Материал для моделирования массива горных пород

(56) АвторскоеР 973838, кл. 0 Бюл 5ный институт кии говаунов,онтико 8. 8) свидетельство СССР 21 С 30/00, 1981. ОВАНИЯ МА тся к горномуя определенияного состоятноси ров мпоненто ующем соотношении с.%: Связующее - тал 0,5-5,01-0,ловыи пек Модифицирующая добавка - петр 0,2-1 л аль нер стальноеения наглядиал содержити в количеошок 0,5 итель ный нанол При этом целью повьппентный матемые красителланцевый посмеси. ости эквивал аслораствор тве 1-2% и 0% от массы олучают ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпО изОБРетениям и ОтнРытипРи Гннт сссР ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯСИВА ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретениеделу и предназначнапряженно-деформи Изобретение относится к горному делу, в частности к определению напряженно-деформированного состояния методом моделирования на эквивалентных материалах,Цель изобретения - обеспечение подобия деформированияобрушение в миоголетнемерзлых пластичных слеживающихся горных породах и повышение наглядности.Эквивалентный материал для изготовления моделей при моделировании проявлений горного давления, включающий органическое связующее, ПАВ (по-. верхностно-активное вещество), модифицирующую добавку, сланцевый порошок и наполнитель, содержащий в качестве органического связующего талловый пек, а в качестве модифицирующей добавки - петролатум и допол нительно сланцевый порошок при.сления. Цель - обеспечение подобия деформирования и обрушения в многолетнемерзлых пластичных слеживающихсягорных породах. Материал для моделирования содержит следующие компонентыпри их соотношении, мас.% в качестве связующего - талловый пек 0,5-5,0;ПАВ 0,01-0,05; петролатум 0,2-1,0;минеральный инертный наполнитель остальное. Дпя повышения наглядностив материал дополнительно вводят маслорастворимые красители в кол-ве1-2% и сланцевый порошок 0,5-10%от массы смеси, Данный материал имеет повьппенную морозостойкость и наглядность. 1 э,п. ф-лы, 2 табл. Талловый пек используют с темпера турой размягчения 39-43 С, петролату о с температурой каплепадения 85-90 С0,010,2 0,5 П р и м.е р 2. Используют материал,содержащий, мас,Х:Талловый пек 2ПАВ 0,03Петролатум 0,6Сланцевый порошок 5,0Минеральныйинертный наполни 55тель 92,37Предел прочности на сжатие прие 20 С Ь 1,9 кг/см , предел проч 1 50 Талловый пек и петролатум нагреваоют до 120-130 С и перемешивают до однородного состояния. В нагретую смесь добавляют порошок ПАВ. Отдельно в песочной бане нагревают инертный минеральный материал вместе со сланцевымопорошком до 130-150 С и в него добавляют связующее вместе с модифицирующей добавкой. Всю смесь тщательно 10 перемешивают в смесителе и расфасовывают в формы. После остывания смесь готова к употреблению.Пределы на содержание связующих элементов объясняются следующим обра зом, При содержании таллового пека более 57 получаемая смесь характеризуется высокой прочностью и хрупкостью, что не соответствует по факторам подобия породам натуры. При содержании 20 таллового пека менее 0,57, не происходит связывания материала и снижается коэффициент морозоустойчивости К рП р и м е р 1. Используют материал, содержащий, мас.7: 25Талловый пек 0,5Поверхностно-активное веществоПетролатумСланцевый порошокМинеральныйинертный наполнитель 98,79Предел прочности на сжатие при 1=20 С, 6 =0,32 кг/см, предел прочности на сжатие после 50 циклов замораживания 6, =0,21 кг/см , коэф"г циент морозоустойчивости после 50 циклов замораживания К, , =0,67. 40Особенность деформирования такого материала заключается в том, что он деформируется пластично, имеет низкую прочность и довольно высокий коэффициент морозоустойчивости, Этот материал 45 характеризует вечномерзлые породы сг. 1,3 фС. ности на сжатие после 50 циклов замораживания Ь =1,36 кг/см , коэфг фициент морозоустойчивости после 50 циклов замораживания Кмо уст=0,72.Эта смесь может быть эквивалентом мерзлых пород с температурой -2,5 С и обладающих упругопластичными свойствами. Используют материал, содержащий, мас,%:Пример 3.Талловый пек 5ПАВ 0,05Петролатум 1,0Сланцевый порошок 10Минеральныйинертный наполнитель 83,95Предел прочности на сжатие прио=20 С Ь=4,5 кг/см , предел прочности на сжатие после 50 циклов замораживания 6 , , =3,6 кг/см , коэфг фициент мороэоустойчивости после 50 циклов замораживания К мор.уст=0,8.Этот материал может характеризовать многолетнемерзлые породы с температурой -5 С.