Способ моделирования сдвижения горных пород при нарушенном залегании слоев

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности и достоверности исследования процесса сдвижения горных 1пород и земной поверхности путем имитаШ1Н естественных условий образования разрывной и пликативной тектоники. Производят закатку горизонтальных слоев модели. Последнюю нагружают путем перемещения ее боковых стенок. Прн нагруженин модели одновременно с перемещением боковых cfe- нок осуществляют взаимосвязанное с ним перемещение секций основания модели, исходя из условий образования моделированной нарушенности. Затем срезают и удаляют верхнюю выступающую часть модели, после чего закатывают слой имитирующий наносы. Выемку слоев, имитирующих угольные пласты , производят после полного затухания деформаций . Одновременно с выемкой можно Производить незначительные смещения слоев модели в направления нарушения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . (51) 4 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 г». списочник изоБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i (21) 4088809/22-09 (22) 07.07.86 (46) 30.12.88. Бюл. № 48 (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Ю. Н. Гавриленко и И. Ф. Озеров (53) 622.23.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1340274, кл. Е 21 С 39/00, 1984. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ СДВИ КЕНИЯ - ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ НАРУШЕННОМ ЗАЛЕГАНИИ СЛОЕВ (57) Изобретение относится к горному делу.

Цель — повышение точности и достовернос.ти исследования процесса сдвижения горных пород и земной поверхности путем имита, SU„„1448045 А1 ции естественных условий образования разрывной и пликатнвной тектоники. Производят эакатку горизонтальных слоев модели. . Последнюю нагружают путем перемещения ее боковых стенок. При нагружении модели одновременно с перемещением боковых стенок осуществляют взаимосвязанное с ним перемещение секций основания модели, исходя из условий образования моделированной нарушенности. Затем срезают и удаляют верхнюю выступающую часть модели, после чего закатывают слой имитирующий наносы.

Выемку слоев, имитирующих угольные пласты, производят после полного затухания деформаций. Одновременно с выемкой можно

Производить незначительные смещения слоев модели в направления нарушения. 2 ил. g!

448045 которой выполнены направляющие 4, боковые стенки 5, установленные с возможностью перемещения по направляющим 4 и 20 имеющие направляющие 6, секции 7 основания, конць1 которых. связаны с направляющи30

Изобретение относится к горному делу и предназначено для моделирования сдвижений при залегании горных пород в виде складки и при наличии разрывных тектонических нарушений.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности исследования процесса сдвижения горных пород и земной поверхности путем имитации естественных условий образования разрывной и плика ивной тек гоники.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления предлагаемого способа, т.е. устройство для моделирования разрывных форм нарушений; на фиг. 2 — вариант устройства для моделирования складчатого залегания пород, Устройство (фиг. 1) содержит жесткую раму 1, в верхнем 2 и нижнем 3 элементах ми 6, и домкраты 8 и 9, закрепленные на раме 1 и служащие для перемещения боковых стенок 5 и секций 7.

Согласно варианту устройства (фиг. 2) концы секций 7 с одной стороны закреплены на оси 10 вращения, à с другой стороны под,держиваются и перемещаются с помощью домкратов 9. Ось 10 вращения расположена на шарнирной опоре ll, закрепленной на элементе 3 рамы l. Onopa 11 может быть сменной. Опору 11 с малой высотой используют при моделировании залегания слоев в форме синклинальной складки, производя при этом подъем концов секций 7. Опору ll с большой высотой используют при моделировании залегания слоей в форме антиклинальной складки, производя при этом опускание концов секций ?.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходя из условий залегания слоев горных пород в натуре, определяют в результате каких механических перемещений данные условия могут быть созданы.

Устанавливают секции 7 подвижного основания горизонтально. Последовательно в опалубку засыпают, разравнивают и уплотняют.материал моделирования.-В зависимости от условий моделирования осуществляют последовательные вертикальные перемещения секций ? основания и горизонтальные перемещения боковых стенок 5 или их совместное перемещение. После перемещения слоев срезают верхнюю выступающую часть модели, обеспечивая горизонтальность верхней поверхности, засыпают и уплотняют при необходимости слой имитирующей четвертичные отложения, залегающий несогласно с коренными породами и снимают опалубку.

Оснащают модель измерительной аппаратурой и выдерживают модель в течение времени пока затухнут деформации модели, связанные с ее уплотнением и с изменением напряженного состояния. Производят извлечение слоев, воспроизводящих угольные пласты и определяют сдвижения и деформации в модели.

