует деформациям упругого восстановления, а участок ЕК - деформациям обратной цолзучести, имеющим место при разгрузке части модели горного массива выработкой.Из сравнения участков ПЕ и ЕК соответственно на кривых 1 и 2 имеем, что величина деформаций упругого восстановления в 5 рдз, а обратной полэучести мятериала в 1,5 раза больше в предлагаемом способе по отношению к соответствующим деформациям, полученным при моделировании по известному способу.Такое значительное отличие в величинах деформаций существенно приближает процессы деформировация в модели к реальным процессам деформировация массива горных пород, что повьппает качество и достоверность результатов моделирования. 3 13053Уголь пласта Ь имеет марку К.Глубина его доицверсиоццого залегания составляет 4000 м. Геостятцческиенапряжения ца этой глубине определяются как произведение среднего удельного веса толщин осадочных пород5з., Нм ) на их глубину залегания"1 О 4000=100 МЛа, С учетом масштабамоделирования 1:100 через гибкий про- Омежуточцый элемент нагружают модельдо 1,0 МПа и выдерживают до сниженияскорости деформации ползучести до нуля.За момент равенства скорости деформации ползучести нулю принимаютконец двенадцатичасового промежуткавремени, деформация ползучести в пределах которого изменяется ня величи -ну, равную точности ре.гистрации относительных деформаций деформометром,составляющую 5 1 О, Это время состав -ляет 3 сут, Разгружают модель до0,3 МПа - напряжения, соответствующего уровню современного напряженного 5состояния на глубине 200 м, выдерживают во времени до снижения скоростидеформаций ползучести до нуля. Оносоставляет 2 сут. После этого производят отработку модели,ЗОЗависимость изменения относительной деформации эквивалентного материала во времени при описанных вышестадиях процесса нагружения и разгрузки представлена на кривой 1. Уча 35сток АВ отражает нагружение моделипласта до геостатических напряжениИв 1,0 МПа, которые соответствуют напряжениям, действовавшим на пласт вдоинверсионный период на глубине4000 м. Участки ВС и СР отражают,соответственно, деформации упругоговосстановления и обратной полэучести,соответствующие разгрузке пласта до0,3 МПа - напряжений, действующих на 45пласт на современной глубине залегания 1200 м.Как нагружение, так и разгрузкапродолжаются до тех пор, пока скорость деформаций ползучести в преде 50лах чувствительности прибора не будет равна нулю. Этим обеспечиваетсясоответствие во времени процессов деформирования в модели процессам деформирования горных пород, скорость55деформаций ползучести которых за миллиОны лет также практически сталаравной нулю, Участки ЛЕ и ЕК соответствуют деформациям упругого восстаФормула изобретения Способ моделирования проявленийгорного давления на моделях из эквивалентных мдтеридлов, включающий изготовление модели и приложение черезгибкий промежуточный элемент, находящийся под натяжением. компенсирующей пригрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности результатов моделирования, для создания компенсирующей пригрузки производят нагружение моделидо величины геостатических напряжений, действовавших на глубине доинверсионного залегания моделируемыхпород, выдерживают модель под нагрузкой до тех пор, пока скорость деформаций ползучести будет равна нулю,разгружают модель до величины напряжений, действующих на глубине залегания и выдерживают модель до техпор, пока скорость деформаций ползучести будет равца нулю,1305344 6 о 25 20 Составител Техред Л.С И,Фомичева Редактор П.Гереши орректор С. 11 екмар дико Заказ 1406 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 455 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 1 3035, Москва, Ж, РаушПодписное комитета СССР и открытий кая наб д, 4/5