Способ создания модели горных пород из эквивалентных материалов Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

ff

СП

cm

СО

4ь

Изобретение относится к горному делу, в частности к методам создания моделей толщи горных пород. Цель - повышение достоверности воспроизведения толщи горных пород сложной гипсометрии. После подготовки эквивалентных материалов (ЭМ) поворачивают стенд в горизонтальное положение и устанавливают на нем решетку 2 и размещенные в ее щелях подвижные ножи 3, имеющие форму моделируемой гипсометрии. На решетку 2 наносят слой материала, снижающий сцепление модели с поверхностью решетки 2. Затем в интервалы между ножами 3 укладывают слой ЭМ и уплотняют его в горизонтальной плоскости с помощью катка 6. Ножи 3 поднимают и проводят последовательную укладку и уплотнение слоев ЭМ до полного заполнения стенда. После этого удаляют из модели ножи 3 и в образовавшиеся щели вводят материал, снижающий сцепление слоев 7 по контактам 9. Стенд поворачивают в вертикальное положение и удаляют решетку 2. Модель подготовлена к испытаниям. 2 ил., 1 табл.

t-

ФиН

Изобретение относится к горному елу, в частности к методам создания моделей горных пород, которые могут ыть использованы для изучения сдви- с ения горных пород при разработке есторождений полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение достоверности воспроизведения толщи горных пород сложной гипсометрии. . ю

На фиг,1 показан стенд для осуществления способа создания модели горных пород из эквивалентных материалов; на фиг.2 - разрез А-А на Фиг„1.

Стенд .додержит поворотный механизм 1, рамную конструкцию (не показана), соединенную с пояоротным механизмом 1, решетку 2 со щелями, жесткие элементы (ножи) 3, установленные 2б с возможностью перемещения в щелях решетки 2, подъемный механизм 4, связанный с элементами 3, лист 5 картона и каток 6 для уплотнения эквивалентного материала,25

На фиг.1 и 2 показаны моделируемые слои 7, наносы 8 и контакты 9 между слоями 7,

Решетку 2 выполняют из металла, а расстояния между ее щелями выбраны 30 исходя из структорного строения моделируемой толщи пород и соответствуют константам слоев. Ширина каждой щели равна толщине подвижного элемента 3.)5

Способ осуществляют следующим об- разомо

По известной методике готовят эквивалентный материал. Стенд поворачивают поворотным механизмом 1 на 90 40 в горизонтальное положение. Монтируют решетку 2 и подвижные элементы {ножи) 3, расстояния между которыми соответствуют высотам пл с модёли- руемлх слоев 7, Количество ножей 3 45 соответствует количеству контактов .9 между слоями 7, Форма каждого ножа 3 повторяет гипсометрию соответствующего слоя 7, толщина ножа 3 может изменяться в зависимости от решаемой 50 задачиоРешетку 2 посыпают тонким слоем материала, уменьшающего ее сцепление с моделью. Лезвия ножей 3 распо- лагают на уровне решетки 2. Одновременно поднимают ножи 3 на высоту, 55 меньшую высоты закатываемого слоя . Высота закатываемого слоя зависит от количества приготовленного эквивалентного материала и числа укаток катком 6. Длина катка 6 равна высоте модели h. Эквивалентный материал укладывают в промежуток ,между ножами 3, разравнивают и через картон 5 уплотняют (укатывают) катком 6 в горизонтальной плоскостио В зависимости от геологического разреза моделируемого массива в соседние интервалы между ножами 3 может укладываться эквивалентный материал с различными физико механическими свойствами.

Затем устанавливают ножи 3 на высоту, меньшую высоты следующего закатываемого слоя ho c, и повторяют операции до полной закатки всей ширины модели 1.

