Модель для исследования сдвижения подрабатываемого массива горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для защиты сооружений и природных объектов от вредного влияния подземной разработки полезных ископаемых. .Цель - повышение достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине разработки. Модель содержит слои из жестких блоков (Б) 1 с наполнителем между ними. В качестве наполнителя между Б 1 и слоями используют упругопластический материал 2, Слои последнего, размещенного между слоями Б 2, выполнены толщиной, определяемой из соотношения . В нем учитывают высоту Б 1,масштаб Моделирования, модули упругости и остаточной деформаций материала, средний объемный вес пород массива в натуре и модели, ширину Б 1 и соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в нат.уре в направлении, параллельном слоистости. При сдвижении подрабатываемого массива на модели спой из Б 1 обеспечивает подобие натуре по структуре массива. Материал 2 - подобие натуре по деформационным характеристикам массива. 1 ил. (С (Л

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК

091 (11) 01 А1 д11 4 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ„".- : : :.:- :!

° °

° °

° °

° °

° ° °

° °

° 4

° ° °

° °

° °

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4073149/22-03 (22) 14.03.86 (46) 23. 12.88. Бюл. М 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е. В. Бошенятов, Б.Я. Гвирцман, В.Н. Земисев, И.А. Петухов и И.А, Фельдман, (53) 622.23.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1188321, кл. Е 21 С 39/00, 1984. (54) МОДЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СДВИЖЕНИЯ ПОДРАБАТЫВАЕМОГО МАССИВА ГОРНЫХ

ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для защиты сооружений и природных объектов от вредного влияния подземной разработки полезных ископаемых..Цель — повышение достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине разработки. Модель содержит слои из жестких блоков (Б) 1 с наполнителем между ними. В качестве наполнителя между Б 1 и слоями используют упругопластический материал 2. Слои последнего, размещенного между слоями Б 2, выполнены толщиной, определяемой из соотношения. В нем учитывают высоту Б 1,масштаб моделирования, модули упругости и остаточной деформации материала, средний объемный вес пород массива в натуре и модели, ширину Б 1 и соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, параллельном слоистости. При сдвиженин подрабатываемого массива на модели слой из

Б 1 .обеспечивает подобие натуре по структуре массива. Материал 2 — подобие натуре по деформационным характеристикам массива. 1 ил.

1446301

Изобретение относится к горному делу, точнее к проблеме защиты сооружений и природных обьектов от вредного влияния подземной разработки полезных ископаемых, и может быть использовано при исследовании сдвижения горных пород, вызванного горными работами на большой глубине.

Цель изобретения — повышение достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине разработки.

На чертеже показана модель, фрагмент.

Модель размещается на обычном стенде (не показано) и состоит из слоев, составленных из жестких блоков

1 и размещенного между блоками упругопластического материала 2. Размеры жестких блоков в масштабе моделирования соответствуют размерам струк-турных блоков в натуре. Аналогичным образом определяется,и взаимное расположение жестких блоков. Слои упругопластического материала.2, расположенные между слоями из жестких блоков 1, выполнены толщиной h опреде- . ляемой из соотношения:

15

45

Е че

Е - соответственно модули упруоне го сти и ост ат очной деформации пород ма.ссива в натуре в направлении, перпендикулярном слоисто сти 50 а жесткие блоки в каждом слое размещены на расстоянии 1 друг от друга, определяемом из соотношения, (2) 55

1 1

n(— — + — — ) Еу Ео

1 1

Ь (,. )

Е фиг Еонг

h—

Н

l 1

)(1)

n(— — + )

Е Е

7. .н (+

E не Еоие 35 где Н вЂ” высота жесткого блока; и — масштаб моделирования;

Е иE, — соответственно модули упругости и остаточной деформации упругопластического мате- 40 риала;

r 0 — средняя плотность соответстн}О м венно пород массива в натуре и материала модели;

+ -- — )х

Еоэ g

1 1

+ — --)h = (——

Ео Е эе

1 (——

Е

>(h + Н), (3) где Е,Š— соответственно модули

< упругости и остаточной деформации в указанном направлении для идеальной модели, полностью эквивалентной натуре по структуре и физикомеханическим свойствам; в направлении, параллельном слоистости, 1 1 (— — + — — )1

Е Е х(1 + L),, где Е,Š— соответственно модули эт оэг упругости и остаточной деформации в указанном направлении для упомянутой идеальной модели, Сущность соотношений (3) и (4) состоит:в том, что в указанных направлеииях деформации элемента предлагаемой модели высотой h + Н и шириной 1 + L (в пределах которого деформируется только упругопластический материал) должны быть равны деформациям аналогичного элемента идеальной модели.

