Устройство для моделирования процесса внезапного выброса

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 72017(51)М. Кл, Е 215/00 Веударстювй квинтет ССьР ве йелам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВНЕЗАПНОГО ВЫБРОСА Изобретение относится к горному де лу и предназначено для моделирования динамических проявлений горного давления типа внезапных выбросов угля (породы) и газа, а также горных ударов.Известно устройство для моделирования внезапных выбросов, включающее камеру (матрицу) с нагружаемым образцом угля, боковое отверстие с быстродействующим клапаном (откидной стенкой), осевой пресс, газовые баллоны и приборы контроля. Причем боковое сжатие образца угля создается реактивным способом в результате деформирования образца в поперечном направлении и соприкосновения его поверхности со стенками камеры после приложения осевой нагрузки. Газ подается со стороны камеры (матрицы), противоположной быстродействующему клапацу (откиднойстенке) .Ц .Однако это устройство це позволяет создавать концентрацию высоких напряжений на материал в продольном направлении по аналогии с зоной опорного давления в шахте, так как боковое обжатие зависит от осевого усилия. Неровная поверхность образца не позволяет создавать равномерную боковую нагрузку.Кроме того, конструкция быстродействующего клапана (откидной стенки) не обеспечивает высокую удельную боковую нагрузку и плавную регулировку изменения тОвида напряженного состояния в широком диапазоне скоростей боковой нагрузки.Известно также устройство для моделирования процесса внезапного выброса, включающее станину, камеру дпя раз 5мещения испытываемого образца, выполненную с отверстием для подачи компринированной среды в камеру, средство для осевого давления и средства для подачи компримированцой среды в камеру и создания перенапряженного состояния испытываемого образца и измерительные приборы а испытываемый образец выполнен в виде блока с двумя полостями, одна из которых имитирует собой горную вы Эработку и сообщена с отверстием В стенке обоймы, а другая снаожена образцомимитирующем наружную область пластаи сообщена трубкой для подачи газа 2.Недостатком извест.ОГО устройстваЯВЛЯЕТСЯ НЕВОЗМОжНОстЬ РЕГУгИРОВатЬизменение вида напряженного состоянияВ ШИРОКИХ ПРЕДЕЛЯХ ДЛЯ ГОРНК 1 ОРОДразличной крепости 11 пи моделироватьгорный удар,Дель изобретения - расширение диа.пазона применения и повышения точиостызя счет регуг 1 Б 1 эовг 1 ния В ш 11 раккх преддах скорости высвобождения наког 1 леняойВ испытъ 1 ваемом Образце энер 1 ии дляГОРНЫХ ПОООД РЯЗЛИЧНОй КРЕПОСТИ.Это достигается тем что средствоДЛЯ Пагцаии КОМПРИМИРОВЯННОй СРЕДЫ ВЬ;полнено в виде быстродействующего клапана состоящего из пусготег 1 ОЙ Втутп 1 пВЪП 1 ЭЛНЕННОЬ С КЯНЯЛЛМИ Пдя ПОДЯЧИ КСгмииир 11 миоовянной среды н с ВсзможнОстьк)пр 1 вкятия к 11 спь г ываемому Об 003 пу, Зя-иполненной жидкос гь 10 под давлением исиабжснной Дросселирующей диафрагмойЯ 01 ЭЕДСТВЯЧЯ СОЗДЯННЯ ССЕВОГОСПЛИЯСттяб КЕ 11 Н " - -1 "ОВЫи 1:,:го 01 сС 1 вс, ии,поп - ,В.Эзцд На и" Г.:,Н:.:.-,1-Кфиг, 1..УСТРОЙСТВО ДДЯ МОРЕДПРОВЗН 11 Я ЯзсигГ 1 НЯМИЧЕСКГ. Янгээ" Ий ЗКЛ 101 ЯЕТ КЯМЕРУ 1В Котерсй ПОМЕщзн ОбразэцНаи ОЭя 1 йиися Ро боли.эФ д ЕНМиигСсЕ я 51нагръзка на оорязец передается от гид.ииродомкрата 3 через шток 4. В штоке 4и центриосвсчных подпятн 11 кя:; 5 и 6имеются отверстия для подвода и отвода газа к образцу эсд давлением. Устройство устаковче 11 э на стЯНИРе 7 ипозводяет замыкат 1 нагризкт н 11 обраЗЕц иЕрЕЗ и"тОК 5, КЛИН 8 На жЕСТ 1-у 10етаииь 7 теи "Отключить знет 1 гиюупруГО сжатой жидкост 11 В поггости(после создания нагрузки на образец 1ог участия в процессе разрушения,Быстродействующий клапан включаетВтулку 10 которая крепится к кор.гаскамеры га 1 П 1 ой э 3 В когпцевом пазуэтой втулки гэасподожен псршегю2 иэластичная манжета (фторопласт) 13,кэ 1 гвизна кэторой соответствуег кривиз. -не боковой гиэверхноста Ооразца 2 яплотно првката к неьгу поршнем 12 и 714давлением жидкости, поступающей черезканал 14. Полость 15 заполнена жидкостью, подводимой через канал 16 под давлением, равным боковому давлени 1 о на образец в полости 17.Заггирается полость5 гглунжера 18, стеклянной Втуичкой 19 ч Гайкой 2 О. Казал 21 служит для истечения жидкости "."-, Погости 15 1 вкл 10 чая разрушенный 1 атегэг 1 ал - .