Способ моделирования внезапного выброса горной породы Советский патент 1983 года по МПК E21F5/00 E21C39/00 

INO

bo

СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕЗАПНОГО MJBPocA ГОРНОЙ порода, включапций изготовление модели, создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель и давления газа путем насы{цения модели газом, разрушение мояеля и регистрацию происходящих при этом процессов, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и надежности моделирования внезапного выброса горной породы за счет создания условий моделирования более близких к естественным, разрушение модели ведут заряде взрывчатого в ества в насЕяценных и ненасЕлценных газом зонах модели, при этом насыцение газом производят в области действия заряда взрывчатого вещества путем добавления в песчано-цементный раствор модельного материала карбида кальция с размерами частиц 0,5-2 мм в количестве 0,44 г на 1 дм раствора, а проявление выброса количественно оценивают ho разности объема и интенсивности раз(Л рушений, замеренных в насьвценных и ненас{лценных газом зонах.

00

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для изучения внезапных выбросов горных пород в лабораторных условиях. Известны способ и устройство . для моделирования процесса внезапного выброса угля, включающие созд ние нагрузки на блок, имитирующий кровлю и почву выpaбotки, подачу газа в полость, имитирующую нарушенную зону пласта, разрушение угольного образца и регистрацию происходящих при этом процессов ра рушения Недостатком способа является отсутствие возможности моделирования газонасыцения среды, окружающей горную выработку, и изучения е .поведения при взрывной проходке вы работки.. Наиболее близким по технической сущности и подучаемому результату к заявленному является способ моде рования внезапного выброса угля и газа, включающий изготовление моде создание условий моделирования гор го давления в виде внешней нагрузк ка модель, и давления газа путем н оыцения модели газом, разрушение Аюдели и регистрацию происходящих при этом процессов 2. Недостатком способа является от сутствие возможности моделирования внезапного выброса газонасыщенной породы при вэрывной проходке выработки. Цель изобретения - повышение точ ности и надежности моделирования внезапного выброса горной породы з счет создания условий моделировани более близких к естественным. Поставленная цель достигается т что согласно способу, включающему готовление модели, создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель давления газа путем насыщения моде ли газом, разрушенне модели и регистрацию происходящих при зтам про цессов, разрушение модели ведут за рядом взры 9чатого вещества в насыщенных и ненасыценных газом зонах модели, при этом насьвцение.газом производят в области действия заря да взрывчатого вещества путем добавления в песчано-цементный раствор модельного материала карбида ка ция с размерами частиц 0,5-2 мм в к личестве 0,4-4 г на 1 дм раствора, а проявление выброса количественно оценивают по разности объема и интенсивности разрушений, замеренных в насыщенных и ненасыщенных газся зонах. На чертеже изображено устройство, поясняющее способ моделировани внезапного выброса горных пород. Способ осуществляется следующим образом. В модели 1 при ее изготовлении из песчано-цементного раствора, моделирующего при затвердевании горную породу, с ее торца формируют две цилиндрические полости различного диаметра 2 и 3, моделирующие выработку и шпур, а также область, насыщенную горючим газом 4, которая имеет определенные размеры и местоположение в модели, относительно шпура. Газонасыценную область формируют при заливке модели путем добавления в песчано- цементный раствор карбида кальция с размерами частиц 0,52 мм в соотношении 0,4-4 г на 1 дм раствора. Карбид кальция вступает в реакцию с водой, находящейся в растворе, при этом выделяется аце- тилен и тепло, которое способствует более быстрому затвердеванию раствора вокруг места расположения частиц карбида кальция и консервации ацетилена в модели. Выбранные размеры частиц карбида кальция обеспечивают равномерное распределение ацетилена по объему газонасыщенной области. Вес частиц карбида кальция, приходящий на I дм раствора, выбирают таким, чтобы выделилось 0,1-1 л ацетилена. При наличии 0,1 л ацетилена в 1 дм раствора и его последую щем окислении при взрьше заряда взрывчатого вещества наблюдается увеличение объема разрушения модели, имитирующегб выброс, а при увеличении кoнцeнтpaци I ацетилена более чем 1 л на 1 дм раствора происходит прорыв газа за ,пределы формируемой газонасыаденной области и модели. Для увеличения времени концентрацииацетилена в .модели при ее отливке применяют маловодную песчано-цементную смесь, в которую добавляют клей, типа ПВА, и другие загустители, способствующие уменьшению пористости бетона. Камера 5, в которой формируется модель, выполняе-t и функции взрывной камеры, а ее кролика служит устройством передающим давление Р на модель, моделирующее давление горноЯ выработки. Измерение напряжений, возниканхцих при взрыве шпурового заряда взрьшчатого вещества и при окислении воздушно-ацетиленовой смеси, осуг ществляется с помощью пьеэоэлектри- . ческих датчиков давления 6. При взрыве заряда взрывчатого вещества 3 образуется, система трещин, охватывающая газонасыденную горючим газом область модели. При этом происходит активное освобождение ацетилена и его окисление, при котором дополнительно выделяется энергия производящая работу по дроблению .среды, имитируя выброс. Производят замер объема и интенсивнос.ти разрушения, при этом определяют размеры среднего куска разрушенного материала модели и объем образованной полости по весу отбитого материала и его плотности. Опыт повторяют без насыцеиия зоны модели газом, а проявление выброса количественно оценивают по разности объема и интенсивности разрушений, замеренных в насыщенных и ненасыцеиных газом зонах. Меняя в модели расположение газонасыценйой области относительно заряда взрывчатого вещества, ее размеры и количество газа в пласте (путем изменения массы карбида кальция), а также добавление, имитирующее горное давление, устанавливают закономерности протек ания в;ы6росов и их зависимость от величины провоцирующего взрывного импульса.

Преимущества способа заключаются в том, -что он позволяет проводить исследование действия различных типов взрывчатых веществ в насыценных и не

0 насыщенных газом зонах и на этой основе, используя законы моделирования и проверочные эксперименты в промышленных условиях, создавать буровзрывные паспорта, обеспечивающие

5 проходку горной выработки в выбросорпасных условиях с малой вероятностью проявления внезапных выбросов, что способствует повншению безопасности ведения горных работ.