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

Изобретение относится к горному делу, в частности к определению напряженно-деформированного состояния методом моделирования на эквивалентных материалах.

Цель изобретения - обеспечение подобия деформирования,, обрушение в мно- голетнемерзлых пластичных слеживающихся горных породах и повышение наглядности о

Эквивалентный материал для изготовления моделей при моделировании проявлений горного давления, включающий органическое связующее, ПАВ (поверхностно-активное вещество), модифицирующую добавку, сланцевый порошок и наполнитель, содержащий в качестве органического связующего тал- ловый пек, а в качестве модифицирующей добавки - петролатум и дополнительно сланцевый порошок при следующем соотношении компонентов, мае о %:

Связующее - талловый пек ПАВ

Модифицирующая добавка - петролатум

Минеральный инертный наполнитель При этом с целью повышения наглядности эквивалентный материал содержит маслорастворимые красители в количестве 1-2% и сланцевый порошок 0,5- 0% от массы смеси.

0,5-5 0,01-0,05

0,2-1,0

Остальное

СП СП

СЈ

4 О1

Талловый пек используют с температурой размягчения 39-4 ° С с

Эквивалентный материал получают следующим образом.

петролатум температурой каплепадения 85-90 С.

Талловый пек и петролатум нагревают до 120-130 С и перемешивают до однородного состояния. В нагретую смесь добавляют порошок ПАВ0 Отдельно в пе- сочной бане нагревают инертный минеральный материал вместе со сланцевым порошком до 130-150°С и в него добавляют связующее вместе с модифицирующей добавкой. Всю смесь тщательно 10 перемешивают в смесителе и расфасовывают в формыо После остывания смесь готова к употреблению.

Пределы на содержание связующих элементов объясняются следующим обра- 15 зом При содержании таллового пека более 5% получаемая смесь характеризуется высокой прочностью и хрупкостью, что не соответствует по факторам подобия породам натурыо При содержании 20 таллового пека менее 0,5% не происходит связывания материала и снижается коэффициент морозоустойчивости KMop-VCT. Пример 1« Используют материал, содержащий, масД:25

Талловый пек0,5

1 Поверхностно-активное вещество0,01 Петролатум0,2 Сланцевый поро-3 шок 0,5 Минеральный инертный наполнитель , 98,79

Предел прочности на сжатие-при о„ , п л - ../.. предел прочt 20 C,6C;fc 0,32 кг/см ,

35

ности на сжатие после 50 циклов замораживания 6СЖ rfcT 0,21 кг/см1, коэф- . циент морозоустойчивости после 50 циклов замораживания Км ,67.40

Особенность деформирования такого материала заключается в том, что он деформируется пластично, имеет низкую прочность и довольно высокий коэффици

ности на схатие после 50 циклов замог

5

0

раживания осг 1 ,36 кг/см

, коэффициент морозоустойчивости после 50 циклов замораживания К„ „ , 0,72.

MQf JL

Эта смесь может быть эквивалентом мерзлых пород с температурой -2,5°С и обладающих упругопластичными свойствами. Используют материал, содержащий, мас.%:

П р и м е р 3. Талловый пек5

ПАВ0,05

Петролатум1,0

Сланцевый порошок10

Минеральный инертный наполнитель83,95 Предел прочности на сжатие при

6с 4,5 кг/см , предел прочности на сжатие после 50 циклов замораживания Ј,Ј ост 3,6 кг/см7, коэффициент морозоустойчивости после 50 циклов замораживания К о р. ,8. Этот материал может характеризовать многолетнемерзлые породы с температурой -5 С.

Таким образом, из примеров 1-3 видно, что эквивалентный материал характеризуется высоким коэффициентом морозоустойчивости (Кморуст 0,67-0,8) в отличие от известных К мор ст 0,4).

В табл. 1 приведены составы смесей с минимальным, максимальным и средним содержанием входящих ингредиентов; свойства составов - в табл.2. Так же готовят смеси с красителями, составы которых такие же, только дополнительно они содержат 1-2% мас- лорастворимого красителя (табл.1). Свойства этих составов приведены в табл о 2 о

Как видно из табл. 2, введение красителей в эквивалентный материал

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения напряженно-деформированного состояния. Цель - обеспечение подобия деформирования и обрушения в многолетнемерзлых пластичных слеживающихся горных породах. Материал для моделирования содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: в качестве связующего-талловый пек 0,5-5,0

ПАВ 0,01-0,05

петролатум 0,2-1,0

минеральный инертный наполнитель - остальное. Для повышения наглядности в материал дополнительно вводят маслорастворимые красители в кол-ве 1-2 % и сланцевый порошок 0,5-10% от массы смеси. Данный материал имеет повышенную морозостойкость и наглядность. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

ент морозоустойчивости, Этот материал 45 практически не влияет на прочностные

свойства готового материала, однако позволяет получить материал необходимого цвета и оттенка. Модель горного массива, построенная из разнопрочных слоев, имитирующих разные по составу породы и окрашенные разными красителями, позволяет находить мелкие трещины в слоях модели. Одинаково в качестве наполнителя может быть использован кварцевый песок, угольная пыль, гипс, мел, инертная пыль, отходы абразивного производства и др.

