Стенд для исследования проявлений горного давления на моделях Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

гг

О

:п

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования проявлений горного давления на моделях.

Известен стенд для исследования проявлений горного давления на моделях, содержащий основание, каркас и нагрузочное устройство 1 .

Недостатком известного стенда является то, что он не позволяет моделировать проявления горного давления при обработке наклонных и крутых -пластов.

Известен стенд для исследования проявлений горного давления на моделях, включающий основание, опорную paiviy с установленной в ней моделью, нагружающее устройство, установленное на модели, и пневмобаллоны, расположенные между опорной рамой и нагружающим устройством 2

Недостатком данного стенда является низкая точность измерений при моделировании наклонно и крутозалегающих пластов, связанная с тем, что он не позволяет моделировать касательные усилия покрывающей толщи пород на пласт.

Цель изобретения - повышение точности исследований при моделировании наклонно и крутозалегающих пластов.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде, включающем основание, опорную раму с установленной в ней моделью, нагружающее устройство, установленное на модели, и пневмобаллоны, расположенные между опорной рамой и нагружающим устройством, нагружающее устройство выполнено в виде треугольной фермы, в нижней балке которой размещены подпружиненные поршни.

На фиг. 1 изображен стенД, общий вид; на фиг. 2 - узел на фиг. 1.

Стенд включает основание 1, peiMy 2 с обоймой 3, поворотное устройство 4, пригружающее устройство, состоящее из треугольной фермы, выполненное из нижней балки 5, верхней балки 6 и стойки 7, жестко соединенных косынками 8, поршней 9, пружин 10, пневмобаллона 11 со штуцером 12, накладки 13 и винтовых домкратов-14.

Стенд работает следующим образом

В обойму 3 закатывается из эквивалентного материала (например песчано-парафиновая смесь) модель 15. Затем обойму 3 совместно моделью 15 и рамой 2 поворачивают устройством 4 на угол о6 , соответствующий натурному углу залегания пласта. На открытую поверхность модели 15 устанавлиг вается пригружаюадее Устройство в следующем порядке. Сначала ставится треугольная ферма, угол у которой между нижней 5 и верхней € балками

равен моделируемому углу об . В зазор между нижней балкой 5 и открытой поверхностью модели 15 устанавливаются поршни 9 с пружинами 10. Затем на верхнюю баЛку 6 укладывается пневмобаллон 11, накладка 13. В целом пригружающее устройство распирается между моделью 15 и рамой 2 винтовыми домкратами 14. Пневмобаллон 11 через штуцер 12 и редуктор (не показан) подсоединяется к баллону со сжатым газом, например азотом (не показан) . Расчетная нагрузка от ве- са немоделируемой толщи пород на модель 15 задается избыточным давлением газа в пневмобаллоне 11.

Избыточное давление в пневмОбаллоне 11 создает равномерно распределенную нагрузку на верхнюю балку 6 треугольной фермы, которая нижней

балкой 5 раскладывается за счет угла об на составляющие нормальные (N) и касательные () .

Величина этих составляющих определяется по формуле

N If Hcos ot , t у Hs i п oi ,

где у - значение объемного .веса пррод немоделируемой толщи

ос. - угол падения пласта, равный углу между верхней 6 и нижней 5 балками треугольной фермы;

Н - высота немоделируемой толхди.

При этом поршни 9 (фиг. 2), расположенные в нижней балке фермы, сжимая пружины 10, жестко контакти ,, руют с этой балкой. Через них происходит разложение на составляющие ,

нормально распределенной нагрузки,, задаваемой пневмобаллоном 11,

По мере отработки модели происходит деформация слоев моделируемой толщи пород, вызванная их подрабрт-

кой. SfTO сопровождается снижением на них давления вышележащей немоделируемой толщи (зона нагрузки) и осущертвляется следующим образом. По мере деформации слоев модели

потенциальной энергией сжатых пружин 10 поршни 9 выдвигаются из нижней балки 5 (фиг; 2), тем самым пригружая нормальнрй и касательной составлякодами подработанную часть

модели. Потенциальная энергия сжатых пружин определяется весом подработанной немоделируемой толщи горных пород.

, Таким образом, предлагаемое при- гружащее устройство, имитирующее

нормальную и касательную составляющие веса немоделируемой толщи пород, позволяет обеспечить соответствие геомеханических процессов, протекающих в модели и в натуре,

При этом соответствие сохраняется

как в подработанном, так и в неподработайном массивах

По сравнению с известным, предлагаемый «стенд позволяет проводить

лабораторные исследования проявлений горного давления на крупномасштабных моделях в широких диапазонах по углу падения пласта и в глубине ведения горных работ.

СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА МОДЕЛЯХ, включающий основание, опорную раму с устаноЁленной в ней моделью, нагружающее устройство, установленное на модели, и пневмрбаллоны, расположенные между опорной рамой и Нагружающим устройством, отличающ и и с я тем, что, с целью повыше-. НИН точности исследований при моде.лировании наклонно и крутозгшегакяцих пластов, нагружающее устройство выполнено в виде треугольной , в нижней балке которой размещены подпружиненные поршни.