Эквивалентный материал для моделирования массива горных пород Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 

1

Изобретение относится к определению напряженного состояния массива горных пород в окрестности подземных горных выработок, а более конкретно - к определению напряженного состояния массива горных пород методом моделирования на эквивалентных материалах.

Для визуализации динамики напряженного состояния массива моделирование производят на оптически активных материалах 1.

Однако для визуализации напряженного состояния необходимо иметь сложную и дорогостоящую оптическую установку. Методы оптической регистрации напряженного состояния, в моделях из оптически активных материалов обладают серьезными недостатками. Свойства модельных оптически активных материалов весьма сильно отличаются от свойств массива. Оптический эффект проявляется только в упругой области деформирования материала.

Горные породы в окрестности горных выработок работают далеко за пределами упругости. В этой связи моделирование методом фотоупругостй получило ограниченное распространение.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является эквивалентный материал для моделирования массива горных пород, включающий песок, связующее и порощок магнитомягкого материала.

Физические свойства такого материала вполне отвечают современным требова10ниям 2.

Однако моделирование на эквивалентных материалах не позволяет видеть картину напряженного состояния моделируемого массива горных пород.

15

Цель изобретения - осуществление визуализации картины напряженного состояния моделируемого массива горных пород.

20 Поставленная цель достигается тем, что эквивалентный материал дополнительно содержит полупроводящий состав из окислов цинка, а в качестве связующего используют карнаубский воск, при этом порощок из магнитомягкого материала покрывают слоем

окиси меди, при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Порошок магнитомягкого

материала, покрытый

окисью меди20-30

Карнаубский воск1 -15

Окись цинка7-12

Кварцевый песокОстальное

Технология способа заключается в следующем.

В качестве связующего используют полярную природную смолу - карнаубский воск, которая. может длительно сохранять внутреннюю электрическую поляризацию.

Порошок магнитомягкого материала придает материалу анизотропию электромагнитных свойств. Перед приготовлением эквивалентного материала порошок из магнитомягкого материала подвергают отжигу для снятия остаточных напряжений и затем покрывают пленкой окиси меди (), которая является полупроводящей, с целью исключения появления проводящих каналов в материале, которые могут быть в результате дефектов изготовления материалов.

Кварцевый песок является инертным наполнителем.

Проявление картины напряженного соетояния массива производят следующим образом.

После закатки модели и ее обработки в нужный момент исследуемую поверхность покрывают очень тонкой пленкой (до 10 мк) диэлектрика, например полистирола. Для этого полистирол растворяют в растворителе и наносят на модель пульверизатором. Далее на поверхности модели формируют фон, электризуя пленку диэлектрика от источника постоянного или импульсионного напряжения до 1 кВ. Основание модели тщательно заземляется.

В дальнейшем происходит стекание зарядов с поверхности диэлектрической пленки. В тех местах, где проницаемость эквивалентного материала больше, стекание происходит интенсивнее. Этот процесс протекает очень быстро и практически после электризации диэлектрика можно наносить тонер. Тонер наносится щеткой из натурального меха (котика, песца и т. д.) Частицы тонера электризуются трением о поверхность волосков меха, приобретая противоположный заряд волоски меха, одновременно выполняют роль носителя проявителя. Количество прилипшего тонера зависит от величины остаточного заряда на диэлектрике.

Таким образом, в местах, растягивающих напряжений будут темные участки, а в местах сжимающих - светлые участки. По плотности тона можно судить об интенсивности напряженного состояния.

Осуществление возможности проявления картины напряженного состояния на моделях из эквивалентных материалов является в первую очередь новым направлением в технике моделирования и открывает перед исследователями щирокие возможности научного поиска. Впервые неследователь может визуально оценить картану напряженного состояния массива горных пород, по составу, близкому к реальным. Представляется изучать и видеть напряженное состояние пород за пределами упругости. При этом не используется сложное и дорогостоящее оптическое оборудование, как это имеет место при исследованиях методом фотоупругости.

Формула изобретения

Эквивалентный материал для моделирования массива горных пород, включающий кварцевый песок, связующее и порошок магнитомягкого материала, отличающийся тем, что, с целью осуществления визуализации картины напряженного состояния моделируемого массива горных пород, он дополнительно содержит полупроводящий состав из окислов цинка, а в качестве связующего используют карнаубский воск, при этом порощок из магнитомягкого материала покрывают слоем окиси меди, при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Порошок магнитомягкого

материала, покрытый

окисью меди20-30

Карнаубский воск1-15

Окись цинка7-12

Кварцевый песокОстальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Носонов И. Д. Моделирование горных процессов. М., «Недра, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 697719, кл. Е 21 С 39/00, 1978.