Модель для исследования сдвижения подрабатываемого массива горных пород Советский патент 1988 года по МПК E21C39/00 

4ib 4ь

Изобретение относится к горному делу и предназначено для защиты сооружений и природных объектов от вредного влияния подземной разработки полезных ископаемых. .Цель - повышение достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине разработки. Модель содержит слои из жестких блоков (Б) 1 с наполнителем между ними. В качестве наполнителя между Б 1 и слоями используют упругопластический материал 2, Слои последнего, размещенного между слоями Б 2, выполнены толщиной, определяемой из соотношения. В нем учитывают высоту Б 1,масштаб Моделирования, модули упругости и остаточной деформаций материала, средний объемный вес пород массива в натуре и модели, ширину Б 1 и соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в нат.уре в направлении, параллельном слоистости. При сдвижении подрабатываемого массива на модели спой из Б 1 обеспечивает подобие натуре по структуре массива. Материал 2 - подобие натуре по деформационным характеристикам массива. 1 ил. (С (Л

;:;gv;; v.:Vff; :-)i

1

jc:;

Т

Изобретение относится к горному делу, точнее к проблеме защиты сооружений и природных объектов от вредного влияния подземной разработки полезных ископаемых, и может быть использовано при исследовании сдвижения Горных пород, вызванного работами на большой глубине.

Цель изобретения - повышение достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине разработки.

На чертеже показана модель, фрагмент .

Модель размещается на обычном стенде (не показано) и состоит из стгоев, составленных из жестких блоков 1 и размещенного между блоками упру- гопластического материала 2. Размеры жестких блоков в масштабе моделирования соответствуют размерам струк- турных блоков в натуре. Аналогичным образом определяется.и взаимное расположение жестких блоков. Слои упру- гопластического материала 2, расположенные между слоями из жестких блоков 1, выполнены толщиной h, определяемой из соотношения:

Н

-1

де Н п

п(-- -- Н Eit.

|н (.

УМ -онв

-высота жесткого блока;

-масштаб моделирования;

(1)

Е иЕд- соответственно модули упру- гости и остаточной деформа

ции упругопластического материала;

средняя плотность соответственно пород массива в натуре и материала модели;

461

она

соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, перпендикулярном слоистости,

а жесткие блоки в каждом слое размещены на расстоянии 1 друг от друга, определяемом из соотношения

1 ) 55

....,

.Ь. ( ч- -1-)

УМ Еинг ЕОНР

5

L

где

Е

Е

ширина жесткого блока;

0

дцр - соответственно модули упругости и остаточной деформа- пород в натуре в направлении, параллельном слоистости.

Особенностью предлагаемой модели является то, что соотношения (1) и (2), из которых определяются параметры Ни 1, получены исходя из следую- mjix новых условий, которым должна удолетворять модель, представляющая собой новую совокупность упомянутых конструктивных элементов, для достижения подобия натуре по деформации подрабатываемого массива:

в направлении, перпендикулярном слоистости,

5

5

(.1. . J..)b

Е Е

( 1 1) , оэв

(3)

0

(h + Н),

где Е ,Ед,ц - соответственно модули с упругости и остаточной деформации в указанном направлении, для идеальной модели, полностью эквивалентной натуре по структуре и физико- механическим свойствам;

в направлении, параллельном слоистости.

(

(1 + L),

-- -) (--- -ь -- -)

Е

оэг

(4)

где Е ,Е„,

5

0

5

соответственно модули упругости и остаточной деформации в указанном направлении для упомянутой идеальной модели,

Сущность соотношений (3) и (4) состоит в том, что в указанных направлениях деформации элемента предлагаемой модели высотой h + Н и шириной 1 + (в пределах которого деформируется только упругогшастический материал) должны быть равны деформациям аналогичного элемента идеальной модели.

Как известно, между деформационной характеристикой идеальной модели Ny и соответствующей деформационной

характеристикой массива р натуре должно существовать соотношение

Гм

N, п N,.

(5)

Под NM в данном случае понимаются упомянутые деформационные характеристики идеальной модели Ец, Е , Е и ЕО,Р, а под NH - соответствующие деформационные характеристики массива в натуре Е., -

онг

Учитывая соотношение (5) и решая

10

Модель для исследования сдвижения подрабатываемого массива горных пород, включающая спои из жестких блоков с наполнителем между ними, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине раз- уравнение (3) относительно h, а урав-15 работки, в качестве наполнителя между нение (4) относительно 1, получают блоками и между их слоями использован

упругопластический материал, при этом слои упругопластического материала, размещенные между слоями блоков, выполнены толщиной h, определяемой из

соотношения (1) и (2). В качестве жестких блоков могут использоваться, например, металлические стержни прямоугольного сечения длиной, равной толщине модели, и размерами поперечного сечения, соответствующими упомянутым размерам жестких блоков, в качестве упругопластического материала - песок или молотая глина, смеп1анные с машинным маслом. Пласт полезного ископаемого имитируется заложенной в модель в заданном месте извлекаемой пластиной, разделенной на отдельные секции, например, из линолеума. В местах, где необходимо наблюдать за сдвижением подрабатываемого массива, размещены марки.

Модель отрабатывается следующим образом.

Выемку пласта полезного ископаемого имитируют извлечением из модели секций заложенной в нее пластины. Сдвижения марок, размещенных в характерных точках модели, определяют, например, с помощью фототеодолита. При сдвижении подрабатываемого массива на модели слой из жестких блоков обеспечивает подобие натуре по структуре массива, а упругопластический материал, размещенный между жесткими блоками, - подобие натуре по деформационным характеристикам массива.

На предлагаемой модели условия деформирования подрабатываемого массива существенно приближаются к условиям натуры при большой глубине разработки. Это преимущество достигается за счет обеспечения блочной структуры массива при лкзбых глубинах разра20

соотношения

25

30

40

45

н/

f .4. 1 /Г п(- + -р-) /Г)Г

ЕО J j }м

-

ЕОНВ Jj

где

Н - высота жесткого блока; п - масштаб моделирования; и Eg - соответственно модули упругости и остаточной деформации упругопластического материала;JH,VM средняя плотность соответст35

венно пород массива в натуре и материала модели;

4нв

очв

- соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, перпендикулярном слоистости,

а жесткие блоки в каждом слое размещены на расстоянии 1, определяемом из соотношения

Ч

fh-i r i- tх(---- -Н -- --) - Д, Ьунг J J

где L - ширина жесткого блока;

1

50

онг

- соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, параллельном слоистости.

ВНИИПИ . Заказ 6726/37

Произв.-полигр. пр- тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ботки и подобия натуре по деформапи- онным характеристикам массива.

Формула изобретения

Модель для исследования сдвижения подрабатываемого массива горных пород, включающая спои из жестких блоков с наполнителем между ними, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности исследования за счет обеспечения условий десоотношения

н/

f .4. 1 /Г п(- + -р-) /Г)Г

ЕО J j }м

-

ЕОНВ Jj

где

Н - высота жесткого блока; п - масштаб моделирования; и Eg - соответственно модули упругости и остаточной деформации упругопластического материала;JH,VM средняя плотность соответст

венно пород массива в натуре и материала модели;

0

5

4нв

очв

- соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, перпендикулярном слоистости,

а жесткие блоки в каждом слое размещены на расстоянии 1, определяемом из соотношения

Ч

fh-i r i- tх(---- -Н -- --) - Д, Ьунг J J

где L - ширина жесткого блока;

1

онг

- соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, параллельном слоистости.

Тираж 459 Подписное