Пример 1. Моделируют сдвижения горных пород при подработке крутопадающего тектонического нарушения с углом падения плоскости сместителя, равным -=60, и амплитудой смещения крыльев, равной А =50 м.

Масштаб моделирования l:500. Подработку осуществляют одним пластом мощностью 1,5 м; Мощность наносов 10 м.

Для моделирования используют устройство, показанное на фиг. 1. Перед изготовлением модели подвижные секции 7 основания устанавливают горизонтально, а подвижные боковые стенки 5 закрепляют в верхних 2 и нижних 3 элементах рамы 1. В основание модели закатывают несколько слоев, которые образуют так называемое буферное пространство, которое несколько разрушается при смещении отдельной части модели.

Выше буферного пространства укладывают слой 12, воспроизводящий угольный пласт.

Для этих целей могут быть использованы стеклянные или металлические пластины.

Сверху слоя 12 последовательно закладывают слои на высоту, равную глубине разработки с учетом масштаба моделирования.

Определяют величины горизонтальных и вертикальных перемещений правой части мо дели. Вертикальное перемещением равно амплитуде тектонического нарушения с учетом масштаба модели (в данном случае в

100 м). Величину горизонтального смешения а определяют по формуле И= — —, что соЬ

4р Д ставляет 58 мм.

Открепляки правую подвижную боковую стенку 5. Осуществляют перемещение правой боковой стенки 5 на величину а, а правой секции 7 основания на величину 6. В результате в модели возникает разрыв, воспроизводящий тектоническое нарушение, Поднятую часть 13 модели срезают и удаляют (заштрихованная область). После этого укладывают слой, имитирующий наносы. На верхней поверхности модели устанавливают индикаторы часового типа и фиксируют оседания всей толщи модели. Выемку слоя начинают после того, как уплотнении модели полностью затухают.

Пример 2. Расматривают моделирование процесса сдвижения в условиях асимметричной складки, угол падения одного крыла составляет 30, а второе крыло залегает горизонтально. Для моделирования используl448045

Формула изобретения

3 ют устройство, показанное на фиг. 2. Подвижные секции ? основания закрепляют на оси lO вращения, располагаемой на шарнирной опоре !1. Закатку горизонтальных слоев модели производят в такой же последовательности, как и в предыдущем примере.

Определяют необходимое вертикальное перемещение, осуществляемое с помощью домкратов 9. Оно может быть получено графически или вычислено по формуле Ь=! tea( где 1 — расстояние от оси вращения до точки установки домкрата; K — заданный угол падения слоев крыла складки, С помощью домкрата 9 осуществляют постепенное поднятие левой секции 7 основания. С помощью домкрата 8 подвигают боковую стенку 5. После придания секции 7 основания заданного угла о(наклона поднятую часть

l3 модели (заштрихованная область) среза ют и удаляют. Далее производят операции, аналогичные описанным в примере l.

При моделировании тектонически активных районов одновременно с выемкой угольных пластов можно дополнительно производить незначительные (на несколько порядков ниже первоначальных) перемещения слоев модели в тех же направлениях, что н при образовании нарушения.

Благодаря имитации условий образования складок, нарушений и тектонических

4 напряжений, предлагаемый способ позволяетт исследовать влил н ие на рушений на процесс сдвижения подрабатываемой толщи, сдвнження и деформации земной поверхности и влияние мощности наносов.

Способ моделирования сдвижеиия горных пород при нарушенном залегании слоев, включающий закатку горизонтальных слоев модели, нагружение модели путем перемещения ее боковых стенок, выемку слоев, имитиру.зщих угольные пласты, и наблюдение за смещением точек модели, отличающийся

15 тем, что, с целью повышения точности н достоверности исследования процесса сдвижения горных пород н земной поверхности путем имитации естественных условий образования разрывной и плнкативной тектоники, при нагружении модели одновременно е перемещением боковых стенок осуществляют взаимосвязанное с ним перемещение секций основания модели, исходя из условий образования моделируемой нарушенности, затем срезают н удаляют верхнюю выступаю25 щую часть модели, после чего закатывают слой, имитирующий наносы, а выемку слоев, имитирующих угольные пласты, производят после полного затухания деформаций.

1448045

Составитель В. Тальвой р

Редактор A. Ревин Техред И. Верее Корректор Э. Лончакова

Заказ б823(38 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4