Способ моделирования напряженного состояния целиков

 

Союз Советских

СоциалистиЧеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)3002584 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 08.07.80 (21) 2953878/22-03 (5! )М. Кл.

Е 21 С 41/06 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Гесударстееальй кекктат

СССР ав делам «зеаретеккк в,атарнткй

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07.03.83 (53) УДК 622.01. .011 (088.8) i

Ж П. Ерофеев, В. В; Косов и К. Х. Нугьфнов: . ;,, " - /

l (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель

Институт горного дела АН Казахской ССР (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАИРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ЦЕЛИКОВ

Изобретение относится к технике электро- . моделирования нагрузок на целики и искусственные опоры и может быль использовано для определения давления на них на различных глубинах при камерной системе рараэработки полезных ископаемых.

Известен способ исследования перераспределения напряжений вокруг горных выработок методами ЭГДА и фотоупругости, согласно которому определяют геометрическую форму исследуемой области, выбирают геометрический масштаб моделирования, задиот граничные условия на моделях, находят линии изопахик и по ним определяют нагрузки на целики Щ.

Недостатком указанного способа является то, что решается только плоская задача и глубина в явной форме на модели не задается. .Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения нагрузок иа ленточные целики, включающий определение геометрической формы исследуемой области, выбор геометрического масштаба моде лирования, задание граничных условий на модели полупространства, подключение к модели источника питания, измерение тока, про ходящего через целики модели, и определе5 ние коэффициента нагрузки на целики (2).

Однако данный способ характеризуется невозможностью моделирования нагрузок на целики на различных глубинах, невозможностью определения нагрузок на столбчатые целики, поскольку модель имитирует плоское невесомое полупространство. Кроме того, указанный способ обладает невысокой точностью.

Целью изобретения является определение . нагрузок на целики на различных глубинах и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу после выбора геометричесзо кого масштаба моделирования определяют размеры модели полупространства и модели отрабатываемой залежи, устанавливают квадратные металлические шины, различные по площади, в электролитическую ванну дня зада1002584 91

1" м е

15 ц

К„= — ) (1) М СТ где Кн — коэффициент нагрузки на целики;

3 — ток, протекающий через целик

Ъ отрабатываемой залежи, А; — ток, протекающий в ненарушенном масштабе, А;

8 — площадь целика, мз;

S — площадь столба пород, давящих

Ст на целик, м,.

Причем размеры модели полупространства определяют по формуле

3,94 10 Е

=14 ) () 25 дМ где Н вЂ” глубина выработки, м; к — коэффициент пропорциональности; — напряженность электрического м поля на исследуемой глубине, В/м;

S — площадь поперечного сечения по. лупространства на исследуемой глубине, м; — разность потенциалов, в.

Кроме того, размеры модели отрабатываемой залежи определяют по формуле 0 ° значения токов Зо, Эщ и площадеЙ ц

Sñò получают коэффициенты нагрузок на целики по,формуле

Использование предлагаемого способа on 0 ределения нагрузок на целики на различных глубинах обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимушества: возможность получения нагрузок на целики на различных глубинах и повышение точности измерений тока, протекающего через целики.

3 ,ния граничных условий и помещают модель. отрабатываемой залежи между шинами на заданной глубине, заполняют пространство между шинами электролитом, затем после подключения источника питания к шинам и измерения тока, проходящего через целики модели отрабатываемой залежи и в ненарушенном массиве, определяют коэффициенты нагрузок на целики на заданной глубине иэ соотношения

Задают граничные условия, устанавливая квадратные металлические шины, различные по площади, в модель полупространства, например электролитическую ванну, создают модель отрабатываемой залежи. Затем эту модель. помещают между шинами на заданной глубине и ванну заполняют электролитом, далее к шинам подклЮчают генератор переменного тока напряжения порядка 30 — 40 В и частотой порядка 300 — 500 Гц. При помощи вольтмиллиамперметра (например Ф563) измеряют ток, проюдящий через целики модели отрабатываемой залежи Э и ток, проходящий в ненарушенном массиве 3 „на единицу площади. Подставляя полученные численные

Аналогично исследуют зависнмОсть коэффициента нагрузки на центральные целики от глубины. аЧ м

40 где 1 „ — ширина отрабатываемой залежи — модели, м;

l — ширина отрабатываемой залежи в натуре, м.

Š— разность потенциалов, В; м 45

Š— напряженность электрического поля на исследуемой глубине, В;

Н вЂ” глубина выработки, м.

Способ осуществляется следующим образом.

Определяют геометрические формы иссле50 дуемой области, выбирают геометрическии массштаб моделирования, определяют размеры мо. дели полупростраиства по формуле

ЗЕ О E„S

ЬМ и размеры модели отрабатываемой залежи по формуле формула изобретения

1. Способ моделирования напряженного состояния целиков, включающий определение геометрической формы исследуемой области, выбор геометрического масштаба моделирования, задание граничных условий на модели полупространства, подключение к модели источника питания, измерение тока, проходящего через целики модели, и определение коэффициента нагрузки на целики, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью определения нагрузок на целики на различных глубинах и повышения точности, после выбора геометрического масштаба моделирования определяют размеры модели полупространства и модели отрабатываемой залежи, устанавливают квадратные металлические шины, различные по площади, в ванну для задания граничных условий и помещают модель отрабатываемой залежи между шинами на заданной глубине, 5 1002584 6 заполняют пространство между шинами элект- S — площадь поперечного сечения по: ролитом, затем после подключения источ- лупространства на исследуемой глуника питания к шинам и измерения тока, бине, мэ; проходящего через целики модели и в не- д9 — разность потенциалов, В. нарушенном массиве,определяюткоэффициенты 5 3. Способ по п. 1, о т л и ч а юнагрузок на целики на заданной глубине из шийся тем, что размеры модели отрасоотношения батываемой залежи определяют по формуле

Составитель В. Фриауф

Техред О.Неце Корректор Ю. Макаренко

Редактор М. Бандура

Заказ 1488/7 Тираж 6Я . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.,4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ц ц

Кн- — — т м >ст

tO где Э вЂ” ток, протекающий через целикн, А;

3 — ток, протекающий в ненарушенном массиве, . А; м — площадь целика, м ; .— площадь столба пород, давящих на 15 целик, м .

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, mo размеры модели полупространства определяют по формуле

512

О,Ь9 4В4- О 1-=м н =а 1Ч где Н вЂ” глубина выработки, м; — коэффициент пропорциональности;, 25

Е „- напряженность электрического поля на исследуемой глубине, В/м; Ч1.

Ьмен где L„, — ширина отрабатываемой залежи модели, м;

1 — ширина отрабатываемой) залежи в натуре, м;

ЬЧ вЂ” разность н, В; — напряженность электрического поM ля на исследуемой глубине, В;

Н вЂ” глубина выработки, м.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Исследование устойчивости выработанных пространств с учетом роста пустот и, доработки запасов в целиках. Научный отчет. Фонды ИГДАНКаз. ССР,, Номер государственной регистрации 78079144, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР Р 364740, кл. Е 21 С 41/04, 1971 (прототип).