бразца и газ а дифрагма 22 предназначена для регулирования скорости потока. Игла 23 и молоток 24 преднязняченьг дт 1 я разрушения хрупкой стекля 11 но 11 втулки 1 Э, Для перемещения клина 8 клиноВСе устгэо 1 ство сОдержит поршень 25, шток 26 и регулировочные гайки 27, 28 и втулку 29, закрепленных на штоке 4. Устройство содержит электроВод ЗОУстройство работает следующим образом.Г 11 дродомкратом 3 создается осевая нагрузка на образец 2 величиной 20- 36./о От предела у"пругости материала Образца. Через канал 14 нагнетается жидкость под давлением, что обеспечивает уплотнение зазора между полостями 1517 и .гд 11 ОВрЕМЕН 1 О ЧЕРЕЗ Каняд 16 СОЗ- дявГС диВгаН 1 иЕ В П 0110 С ЭИ5 И ряВНО -оь:у боковое давление ь кемере 1 ,канал ;пси 0 03 дания б О.сов С 1 ГО Да ВЛЕ 11 с 1 я Е К ЯМЕ ре на 1 ертеже н показан После этогоСи .;.ещаясь Влево ДО отказа ",р 1 поэ 10 щи поргеня 25 и штока 26, охватывает П 011 г 11 ЕжУ, ЕГУД 11 РОВОЧНи ДМИ; ЯИКЯМиги28 и втудкэй 29. замыкая осевоеиси иддаром 1.10 доткаи; игле 23 разрушяеэ ся.:;э пк.ся теклянняя Втулка 1 и. и ремзщяьтс:.-. В;,эяво и 0 ".рывяет Нанял 21. .Я:.;.1;=. 3 псэ:"-. -:.5 .адает, Е 1 озник 1 насЯ О":Зигог "с,; с ". ,;" 1;:,.ЭЯ 1 гЕ-,ЧЯМИ НЯ поверхнсс .:. Обазца В полости ., и внут 1 гн ОС Оазца, К",Пъг.с.СЗЯЮ 1 Ь. 1 О ООЪЕМЧОЕСжати И и 1" Э Р НиВЭ ,:ЯЗЛЕНИ 1 ЯЗЯ ПРИВоди 1 т К ггазпГШ Н 1110 образца Сиаачядяобласти отвер: тия а потом и всего ОбРаЗЦЯ (В 3"-.сИСПМОСТИ ОТ ВЕЛИЧИНЫ И СКОРОСти ИЗЬ ЕНЕНИЯ ТЕНЗЭОРЯ НЯПРЯ;с:ЕНИй Идавления гязя),- С;:И 1 1 а -,Злу 16 ПОДКЛ 10 чИТЬ Якку 1 удятор давления, Т.е. увеличить" объемподости 15 то можнг добиться весьмаплавной оегулировки скорости разгрузки,псггучэя либо внезапный выброс угля иГЯЗЯ либо дегазаци 1 о газа, 72017 1Измерению подлежат следующие основные параметры;осевое усилие (тензодатчиками, наклеенными на поверхность штока 4);боковое давление в камере и в полости 15 (индукционными мембраннымидатчиками);деформации образца (тензодатчиками,наклеенными на образец, через электропровод 30);расход и давление газа на входе ивыходе системы (турбинные или камерные расходомеры, индукционные мембранные датчики).Контролируется также усилие поджатия эластичной манжеты 13 к образцу.Технически возможно осушествить измерение деформации и на плошадке образцав полости 15,Для предотвращения проникновенияжидкости по трещинам внутрь образца,, последний покрывается компаундом наоснове эпоксидной смолы и отвердителя, .Возможность создания в данном устройстве для моделирования широкой вариации видов напряженного состояния ирегулируемых скоростей боковой разгрузки позволяет экспериментально на породах различной прочности изучить во многом нерешенные вопросы о роли газа игорного давления в явлениях внезапных выбросов. Результаты можно использовать пля прогноза этих явлений в шахтах.Представляется возможным проверитьизвестную гипотезу о том, что горныеудары на рудных месторождениях обусловлены превышением горйзонтальнойсоставляющей напряжений над вертикаль-ной и использовать результаты для пред 6отвращения или снижения силы ударов и стреляний на рудниках.Формуле изобретенияУстройство для моделирования про -аесса внезапного выброса, включаюшее станину, камеру для размещения испытываемого образца выполненную с отверстием для подачи компримированной среды в камеру, средства для создания осевого давления и средства для подачи компримированной среды в камеру и создания перенапряженного состояния испытываемого образца и измерительные приборы, о т л и ч а ю ш е е с я 1 тем, что, с целью расширения диапазонаприменения и повышения точности за счет регулирования в широких пределах скорости высвобождения накопленной в испытываемом образце энергии, для горных пород различной крепости, средство для подачи компромированной среды выполнено в виде. быстродействующего клапана, состоящего из пустотелой втулки, выполненной с каналами для подачи 25 компримированной среды и с возможностью прижатия к испытываемому образцу, заполненной жидкостью под давлением и снабженной дросселируюцей диафрагмой, а средства для создания осевого усилия 30 снабжены клиновым устройством, выполненным с возможностью переключения осевого давления с испытываемого образца на станину. Источники информации,ЗБ принятые во внимание при экспертизе 1. Ходот В. В. Внезапные выбросы угля и газа, М., 1961, с. 156-157. 2. Авторское свидетельство СССРР днев Составитель З. у аТехред Э Чужик Корректор Г. Решетник актор 6 Подписственного комитета Сетений и открытий