Стенд для моделирования сдвижений горных пород при закладке выработанного пространства Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

2. Стенд по п. 1, 1 тличаю щ и и с я тем, что зазор между белочками и податливыми элементами

равен в масштабе модели величине конвергенции до возведения закладочного массива.

1. СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СДВИЖЕНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ЗАКЛАДКЕ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА, содержащий упругое основание, выполненное из отдельных балочек и опорных призм, и опорную раму, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности имитации выемки пласта 8 /воспроизведением реакции закладочного массива, опорные призмы выполнены подвижными в вертикальной плоскости относиi тельно рамы, которая снабжена податливыми элементами, установленными с зазором между ними и балочками упругого основания. (Л CZ ю 1C

1

Изобретение относится к горной промышленности и предназначается для моделирования сдвижений при ведении горных работ с закладкой выработанного пространства. Изобретение может быть преимущественно использовано в угольной и горнорудной промышленности для исследования влияния закладки на развитие деформаций подработанной толщи горных пород и земной поверхности.

Известен плоский горизонтальный стенд, подвижное основание которого состоит из отдельных пластинсекций. Каждая секция, независимо от других секций, перемещается по верти1 -али одним винтовым домкратом, закрепленным в неподвижном дне стенда tl3.

Однако такой стенд не позволяет моделировать сдвижение горных пород при отработке пласта с закладкой выработанного пространства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности явля|ется плоский горизонтальный стенд, основание- которого; состоит из отдельных упругих балочек, свободно лежащих на опорных призмах, жестко закрепленных на несущей раме f2

Недостатком известного стенда является то, что само основание не позволяет имитировать выемку пласта и воспроизводить .реакцию закладочного массива. Очистные работы на таком стенде имитируются путем циклической выемки слоя модели, воспроизводящего угольный пласт. При имитации работ с закладкой на место вынутого слоя необходимо вводить ( тоже циклично ) слой из податливого материала/, деформация которого под нагрузкой должна (с учетом масштаба моделирования ) соответствовать усадке закладочного массива под давлением от веса пород покрывающей.толщи.

Цель изобретения - обеспечение возможности имитации выемки пласта с воспроизведением реакции закладочного массива.

Указанная цель достигается тем, что в стенде для моделирования сдвижений горных пород при закладке выработанного пространства, содержащем упругое основание, выполненное из отдельных балочек и

опорных призм, и опорную раму, опорные призмы выполнены подвижными в вертикальной плоскости относительно рамы, которая снабжена податливыми элементами,, установленными с зазором между ними и булочками упругого основания.

При этом зазор между балочками и податливыми элементами равен в

0 масштабе модели величине конвергенции до возведения закладочного массива.

На фиг. 1 изображен фрагмент предлагаемого стенда} на фиг. 2 gl 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. Винты 4 ьгрепятся к опорной раме 5 с помощью швеллерной балки б, имеющей отверстия 7 для направляющих 3. На опорной раме 5 закреплены податливые элементы 8 и втулка 9 с винтом 10 для крепления индикатора 11 часового типа. Стержень .12 одним кольцомжестко закреплен из балочке 1, другим упирается в ножку индикатора 11. Зазор 13 между балочкой 1 и податливым элементом 8 равен в масштабе величине конвергенции до воздействия нагрузки на закладочный массив. Сечение бало5 ®к 1 и положение податливых элементов 8 на опорной раме 5 выбирают таким образом, чтобы изгиб ба. лочек 1 при опирании на податливые , элементы В был несущественным. . Пример. Перед закладкой модели 14 на стенде (фиг. 1 и 2 )

упругие балочки 1 тарируются под нагрузкой двояко: при опирании на призмы 2., при опирании на податливые элементы 8. По данным тарировок

строятся графики в координатах:

прогиб балочек - дЕ, давление - Р (отрезок ОА на фиг. 3) и опускание балочек -Д, давление-Р(кривая ВС на фиг. 3). Величину зазора

0 13 (фиг. 2) с помощью винтов 4 устанавливают такой, что она в масштабе равна величине конвергенции до воздействия на закладочный массив давления .от веса пород кровли, которая по данным натурным наблюдений складывается из сближений почвы-кровли в зоне опорного давления - ЬдСФиг. 3), в призабойной зоне -.h , и в выработанном пространстве за счет неполноты его заложения - h2«

Имитация выемки пласта производится следующим образом;

При опускании посредством винтов 4 опорных призм 2 на величину более ho (Фиг.2), балочка 1 свободно.ложится на податливые элементы 8. В дальнейшем балочки 1 передают давление от веса пород опускающейся кровли на податливые элементы 8, закономерность деформирования которых аналогична компрессионной кривой закладочного массива в . Последовательное опускание балочек 1 моделирует подвигание очистного забоя. При этом по прогибу балочек 1, опирающихся на опорные призмы 2, по тариЕ овочному графику (ОА фиг. 3) определяют величину опорного давления, а по величине опускания балочек 1, опирающихся н податливые элементы 8, находят (по графику ВС{фиг. 3) величину давления на закладочный массив и по полученным результатам строят график давления (фиг, 1). Податливые элементы 6(фиг.1) могут быть выполнены из упругого или.вязко-пластического материала. В первом случае деформирование элемента 8 в . виде кривой ВС (фиг. 3) достигается за счет увеличения площади кон..:iSZI2Sni; : /

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 возможности имитации выемки пласта с воспроизведением реакции закладочного массива. В то время как в известном стенде основание позволяет

0 только измерять давление на почву пласта.

Использование предлагаемого устройства позволит ускорить проведение и повысить .эффективность исслеs дований по установлению влияния параметров закладочных на деформирование подработанной толщи поскольку становится возможным моделирование в масштабах 1:100, 1:200 всей толщи горных пород

0 вплоть до земной поверхности.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в снижении затрат на

с проведение натурных наблюдений, достигающих в настоящее время около 5 тыс,уб. в год путем частичной их Зс1мены лабораторными экспериментами.

Изобретение предполагается использовать при проведении лабораторных экспериментов, являющихся составной частью комплексных исследований, направленных на разработку рекомендаций по применению закладки

5 для охраны сооружений в угольных бассейнах страны.