Таким образом, из примеров 1-3 видно, что эквивалентный материал характеризуется высоким коэффициентом морозоустойчивости (Кмр =0,67-0,8). в отличие от известных К=0,4).В табл. 1 приведены составы смесей с минимальным, максимальным и средним содержанием входящих ингредиентов; свойства составов - в табл.2.Так же готовят смеси с красителями, составы которых такие же,- только дополнительно они содержат 1-2 Е маслорастворимого красителя (табл,1), Свойства этих составов приведены в табл.2.Как видно из табл. 2, введение красителей в эквивалентный материал практически не влияет на прочностные свойства готового материала, однако позволяет получить материал необходимого цвета и оттенка, Модель горного массива, построенная из разнопрочных слоев, имитирующих разные по составу породы и окрашенные разными красителями, позволяет находить мелкие трещины в слоях модели. Одинаково в качестве наполнителя может быть исполь" зован кварцевый песок, угольная пыль, гипс, мел, инертная пыль, отходы абразивного производства и др.Все перечисленные материалы имеют различный объемный вес. В связи стем, что н составе эквивалентныхматериалов наибольшее содержание материалов приходится на наполнитель,то объемный вес эквивалентного мате 5риала в большей степени зависит отнаполнителя. В большинстве случаеввыбор конкретного наполнителя зависит от необходимого по расчету объемного веса эквивалентного материала, 10если отработка модели осуществляетсяв поле сил тяжести. Объемный вес эквивалентного материала при изготовлениимодели выбирается не произвольно,а на основе используемых критериев 15динамического подобия,Сланцевый порошок применяется вданном рецепте в качестве части наполнителя из-за его высокой открытойпористости и специйицического коричневого оттенка, При добавлении красителей материал легко поддается тонированию с малым содержанием красителейСланцевый порошок прекрасно смешивается в указанных пропорциях со 25всеми из перечисленных наполнителей,Сланцевый порошок является как быгрунтом для красителей.В данном материале в качестве связующего используется талловый пек, 30который имеет большое поверхностноенатяжение в расплавленном виде и низкую адгезию,Применение ПАВ в данном рецептеобусловлено необходимостью увеличенияадгезии между связующим и наполнителем, Наличие ПАВ исключает воэмож"ность появления рыхлых и неоднородныхпо составу зон. В качестве ПАВ используют жидкий синтетический неионоген Оный смачиватель ДБ, Аналогичным действием обладает ПАЗ ОП. В качестве красителей возможно применение любых малорастворимых красителей, выпускаемых промыпненностыо (например, лазурь, железная),Материалы указанных составов имеют повышенную морозостойкость и наглядность по сравнению с иэнестными, имеющими черный и серый цвета, Добавление в состав маслорастворимых красителей мало влияет на прочностные показатели материалов.Эквивалентный материал позволяет моделировать массив многолетнемерэлых горных пород.Формула изобретения1. Материал для моделирования массива горных пород, содержащий минеральный инертный наполнитель и связующее, отличающийся тем, что, с целью обеспечения подобия деформирования и обрушения н многолетнемерэлых пластичных слеживающихся горных породах, он дополнительно содержит ПАВ и петролатум, а в качестве связующего - талловый пек при следующем соотношении компонентов, мас.Й:Таллоный пек 0,5-5,0 ПАВ 0,01-0,05 Петролатум 0,2-1,0 Минеральныйинертный наполнитель Остальное 2. Материал по п, 1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что, с целью поньппення наглядности, он дополнительно содержит маслорастноримые красители в количестве 1-27, и сланценый порошок 0,5-107 от массы смеси.1559145 Т а б л и ц а 1 Содержание, мас.Х, в составе1 2 3 4 5 Компоненты Талловый 0,50,010,2 50,051,0 50,051,0 50,051,0 50,051,0 пекПАВПетролатумСланцевыйпорошокМинеральныйинертныйнаполнитель 0,5 10 10 10 1 О Ос- " Осталь- тальное ное до100 дй100 Краситель Зе- леный Красный Бе- лый Т а б л и ц а 2 Показатели для состава Свойства 1 1 2 3 4 Прочность при сжатии после 50 цик-:лов замораживания,10 ПаКоэФФициент морозоустойчивостипосле 50 цикловзамораживанияЦвет 4,9 4,5 4,5 4,б 0,32 0,86 0,8 Зеле- Белый ньзй 0,8 0,82 Корич- Красневый ный 0,67Светлокорич- невый Составитель В. ПетроваТехред Л,Сердюкова Корректор И. Ревская Редактор О. Головач Тираж 391 Подписное Заказ 828 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5