характеризует вечномерзлые породы с t-1,3°С.

П р и м-е р 2 о Используют материал, содержащий, мас,%:

Талловый пек2 ПАВ0,03 Петролатум0,6 Сланцевый порошок5,0 Минеральный инертный наполнитель92,37

Предел прочности на сжатие при t«20°C 6С 1,9 кг/см1, предел прочпрактически не влияет на прочностные

свойства готового материала, однако позволяет получить материал необходимого цвета и оттенка. Модель горного массива, построенная из разнопрочных слоев, имитирующих разные по составу породы и окрашенные разными красителями, позволяет находить мелкие трещины в слоях модели. Одинаково в качестве наполнителя может быть использован кварцевый песок, угольная пыль, гипс, мел, инертная пыль, отходы абразивного производства и др.

Все перечисленные материалы имеют различный объемный вес, В связи с

515

тем, что в составе эквивалентных материалов наибольшее содержание материалов приходится на наполнитель, то объемный вес эквивалентного мате- риала в большей степени зависит от . наполнителя. В большинстве случаев выбор конкретного наполнителя зависит от необходимого по расчету объемного веса эквивалентного материала, если отработка модели осуществляется в поле сил тяжести. Объемный вес эквивалентного материала при изготовлении модели выбирается не произвольно, а на основе используемых критериев динамического подобия0

Сланцевый порошок применяется в данном рецепте в качестве части наполнителя из-за его высокой открытой пористости и специфицического корич- невого оттенка. При добавлении красителей материал легко поддается тонированию с малым содержанием красителей. Сланцевый порошок прекрасно смешивается в указанных пропорциях со всеми из перечисленных наполнителей. Сланцевый порошок является как бы грунтом для красителей.

В данном материале в качестве связующего используется талловый пек, который имеет большое поверхностное натяжение в расплавленном виде и низкую адгезию.

Применение ПАВ в данном рецепте обусловлено необходимостью увеличения адгезии между связующим и наполнителем Наличие ПАВ исключает возможность появления рыхлых и неоднородных по составу зон, В качестве ПАВ используют жидкий синтетический неионоген- ный смачиватель ДБ-1 Аналогичным действием обладает ПАВ ОП-10.

456

В качестве красителей возможтю прменение любых малорастворнмьгх красителей, выпускаемых промышленностью (например, лазурь, железная).

Материалы указанных составов имею повышенную морозостойкость и наглядность по сравнению с известными, имещими черный и серый цвета. Добавлени в состав маслорастворимых красителей мало влияет на прочностные показатели материалов.

Эквивалентный материал позволяет моделировать массив многолетнемерзлых горных породо

Формула изобретения

Талловый пек0,5-5,0

ПАВ0,01-0,05

Петролатум 0,2-1,0

Минеральный инертный наполнительОстальное2„ Материал по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения наглядности, он дополнительно содержит маслорастворимые красители в количестве 1-2% и сланцевый порошок 0,5-10% от массы смеси.

15591458

Таблица 1

Компоненты

Содержание, мас.%, в составе

ГД1 ГС1Х„11

0,55555

0,010,050,050,050,05

0,21,01,01,01,0

0,510101010

Галловый

пек

ПАВ

Петролатум

Сланцевый

порошок

Минеральный

инертный

наполнитель Ос- Ос- 222

таль- талъное ное

до да

100 100

Краситель - - Крас- Зе- Беный леный лый

Таблица2 СвойстваПоказатели для состава

rHEZiniZIII

Прочность при сжатии после 50 циклов замораживания,

10 Па0,32 4,5 4,6 4,9 4,5

Коэффициент морозоустойчивостипосле 50 циклов

замораживания0,67 0,8 0,82 0,86 0,8

ЦветСветло- Корич- . Крас- Зеле- Белый

корич- невый ный ный

невый

l

Составитель В. Петрова Редактор О. Головач Техред Л.Сердюкова Корректор П. Ревская

Заказ 828Тираж 391Подписное

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101