Способ моделирования геомеханических процессов в толще горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится, к горной промышленности и может быть использовано . при моделировании в лабораторных условиях геомеханических процессов в толще горных пород, возникающих при отработке твердых полезных ископаемых.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому-ре- зультату является способ, включающий укладку слоев эквивалентного материала на поверхность, образованную плоскими площадками, воспроизводящими гипсометрию залежи, имитацию процесса выемки полезного ископаемого путем опускания плоских площадок и формирования полостей, контроль напряжений и подвижек в эквивалентном материале.

Недостатком способа является невозможность воспроизведения динамики геомеханических процессов в опорных целиках в процессе выемки залежи. Это снижает адекватность моделирования.

Целью изобретения является повышение -адекватности моделирования геомеханических процессов.

Это достигается тем, что согласно известному способу, включающему укладку слоев эквивалентного материала на поверхность,образованную ПЛОСКИМР площадками,воспроизводящими гипсометрию залежи, имитацию процесса выемки полезного ископаемого путем опускания плоских площадок и формирования полостей, геометрические параметры кото3

00

ю х

01

рых подобны геометрическим параметрам выработок, контроль напряжений и подвижек в эквивалентном материале, устанавливают часть плоских площадок на уровнях, воспроизводящих гипсометрию почвы целиков, а другую часть площадок на уровнях, воспроизводящих гипсометрию кровли целиков, а имитацию процесса выемки осуществляют путем опускания площадок, установленных на уровне кровли залежи.

На фиг.1 показан вертикальный разрез стенда до начала имитации процесса отработки залежи (фрагмент); на фиг.2 - то же, после имитации выемки залежи.

Используемый для моделирования стенд состоит из рамы 1, боковых стенок 2 и основания 3, которое имеет сквозные отверстия 4 для установки в них стержней 5, имеющих возможность фиксированного перемещения в отверстиях , снабженных резьбой. На верхних концах стержней 5 закреплены пло- 25 ределяется календарным планом разви0

5

0

кровли выработанного пространства. На краях этих площадок закрепляют жесткие борта 7, например из листового металла. Таким образом над основанием 3 стенда формируется сложная ступенчатая поверхность. Затем укладывают эквивалентный материал 8, имитирующий целики(рудные), а после этого укладывают эквивалентный материал 9, который имитирует породы кровли. По мере укладки эквивалентного материала размещают датчики системы 10 контроля напряжений и смещений. После этого осуществляют при грузку стенда в соответствии с известными принципами теории подобия.

Имитацию процесса отработки осуществляют путем опускания части площадок 6 с которых предварительно снимают борта 7. При этом образуются пл- лости 11, геометрия которых подобна геометрии вынимаемых камер. Последовательность опускания площадок 6 оп

Использование: в горной промышленности при моделировании в лабораторных условиях геомеханических процессов в толще горных порол с помощью эквивалентных материалов. Сущность изобретения: основание стенда, используемого для моделирования, снабжено отверстиями, в которых размещены стержни , их верхние концы снабжены плоскими площадками с возможностью их перемещения для воспроизведения гипсометрии кровли и почвы залежи, обработка которой имитируется. Перед закаткой модели из эквивалентных материалов определяют гипсометрию почвы и кровли участка отрабатываемой залежи. Часть площадок устанавливают на уровне гипсометрии почвы целиков,а другие- площадки на уровне гипсометрии .кровли выработанных пространств. Граничные площадки снабжаются съемными бортами. Затем осуществляют укладку эквивалентного- материала.Имитацию вы- емки осуществляют путем опускания части площадок, воспроизводящих гипсометрию кровли выработанного пространства. 2 ил.

ские, например квадратные, площадки - 6, которые образуют единую ступенчатую поверхность. Площадки 6 снабжены креплением для установки по краям съемных бортов 7. На площадках 6 раз- мещен эквивалентный материал/, имитирующий залежь 8 v породы кровли 9. В эквивалентном материале размещена система 10 регистрации напрян-ений, разуплотнений, подвижек искусственного массива.

Способ моделирования геомеханических процессов с использованием описанного стенда заключается в следующем.

По экспериментальным данным, полученным с помощью геологических разведенных скважин, разведочных выработок и т.д. строят гипсометрические

планы почвы и кровли залежи рроекти- руемо й к выемке ,например , камерно- целиковой системой разработки После этого определяют контуры проектных выработанных пространств и целиков. Затем по этим данным, в соответствии с критериями геометрического подобия, устанавливают ряд плоских площадок 6 на уровнях, воспроизводящих поверхность контакта целиков с почвой (заы- трихованные площадки на рис.1 и 2). Это осуществляется путем перемещения стержней 5. Другие плоские площадки 6 (не заштрихованы) устанавливают на уровнях, воспроизводящих поверхность

n

5

0

5

0

5

тия горных работ. Образованные полости 11 могут заполняться обрушающимся эквивалентным материалом или материалом имитирующим закладочный массив, в зависимости от технологии горных работ. Последовательное формирование полостей 11, обеспечивает воспроизвел дение временной и пространственной динамики геомеханических процессов в горном Массиве, что обеспечивает значительное расширение возможностей стенда. Измерения системы 10 контроля вводятся непосредственно в микро-ЭВМ и обрабатываются в реальном масштабе времени с выдачей данных о напряжениях и смещениях в искусственном массиве, которые затем пересчитываются с целью прогноза геомеханических процессов в реальном горном массиве.

Формула изобретения

Способ моделирования геомеханических процессов в толще горных пород, включающий укладку слоев эквивалентного материала на поверхность, образованную плоскими площадками, воспроизводящими гипсометрию залежи, имитацию процесса выемки полезного ископаемого путем опускания плоских площадок и формирования полостей, геометрические параметры которых подобны геометрическим параметрам выработок, контроль напряжений и подвижек в эк2 .

,

ЙИГ.1.

Ґ