Эквивалентный материал для моделирования массива горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

1

(21)4427470/23-03

(22)18.05.88

(46) 15.03.90. Бкш. № 10

(71)Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова

(72)С.А.Толстунов и Т.С.Ивашкевич

(53)622.23.05(088.8)

(56)Кузнецов Г.Н. и др. Моделирование проявлений горного давления. Л.: Недра, 1968, с. 230-236.

- Насонов И.Д. Моделирование горных процессов. М.: Недра, 1969.

Авторское свидетельство СССР 934000, кл. Е 21 С 39/00, 1982,

(54)ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

(57)Изобретение относится к горному делу и предназначено для моделирования напряженного состояния массива горных пород. Цель изобретения - расширение диапазона моделирования прочностных свойств горных пород и повышение контрастности изображения . напряженного состояния на модели. Эквивалентный материал содержит компоненты при следующем соотношении,

мае.: порошок магнитомягкого материала, покрытый окисью меди 15-30; окись титана 7-12; связующее 1-15; инертный наполнитель - остальное. В качестве связующего используют состав, содержащий компоненты при следующем соотношении;мае.%: пчелиный воск 50-60; шеллак 30-40; сланцевая смола 5-10 о Состав готовят путем нагревания в песочной бане инертного наполнителя до 120°С, добавляют в него окись цинка и магнитомягкий материал. Смесь тщательно перемешивают. Отдельно приготавливают связующее: в термостате расплавляют пчелиный воск и разогревают его до 95 С, а затем добавляют к нему порошок шеллака и сланцевую смолу. Смесь тщательно перемешивают. Затем связующее добавляют в наполнитель, перемешивают и расфасовывают в опалубку модели. Эквивалентный материал позволяет моделировать широкий диапазон горных пород различной прочности с одновременным выполнением критериев динамического подобия на доступных и дешевых материалах.

е

ел

Изобретение относится к горному делу и предназначено для моделирования напряженного состояния массива горных пород. Цель - расширение диапазона моделирования прочностных свойств горных пород и повышение контрастности изображения напряженного состояния на модели. Эквивалентный материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: порошок магнитомягкого материала, покрытый окисью меди 15-30

окись титана 7-12

связующее 1-15

инертный наполнитель остальное. В качестве связующего используют состав, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: пчелиный воск 50-60

шеллак 30-40

сланцевая смола 5-10. Состав готовят путем нагревания в песочной бане инертного наполнителя до 120°С, добавляют в него окись цинка в магнитомягкий материал. Смесь тщательно перемешивают. Отдельно приготавливают связующее: в термостате расплавляют пчелиный воск и разогревают его до 95°С, а затем добавляют к нему порошок шеллака и сланцевую смолу. Смесь тщательно перемешивают. Затем связующее добавляют в наполнитель, перемешивают и расфасовывают в опалубку модели. Эквивалентный материал позволяет моделировать широкий диапазон горных пород различной прочности с одновременным выполнением критериев динамического подобия на доступных и дешевых материалах.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для моделирования напряженного состояния массива горных пород.

Цель изобретения - расширение диапазона моделирования прочностных свойств горных пород и повышение контрастности изображения напряженного состояния на модели.

&э

Указанная цель достигается тем, что эквивалентный материал готовят на связующем, которое имеет хорошую внутреннюю поляризацию, сохраняющуюся длительное время, а также обеспечивает необходимые соотношения прочностных свойств материала и подобную) картину разрушений модели.

31

Эквивалентный материал дополнительно содержит порошок магнитомягко го материала, модифицирующую добавку на основе окиси титана и минеральный инертный наполнитель при следующем соотношении ингредиентов, мас0%: Порошок магнитомяг- кого материала, покрытый окисью меди 15-30 Окись титана7-12

Связующее1-15

Инертный наполнитель Остальное В качестве связующего используют состав из пчелиного воска, шеллака и сланцевой смолы при следующем соотношении ингредиентов, мас.%г Пчелиный воск 50-60 Шеллак30-40

Сланцевая смола 5-10 Такой материал является хорошим связующим и обеспечивает получение материалов с заданными свойствами в соответствии с законами динамического подобия. Кроме того, материал может длительное время сохранять внутреннюю поляризацию и не уступает по своим свойствам карнаубскому воску, служащему связующим в известном материале.

