Устройство для моделирования упрочнения массива горных пород скрепляющим составом Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к лаборато ному исследов.анию процесса укрепления углепородных массивов химически скрепляющими составами, Известна модель трещиноватого го ного массива, включающая два плоских элемента с зазором между ними и установку, для нагнетания жидкости 1 . Данная модель н,е позволяет изучать процесс упрочнения горного мае сиза скрепляюцими состава1 и при изм няющемся во времени горном давлении . Наиболее близким по технической Слиности к изобретению является уст ройство для моделирования упрочнения горних пород скрепля.мщим состанем, включающее модель трещиноватого массива горных пород из эквивалентного материала, двухстоечную ст нину с траверсой, емкость для жидкости с источником давления и систе му трубопроводов для подачи жидкост в модель. Это устройство предназначено для сравнения прочности поррд до и после их укрепления скрепляюЩИМ СОСТсШОМ, . р , Недостатком указанного устройств является низкая, достоверность результатов, так как в нем при моделиров;-этши не учитывается влияние изменяющегося, во времени горного да лен1 я, . Цель изобретения - повышение дос товерности моделирования. Указанная цель достигается тем, чТо устройство для моделирования упрочнения массива горных пород скрепляющим составом/включающее мае сив трещиноватого массива горных пород ИЗ эквивалентного материала, двухстоечную станину с траверсой, емкость для жидкости с источником давления и систему трубопроводов для подачи жидкости в модель, снабжено нагружающим устройством в виде гидроцилиндра двойного действия, закрепленного на станине, и пружинного динамометра, закрепленного на штоке гидроцйлиндра, подключенного К регулируемому источнику давления, а модель выполнена в виде двух, плос ких с 36,3ором между ними, ра.змещенных между траверсой и динамоме.тром, причем плоекий элемент, расположенный со стороны траверсы, выполнен со сквозным каналом, сообщающимся с зазором, а траверса с каналом, посредетвом которого eiiкость„ для жидкости соединена через про содной клапан с каналом в плоском элементе и через другой проходной клапан - с атмосферой. Причем штоковая и поршневая поло ти гидроцилиндра соеди-нены соответс венно с первь1м и вторым трехходовыми кранами, соединенными с плунжерным насоеом и с дренажной магистралью, причем второй трехходовой кран, соединен с. дренажной магистралью через параллельно установленные напорноперел-ивной клапан и проходной кран. На черт€;же изображено устройство для моделирования упрочнения массива горных пород скрепляющим составом. Модель пласта с горизонтальной трещиной образована двумя плоскими элементами верхним 1 и нижним 2, прокладкой 3, текстильной лентой 4 и содержит двухстоечную етанину 5 с траверсой 6. Верхний элемент 1 со сквозным отверстием с помощью винта 7 укреплен в етанине 5, а нижний элемент 2 укреплен с помощью винта 8 и планки 9 в подвижной опорной плите 10, которая через шарик 11 соединена с пружинным динамометром 12, имеющим шкапу 13. Пружинный динамометр 12 снабжен гидравлической системой управления степени сжатия пружин, состоящей из плунжерного насоса 14 и нагружающего домкрата 15. Штоксэвая и поршневая полости домкрата 15 с нагнетательной 15 и дренажной 17 магистралями насоса 14 соединены посредством трехходовый кранов 18 и 19, при этом поршневая полость с дренажной магистралью 17 соединена через параллельно установленные проходной кран 20 и напорно-переливной клапан 21. Всаеывающий патрубок насоса 14 и дренажная магистраль 17 соединены с баком 22. Плунжерный насос 14 снабжен приводом 23. Траверса 6 снабжена емкостью 24 с крышкой 25 и выполнена с каналами, один из которых через игольчатый проходной клапан 26 соединяет ег псость 24 с отверстием в верхнем элементе 1 а. другой - 24 через игольчатый проходной клапан 27 с атмосферой. Емкость 24 снабжена игольчатым проходным .клапаном 28 и посредством магистрали 29, проходного .