Как известно, между деформационной характеристикой идеальной модели

N и соответствующей деформационной где L — ширина жесткого блока; иг

Е „ — соответственно модули упругости и остаточной деформации пород в натуре в направлении, параллельном слоистос— ти.

Особенностью предлагаемой модели является то, что соотношения (1) и (2), иэ которых определяются параметры Н и 1, получены исходя из следующих новых условий, которым должна удолетворять модель, представляющая собой новую совокупность упомянутых конструктивных элементов, для достижения подобия натуре по деформации подрабатываемого массива: в направлении, перпендикулярном слоистости, 144б301

И„ботки и подобия натуре по деформаци- онным характеристикам массива, 1.

N = n — — N н (5)Формула изобретения

Под И„в данном случае понимаются упомянутые деформационные характеристики идеальной модели Е э„» Е оэВ

Е„, и Е », » а под N„— соответствующие деформационные характеристики уре Е иь» Еоиь» Е иг

Еои °

Учитывая соотношение (5) и решая уравнение (3) относительно h а урав- 15 нение (4) относительно 1, получают соотношения (1) и (2). В качестве жестких блоков могут использоваться, например, металлические стержни прямоугольного сечения длиной, равной 2р толщине модели, и размерами поперечного сечения, соответствующими упомянутым размерам жестких блоков, в качестве упругопластического материала— песок или молотая глина, смешанные с машинным маслом. Пласт полезного ископаемого имитируется заложенной в модель в заданном месте извлекаемой пластиной, разделенной на отдельные секции, например, из линолеума. В gp местах, где необходимо наблюдать эа сдвижением подрабатываемого массива, размещены марки.

Модель отрабатывается следующим образом.

Выемку пласта полезного ископаемого имитируют извлечением из модели секций заложенной в нее пластины.

Сдвижения марок, размещенных в характерных точках модели, определяют, например, с помощью фототеодолита.

При сдвижении подрабатываемого массива на модели слой из жестких блоков обеспечивает подобие натуре по структуре массива, а упругопластический материал, размещенный между жесткими блоками, — подобие натуре по деформационным характеристикам массива.

На предлагаемой модели условия деформирования подрабатываемого массива существенно приближаются к условиям натуры при большой глубине разработки. Это преимущество. достигается за счет обеспечения блочной структуры массива при любых глубинах разрагде Н—

n—

Е„иЕ

11 и м

g»» 8 оиэ

Т аж 459 Подписное

ВНИИПИ . Заказ 672б/37

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 характеристикой массива в натуре должно существовать соотношение

Модель для исследования сдвижения подрабатываемого массива горных пород, включающая слои из жестких блоков с наполнителем между ними, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения достоверности исследования за счет обеспечения условий деформирования при большой глубине разработки, в качестве наполнителя между блоками и между их слоями использован упругопластический материал, при этом слои упругопластического материала, размещенные между слоями блоков, выполнены толщиной h определяемой иэ соотношения

h=H/ п(1, 1 1и

+ — — ) /- — -х

Е Е

1 (— - + — — ) — 1 1

»

Елань Еоие высота жесткого блока; масштаб моделирования; соответственно модули упругости и остаточной деформации упругопластического материала; средняя плотность соответственно пород массива в натуре и материала модели; соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, перпендикулярном слоистости, а жесткие блоки в каждом слое размещены.на расстоянии 1, определяемом из соотношения

1 = L/ n(+ ) / х(+ ) - 1»

1 1

Е и Еоиг где L — ширина жесткого блока; фиг »

Е ои». соответственно модули упругости и остаточной деформации пород массива в натуре в направлении, параллельном слоистости.