Эквивалентный материал для моделирования массива мерзлых горных пород Советский патент 1993 года по МПК E21C39/00 

Ј

Использование: изучение процессов в массиве мерзлых горных пород методом-мо- делирования. Сущность изобретения: эквивалентный материал содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: кальциевая тугоплавкая смазка 0,5-10, по- лиизобутилен 0,1-5; диалкилдитиофосфит цинка 0,1-3, песок остальное. Материал готовят следующим образом. Связующее - кальциевую тугоплавкую смазку нагревают до 70°С. Добавляют регулятор вязкости - полиизобутин. Добавляют регулятор степени кристаллизации - диалкилдитиофосфит цинка. Полученную смесь смешивают с нагретым песком. Из полученного материала изготавливают модель массива.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для изготовления моделей породного массива, находящегося в условиях отрицательных температур, из эквивалентных материалов.

Известен эквивалентный материал на основе песка и хлористого кальция.

Однако данный материал не совсем отвечает свойствам мерзлых горных пород подверженных ползучести. Модели трещиноватого скального массива выполняются из отдельных блоков, изготовленных из эквивалентного материала и уложенных на расплавленном хлористом кальции, имитирующим лед, вследствие чего получается сравнительно большая неоднородность массива, что снижает достоверность результатов, получаемых при моделировании.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов моделирования за

счет учета реологических свойств массива мерзлых горных пород.

Эквивалентный материал получают следующим образом.

Связующее - кальциевую тугоплавкую смазку нагревают до 70°С. После этого добавляют в связующее загуститель - по- лиизобутилен - который при добавлении в пределах 0,1 - 5% от общего объема эквивалентного материала, регулирует вязкость кальциевой тугоплавкой смазки 10-100 с по Стоксу. Коэффициент вязкости, характеризующий скорость пластично-вязкого течения мерзлых пород, зависит от времени действия нагрузки и температуры мерзлой породы. Зависимость коэффициента вязкости от времени t определяется зависимостью.

4 00 00

К

/ W /x-fyc 77°)e

-t/f

где г}- коэффициент вязкости;

х, 7о- конечный и начальный коэффициент вязкости;

Ј- параметр определяемый выражением

где t - время.

Подобие по времени определяется вы- раженией (3)

Oi a nd

определяем коэффициент вязкости материала модели. Варьируя загустителем, добиваемся рассчитанного выше значения.

В.это время также добавляется регулятор степени кристаллизации антиокислитель - диалкилдитиофосфит цинка 0,1-3%, который не позволяет кальциевой тугоплавкой смазке кристаллизоваться при нагревании.. .. .

После этого полученную смесь смешивают с разогретым песком. Далее закатывается нескрлько кубиков из полученного эквивалентного материала, на которых окончательно проверяется сходимость с кривой ползучести деформирования мерзлой породы.

Если сходимость оказывается в допустимых пределах можно приступать к изготовлению модели. Пределы на содержание связующих веществ объясняются следующим образом. При содержании кальциевой тугоплавкой смазки более 10% смесь становится слишком пластичной и не отвечает свойствам мерзлых пород, при содержании кальциевой тугоплавкой смазки менее 0,5% смесь теряет стабильность, не будет происходить достаточного связывания материала, он рассыпается. При содержании полиизобутилена свыше 5% вязкость кальциевой тугоплавкой смазки регулируется неравномерно, дальнейшее увеличение нецелесообразно, при содержании полиизобутилена менее 0,1% вязкость вещества регулироваться не будет. Максимальное содержание диалкилдитиофосфита цинка 3% определяется необходимым и достаточным условием для предотвращения кристаллизации 10% кальциевой тугоплавкой смазки, при содержании диалкилдитиофосфита цинка менее 0,1% будет происходить кристаллизация кальциевой тугоплавкой смазки при ее нагревании.

Примеры эквивалентных материалов Кальциевая туго- плавкая смазка 10% (ЮООгр)

Полиизобутилен 5% кг/см2

(500 гр)

Днал килдитиофос- фита цинка3% (300 гр) Песок остальное (820 гр) Кальциевая тугоплавкая смазка 5% (500 гр) Полиизобутилен 0,5% кг/см

(50 гр) Диалкилдитиофосфит

цинка3% (300 гр) Песок Остальное (9150 гр) Кальциевая туго- плавкая смазка 0,5% (50 гр)

Полиизобутилен 5% ,3 кг/см2

(500 гр)

Диалкилдитиофосфит цинка1% (ЮОгр) Песок Остальное (9350 гр)

Таким образом, как видно из примеров, использование предлагаемого эквивалентного материала позволит моделировать массив мерзлых горных пород в достаточно широких пределах, повышает достоверность моделирования за счет учета свойств ползучести мерзлых горных пород.

Формула изобретения Эквивалентный материал для моделирования массива мерзлых горных пород, содержащий песок а качестве инертного наполнителя и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов моделирования путем учета реологических свойств массива мерзлых пород, он дополнительно содержит регулятор вязкости связующего и регулятор степени его кристаллизации при нагревании, при этом в качестве связующего использована кальциевая тугоплавкая смазка, в качестве регулятор вязкости - Полиизобутилен, а в качестве регулятора степени кристаллизации - диалкилдитиофосфит цинка при сле- дующем соотношении компонентов мас.%: Кальциевая тугоплавкая смазка0,5-10,0 Полиизобутилен 0,1-5,0 Диалкилдитиофосфит цинка 0,1-3,0

ПесокОстальное