Способ моделирования внезапного выброса горной породы

 

СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕЗАПНОГО MJBPocA ГОРНОЙ порода, включапций изготовление модели, создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель и давления газа путем насы{цения модели газом, разрушение мояеля и регистрацию происходящих при этом процессов, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и надежности моделирования внезапного выброса горной породы за счет создания условий моделирования более близких к естественным, разрушение модели ведут заряде взрывчатого в ества в насЕяценных и ненасЕлценных газом зонах модели, при этом насыцение газом производят в области действия заряда взрывчатого вещества путем добавления в песчано-цементный раствор модельного материала карбида кальция с размерами частиц 0,5-2 мм в количестве 0,44 г на 1 дм раствора, а проявление выброса количественно оценивают ho разности объема и интенсивности раз (Л рушений, замеренных в насьвценных и ненас{лценных газом зонах.

..SU„„1023108 А

СОКИ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Е 21 F 5 00 Е М 39/00

ГОСУДАРСТОЕННЬ)Й КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

/, .. (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . н *втаео аммсаид тииьстви (21) 3397155/22-03 (22) 08.02.82 (46) 15.06.83. Бюл. В 22 (72) Э.Н.Ефремов, Н.И.Иячина и С.Н.Родак (71) Кнститут геотехнической механики АН Украинской ССР (53) 622.831.3.001.57(088 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР. .9 583319, кл. Е 21 С 39/00, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

9 658293, кл. Е 21 Р 5/00, 1979. (54)(57) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕЗАПНОГО ВЫБРОСА ГОРНОН ПОРОДЫ, включающий изготовление модели, создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель и давления газа путем насыщения модели газом, разрушение модели и регистрацию происходящих при этом процессов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности н надежности моделирования внезапного выброса горной породы за счет создания условий моделирования более близких к естественник, разрушение модели ведут зарядом взрывчатого вещества в насыщенных и ненасьияенных газом зонах модели, при этом насыщение газом производят в области действия заряда взрывчатого вещества путем добавления в песчано-цементный раствор модельного материала карбида кальция с размерами частиц 0,5-2 мм в количестве 0,44 г на 1 дмз раствора, а проявление выброса количественно оценивают по разности объема и интенсивности разрушений, замеренных в насыщенных н ненасыщенных газом зонах.

1 023 1 ОВ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для изучения внезапных выбросов горных пород в лабораторных условиях.

Известны способ и устройство 5 для моделирования процесса внезапного выброса угля, включающие созда" ние нагрузки на блок, имитирующий кровлю и почву вырабоТки, подачу газа в полость, имитирующую нару- 10 шенную зону пласта, разрушение угольного образца и регистрацию происходящих при этом процессов разрушения 11).

Недостатком способа является 15 отсутствие возможности моделирования газонасыщения среды, окружающей горную выработку, и изучения ее ,поведения при взрывной проходке выработки. 20

Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к заявлеййому является спосбб модели-. рования внезапного выброса угля и газа, включающий изготовление модели, создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель, и давления газа путем на оленин модели газом, разрушение модели и регистрацию происходящих при этом процессов (2).

Недостатком способа является от-. сутствие воэможности моделирования внезапного выброса Гаэонасыщенной породы при взрывной проходке выработки 35

Цель изобретения — повышение точности и надежности моделирования внезапного выброса горной породы эа счет создания условий моделирования более близких к естественным. 40

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему изготовление модели, .создание условий моделирования горного давления в виде внешней нагрузки на модель и давления газа путем насыщения модели газом, разрушение модели и регистрацию происходящих при этом процессов, разрушение модели ведут за рядом взрыЬчатого вещества в насыщенных и ненасыщенных газом зонах модели, при этом насицение.газом производят в области действия заряда взрывчатого вещества путем добавления в песчано-цементный раствор модельного материала карбидакалв55 ция с размерами частиц 0 5-2 мм в количестве 0,4-4 r на 1 дм раство.ра, а проявление выброса количественно оценивают по разности объема и интенсивности разрушений, заме- 60 ренных в насыщенных и ненасыщенных газом зонах.

На чертеже изображено устройство, поясняющее способ моделирования внезапного выброса горных пород. 65

Способ осуществляется следующим образом.

В модели 1 при ее изготовлении иэ песчано-цементного раствора, моделирующеГо при затвердевании горную породу, с ее торца формируют две цилиндрические полости различного диаметра 2 и 3, моделирующие выработку и шпур, а также область, насыщенную горючим газом 4, которая имеет определенные размеры и местоположение в модели, относительно шпура.

Гаэонасьщенную область формируют при заливке модели путем добавления в песчано- цементный раствор карбида кальция с размерами частиц 0,52 мм в соотношении 0,4-4 г на 1 дм раствора. Карбид кальция вступает в реакцию с водой, находящейся в растворе, при этом выделяется аце-. тилен и тепло, которое способствует более быстрому затвердеванию раствора вокруг места расположения частиц карбида кальция и консервации ацетилена в модели. Выбранные размеры частиц карбида кальция обеспечивают равномерное распределение ацетилена по объему гаэонасьщенной области. Вес частиц карбида кальция, приходящий на 1 дм раствора, выбирают таким, чтобы выделилось 0,1-1 л ацетилена. При наличии 0,1 л ацетилена в 1 дм раствора и его последую щем окислении при взрыве заряда взрывчатого вещества наблюдается увеличение объема разрушения модели, имитирующего выброс, а при увеличении концентрации ацетилена более чем 1 л на 1 дм® раствора происходит прорыв rasa эа,пределы формируемой газонасыщенной области и модели.

Для увеличения времени концентрации ацетилена в,модели при ее отливке применяют маловодную песчано-цементную смесь, в которую добавляют клей, типа IIBA, и другие эагустители, способствующие уменьшению пористости бетона.

Камера 5, в которой формируется модель, выполняет и функции взрывной камеры, а ее крышка служит устройством передающим давление Р на модель, моделирукщее давление горной выработки.

Измерение напряжений, возникакв1их при взрыве шнурового заряда взрывчатого вещества и при окислении воздушно-ацетиленовой смеси, осу.ществляется с помощью пьезоэлектри- . ческих датчиков давления 6.

При взрыве заряда взрывчатого вещества 3 образуется.система трещин, охватывающая газонасыщенную горючим. газом область модели. При этом происходит активное освобождение аце1023108.Составитель Г.Васючкова

ТехредИ.Гергель Корректор Л.Бокшан

Редактор А.Долинич

Заказ 4176/22 . Тираж 444 Подписное

ВНИИИК Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 тилена и его окисление, прн котором дополнительно выделяется энергия производящая работу по дроблению .среды, имитируя выброс. Производят

-замер объема и интенсивности разрушения, при этом определяют размеры среднего куска разрушенного материала модели и объем образованной полости по весу отбитого материала и его плотности. Опыт повторяют без насыщения зоны модели газом, а про- 10 явление выброса количественно оценивают по разности объема и интенсивности разрушений, эамеренных в насыщенных и ненасыщенных газом зонах.

Иеняя в модели расположение ra-.. f5 зонасыщенной области относительно заряда взрывчатого вещества, ее размеры и количество газа в пласте. (путем изменения массы карбида кальция), а также добавление, имитирующее горное давление, устанавливают закономерности протекания выбросов и их зависимость от величины провоцирующего взрывного импульса.

Преимущества способа заключаются в том, .что он позволяет проводить исследование действия различных типов взрывчатых веществ в насыяенных и не насыщенных газом зонах и на этой основе, используя законы моделирования и проверочные эксперименты в промышленных условиях, создавать буровэрывные паспорта, обеспечивакщие проходку горной выработки в выбросоопасных условиях с малой вероятностью проявления внезапных выбросов, что способствует повьааению безопасности ведения горных работ.