Порошок магнитомягкого материала придает эквивалентному материалу анизотропию электромагнитных свойств Перед приготовлением эквивалентного материала порошок магнитомягкого материала подвергают отжигу для снятия остаточных напряжений, а затем покрывают пленкой окиси меди, которая является полупроводящей (с целью исключения возникновения проводящих каналов).

В качестве инертных наполнителей используют любые материалы (кварцевый песок, гипс, тальк и др.), подходящие по расчетной плотности.

Эквивалентный материал готовят следующим образом.

В песочной бане нагревают инертный наполнитель до 120 С, а в него добавляют окись цинка и магнитомягкий материал и тщательно перемешивают. Отдельно готовят связующее. В термостате расплавляют пчелиный воск и разогревают до 95 С, затем в него добавляют порошок шеллака и сланцевую смолу. Смесь тщательно перемешивают. Затем связующее добавляют в наполнитель, перемешивают и расфасовывают в опалубку модели. Между опалубкой

0

0

5

0

5

и моделью прокладывают фольгу из алюминия или латуни, которая впоследствии служит электродом для поляризации материала. Начало поляризации материала осуществляют из источника постоянного или импульсного напряжения (величина напряжения более 1 кВ/ам) до полного остывания материала. После остывания материала опалубку демонтируют и на модели наносят тонкий слой растворенного в растворителях полистирола. Затем процесс поляризации полистирола повторяют в течение 5 мин при той же интенсивности напряжения .

Далее модель отрабатывают обычным способом, имитируя процессы выемки полезного ископаемого.

Под действием напряженного состояния материала модели меняется его проницаемость, что в свою очередь приводит к изменению напряженности электрического поля на поверхности модели.

Наиболее интересные моменты работы модели могут быть проявлены путем нанесения тонера вращающимися меховыми щетками. Щетки должны быть изготовлены из натурального меха, Частицы тонера электризуются трением о поверхность волосков меха, приобретая противоположный заряд, при этом волоски меха одновременно выполняют роль носителя проявителя.

В местах растягивающих напряжений после нанесения тонера имеются темные участки, а в местах сжимающих - светлые участки. По характеру окрашенных участков судят о напряженном состоянии материала модели.

5

5

0

Применение данного материала для исследований проявлений горного давления позволяет осуществить визуализацию картины напряженного состояния в моделях, работающих в различных режимах, в том числе в запредельном.

Поставленная цель достигается на отечественных дешевых и не дефицитных составах эквивалентных материалов, что открывает более широкие возможности перед исследователем из- за его доступности. Качественная картина проявленного изображения напряженного состояния не уступает таковой, полученной на известном материале, причем контрастность получаемого изображения составляет 1:4 при соот515501376

ношении 1:3 с использованием извест- в качестве модифицирующей добавки со- ного рецепта.держит окись титана при следующем

соотношении компонентов мас.%: Формула изобретения Связующее на основе

Эквивалентный материал для моде- пчелиного воска 1-15 лирования массива горных пород, вклю- Порошок магнитомягко- чающий минеральный инертный наполни- го материала, покры- тель, связующее и порошок магнитомяг- тый окисью меди 15-30 кого материала, покрытый окисью меди, Окись титана 7-12 и модифицирующую добавку, о т л и- Минеральный инерт- чающийся тем, что, с целью ный наполнитель Остальное расширения диапазона моделирования причем связующее на основе пчелино- прочностных свойств горных пород и го воска имеет следующий состав, повышения контрастности изображения ig мас.%:

напряженного состояния на модели, он Пчелиный воск 50-60 в качестве связующего содержит свя- Шеллак30-40

зующее на основе пчелиного воска, а Сланцевая смола 5-10