крана 30 и редуктора 31 соединена с баллоном 32 сжатого газа. Между верхним элементом 1 и траверсой 6 установлена прокладка 33. Устройство работает следующш образом. Между траверсой б и подвижной плитой 10 устанавливают из испытуемой породой (угля) верхний и нихсний элементы 1 и 2. Верхний элемент 1 укрепляют в етанине е помощью винта 7, а нижний элемент - в подвижной плите с помощью винта 8 и планкн 9. Между элементами уетанавливают прокладку 3 с поперечными канавками на поверхностях, прилегающих к блокам, а стык перекрывают по периметру текстильной лентой 4. С помощью наcoca 14 и домкрата 15 через динамометр 12 сжимают элементы 1 и 2, контролируя усилие сжатия по шкале 1 Для заправки емкости 24 укрепляющие составом свинчившот крьйаку 25, перекрывают каналы траверсы б игольчатыми клапанами 26 и 27 и магистрал 29 проходным краном 30. Приготовленный укрепляющий состав размещают в емкости 24, завинчивают крышку 25, открЕлвают игольчатый клапан 26.. После установки редуктора 31 на необходимое Давление для эксперимент открывают проходной кран 30/ при это сжатым газом укрепляющий состав из емкости 24 вытесняется в зазор (трещину) между элементагда 1 и 2. Приполном заполнении трещины укрепляющим составом, что определяется смачиванием текстильной ленты 4 по зсем периметру, перекрывают канал игольчатым клапаном 26 и открывают игольчатый клапан 27.. Остаток укрепляющего состава сжатым газом выдавливается из емкости 2 и каналов траверсы б в атмосферу. Затем перекрывают магистраль 29 проходным кранрм 30, открывают крышку 25, заливают в ёмкость 24 промывочную жидкость, закрывают крышку 25 и открывают проходной кран 30-, при этоМ иромывается от остатков укрепляющего состава емкость 24 и каналы траверсы 6. . Для моделирования нарастающего горного давления в пласте штоковую полость домкрата 15 с помощью трехходового крана 18 соединяют с дренажной магистралью 17, а поршневую полость - с помощью трехходового Ярана 19 соединяют с нагнетательной магистралью 16 и включают п эивод 23 насоса 14. Для моделирования убывающего . горного давления штоковую полость домкрата 15 соединяют с нагнетательной магистралью 16, а поЕхиневую полость при закрытом проходном кране 20 соединяют через напорно-переливной клапан 21 с дренажной магистралью 17.. : Скорость изменения моделируемого горного давления регугируется изменением числа оборотов электродвигателя привода 23. Проходной кран 20 служит для быстрой разгрузки динамометра 12 при извлечении скрепленных элементов 1 и 2 из станины и опорной плиты 10. Из скрепленных элементов 1 и 2 изготавливают образцы дпя их испытания на различные, вида деформаций . Предлагаемая модель позволяет исследовать прочностные характеристики скрепляющих химических составов, отверждаюдахся при изменяющемся гсФ ном давлении, Яго даст возможность изучить механизм укрепления пласта , э условияхf приближенных к натурным.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРОЧНЕНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД СКРЕПЛЯЮЩИМ СОСТАВОМ, включающее модель трещиноватого массива горных пород из эквивалентного материала, двухстоечную станину с траверсой, емкость для жидкости с источником давления и систему трубопроводов для подачи ;кидкости в модель, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности моделирования, оно снабжено нагружающим устройством в виде гидроцилиндра двойного действия, закрепленного на станине, и пружинного динамометра, закрепленного на штоке гидроцилиндра , подключенного к регулируемому источнику давления, а модель выполнена в виде двух плоских элементов с зазором между ними, размещенных между траверсой и динамометрсм, причем плоский элемент, расположенный со стороны траверсы, выполнен со сквозным каналом, сообщающимся с зазором, а траверса - с каналом, посредством которого емкость для жидкости соединена через проходной клапан с каналом в плоском элементе и через другой проходной клгшан - с ат§ мосферой. . (Л 2. Устройство пр п. 1,0 тли щ е е с я тем, что штоковая и порлневая полости гидроцилиндра соединены соответственно с первнм и DTOры1 | трёхходовыми кранами, соединенными с плунжерным насосом н с дренажной магистралью, причем второй трехходовой кран соединен с дренаяной магистралью через параллельно установленные напорно-переливной СП клапан и проходной кран. со ос СдЭ