Затем демонтируют ножи 3„ Для уменьшения сцепления по контактам 9 между слоями 7 сверху на модель насыпают ровным слоем молотую слюду, а в целях увеличения проникновения материала в образовавшиеся после удаления ножей 3 щели по контактам 9 используют компрессор, соединенный с решеткой 2 и работающий на всасыва- , ние. Затем на слои 7 устанавливают опалубку (не показана) и поворачивают стенд в вертикальное положение (позиция II, фиг„ 1) . После снятия опалубки и решетки 2 модель готова для эксперимента.

Пример, Цель моделирования - определение высоты водозащитной толщи в сложных горногеологических условиях со сложной гипсометрией слоев применительно к условиям калийного месторождения„

Для исследования применяют модель длиной 5,0 м, шириной 0,3 м и высотой 2,0 мв имитирующую в масштабе 1:200 всю толщу горных пород от пласта до земной поверхности Геологический разрез месторождения получен по данным разведочных скважин В качестве эквивалентного материала применяют песчано-парафиновую смесь с добавлением молотой слюды. Расчетные показатели механических свойств эквивалентных материалов определяютс по следующей формуле:

м ..

T;-NH;

«м Г

NM 0,00357NH,

где 1,L - мощности слоев в модели и натуре соответственно.

51

Данные о моделируемых породах и эквивалентных материалах приведены в таблицео

Стенд поворачивают в горизонталь- ное положение.. Прикрепляют решетку 2 с подвижными ножами 3 к боковой стороне стенда.

Спои модели имеют разную прочность, поэтому состав смеси приготав- ливают различным и по мере готовнос- ти помещают для временного хранения в термостат, так как температура смесей с парафиновым наполнителем перед укаткой должна быть не менее 130°С

После приготовления всех смесей решетку 2 посыпают слоем слюды, выд- вигают ножи 3 и укладывают между ножами 3 соответственно моделируемой толще приготовленный эквивалентный материал. Затем эквивалентный материал разравнивают,, опускают ножи 3 на расстояние 4,7-4,9 см от решетки 2, так как объем приготовленного материала при его уплотнении должен составить 5 см по ширине модели. Сверху покрывают закатываемый слой листом картона 5, устанавливают каток 6 и производят 30 полных укаток, После этого снимают каток 6 и картон 5, поднимают ножи 3 и повторяют укладку эквивалентного материала до полно- го заполнения стенда0

Затем демонтируют ножи 3, оставляя решетку 2, Сверху модель посыпа- ют тонким слоем молотой слюды и для улучшения проникновения ее в образовавшиеся после удаления ножей 3 ще- ли всасывают слюду компрессором. Чтобы слюда не высыпалась, решетку 3 . покрывают фильтрующей тканью. По окончании этой операции устанавливают верхнюю опалубку и поднимают мо

5

0 . 0

5

44

дель на 90° в вертикальное положение После этого опапубку и решетку 2 снимают, а модель готовят к эксперименту по известной методике.

В результате проведенного испытания модели определяют высоту водозащитной толщи при сложной гипсометрии слоев.

Изобретение позволяет с высокой степенью достоверности моделировать сложную гипсометрию слоев толщи и снизить трудоемкость создания модели, поскольку уменьшается количество закатываемых слоев.

Формула изобретения

, Способ создания модели горных пород из эквивалентных материалов, включающий подготовку эквивалентных материалов и последовательную укладку слоев эквивалентных материалов на поворотном стенде,о тличающиг с я тем, что, с целью повышения дос товерности воспроизведения толщи горных пород сложной гипсометрии, перед укладкой слоев поворачивают стенд в , горизонтальное положение, наносят на его горизонтальную поверхность слой материала, снижающий сцепление модели с этой поверхностью, и устанавливают на стенд жесткие подвижные элементы, имеющие форму моделируемой гипсометрии, затем после укладки и последовательного уплотнения слоев в плоскостях сечения моделируемых вмещаю- щих пород удаляют подвижные элементм, а в образовавшиеся на их месте щели вводят материал, снижающий сцепление пород по их контактам и возвращают стенд в исходное вертикальное положение.

Составитель В.Тальвойш Редактор О.Головач Техред Л.СердюковаКорректор И.Муска

Заказ 828

Тираж 391

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное