Состав для моделирования горнотехнологических процессов на эквивалентных материалах

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1218107

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3784378/22-03 (22) 27.08.84 (46) 15.03.86. Бюл. № 10 (7! ) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) К. А. Ардашев, Ф. П. Глушихин, В. А. Жилин, М. С. Злотников и В. А. Коршунов (53) 622.83.3 (088.8) (56) Глушихин Ф. П., Злотников М. С. Эквивалентные материалы для моделирования горного давления. М.: ЦНИЭИуголь, 1979, с. 13.

Кузнецов Г. Н. и др. Изучение проявлений горного давления на моделях. M.: Углетехиздат, 1959, с. 96 — 112. (51) 4 Е 21 С 39 00, G 09 В 23 40 (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГОРНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛАХ, содержащий песок, гипс, глину, буру и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и надежности моделирования путем обеспечения стабильности свойств эквивалентных материалов, в него введен поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, Mac. %:

Гипс 15,0 — 40,0

Глина l,5 — 6,0

Вода 22,0 — 32,0

Бура 0,3 — 1,0

Поливиниловый спирт 3,0 — 7,5

Песок Остал ьн ое

1218107

Таблица 1

Содержание компонентов, мас. сж, У, и, 7.

МПа град

Гипс Глина Песок Вода Бура ПВС

Состав

1 15,0 3,0 56,7 22,0 0,3 3,0 0,04 6 13,6

2 22 0 1 5 46 9 25 0 0 4 4 2 0 09 10 11 7

3 30,0 6,0 31,0 27,0 0,6 5,4 0,36 1 8,4

4 37,0 6,0 19,6 30,0 0,8 6,6 0,68 2 6,3

5400451503201075102352

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству, а более конкретно к экспериментальным методам оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород на моделях из эквивалентных материалов.

Целью изобретения является повышение достоверности и надежности моделирования путем обеспечения стабильности свойств э к в и вал ент н ых м атер и ал ов.

Технология изготовления материала вклю- 1О чает дозировку компонентов, последовательное их перемешивание, заливку в опалубку.

Каждый из компонентов состава выполняет определенную функцию: гипс является связующим, песок — наполнителем, глина— пластификатором, бура — ингибитором от15 вержден и я.

Вода вводится в смесь в количестве большем, чем это надо по химической реакции, с целью снижения пористости материала, т. е. частично является наполнителем. Для ее физического связывания в состав смеси входит поливиниловый спирт, который, набухая, образует устойчивый гель, удерживающий воду и обеспечивающий необходимую стабильность свойств эквивалентных материал ов.

Пример J. В смесителе перемешивают сухие компоненты, кг (мас. Я): гипс 7,5 (15,0); глина 1,5 (3,0); песок — 28,35 (56,7); поливиниловый спирт 1,5 (3,0). В отдельной емкости растворяют 0,15 кг буры (0,3 мас. Я 3 в 1 кг воды (22,0 мас. Я). Раствор постепенна при работающих роторах вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 15 мин.

Полученную текучую массу заливают в опалубку, где происходит реакция отверждения гипса. Опалубку снимают на 6-е сутки.

Свойства изготовленного состава: прочность на сжатие 0,04 МПа; угол внутреннего трения 6, пористость 15,6Я.

Пример 2. В смесителе перемешивают сухие компоненты, кг (мас. Я): гипс 15 (30,0); глина 3 (6,0); песок 15,5 (31,0); поливиниловый спирт 2,7 (5,4). В отдельной емкости растворяют 0,3 кг буры (0,6 мас. Я) в

13,5 кг воды (27,0 мас. Я). Раствор постепенно при работающих роторах вводят в сухую смесь и перемешивают в течение

15 мин. Полученную массу заливают в опалубку и выдерживают в течение 6 сут.

Свойства изготовленного состава: прочность на сжатие 0,36 МПа; угол внутреннего трения 1, пористость 8,4Я.

Пример 8. В смесителе перемешивают сухие компоненты, кг (мас. Я): гипс 20 (40); глина 2,25 (4,5); песок 7,5 (15); поливиниловый спирт 3,75 (7,5) . В отдельной емкости растворяют 0,5 кг (1 мас. Я) буры в 16 кг воды (32 мас. Я) . Раствор постепенно вводят в сухую смесь и перемешивают в течение 15 мин. Полученную массу заливают в опалубку и выдерживают в течение 6 сут.

Свойства изготовленного состава: прочность 1,02 МПа; угол внутреннего трения 3, пористость 5,2Я.

Пример 4. В смесителе перемешивают сухие компоненты, кг (мас. Я): гипс 11 (22), глина 0,75 (1,5); песок 23,45 (46,9); поливиниловый спирт 2,1 (4,2). В отдельной емкости растворяют 0,2 кг буры (0,4 мас. Я) в 12,5 кг воды (25 мас. О ). Раствор постепенно при работающем смесителе вводят в сухую смесь и перемешивают в течение

15 мин. Получениую массу заливают в опалубку и выдерживают в течение 6 сут.

Свойства изготовленного состава: прочность на сжатие 0,09 МПа; угол внутреннего трения 10, пористость 11,7Я.

В табл. 1 приведены составы и их свойства.

1218107 Таблица 2

1"1Па и, Х

Состав

Возраст образцов, сут

10 17 24 10 17 24

1 0,04 0,04 0,05 13,6 13,6 13,7

2 0,09 0,10 0,09 11,7 11,4 11,5

3 0,36 0,38 0,36 8,4 9,4 8,7

6,3 6,2 6,3

5,2 4,9 5,3

4 0,68 0,74 0,71

5 1,02 1,00 0,98

Составитель Г. Алексеева

Редактор Л. Веселовская Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 1100/42 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пределы варьирования состава смесей установлены опытным путем. Если содержание компонентов выходит за данные пределы, то получаемые при этом материалы плохо передают свойства слабых пород. В частности, при содержании поливинилового спирта менее З,ОЯ материал постепенно теряет воду с поверхности, т. е. становится неоднородным, что исключает возможность его практичеКак видно, в период от 10 до 24 сут прочность и пористость материалов практически не изменяются, т. е. в период отработки моделей основные показатели модели сохраняются стабильными. Эта стабильность обеспечивается присутствием в составе смеси поливинилового спирта.

Результаты показывают, что предлагаеского использования. При содержании более

7,5Я состав утрачивает необходимую пластичность, становится черезмерно хрупким.

Для характеристики стабильности свойств материала с течением времени производили испытания образцов различного возраста. Результаты испытаний отражены в табл. 2. мый состав может быть использован для имитации широкого круга горных пород различной прочности (R, ) в различных масштабах моделирования (! /10 — 1/500). Изменение соотношения между компонентами позволяет регулировать прочность при сохранении низких значений угла внутреннего трения (V) и пористости (и).