Способ создания модели горных пород из эквивалентных материалов

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к методам создания моделей толщи горных пород. Цель - повышение достоверности воспроизведения толщи горных пород сложной гипсометрии. После подготовки эквивалентных материалов (ЭМ) поворачивают стенд в горизонтальное положение и устанавливают на нем решетку 2 и размещенные в ее щелях подвижные ножи 3, имеющие форму моделируемой гипсометрии. На решетку 2 наносят слой материала, снижающий сцепление модели с поверхностью решетки 2. Затем в интервалы между ножами 3 укладывают слой ЭМ и уплотняют его в горизонтальной плоскости с помощью катка 6. Ножи 3 поднимают и проводят последовательную укладку и уплотнение слоев ЭМ до полного заполнения стенда. После этого удаляют из модели ножи 3 и в образовавшиеся щели вводят материал, снижающий сцепление слоев 7 по контактам 9. Стенд поворачивают в вертикальное положение и удаляют решетку 2. Модель подготовлена к испытаниям. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН (g1)g Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный нОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

llPH ГКНТ СССР (21) 4381044/24-03 (22) 17,02.88 (46) 23.04,90 ° Бюл. У 15 (71) Всесоюзный йаучно-исследовательский и проектный институт гапургии (72) Л.В,Стариков,;М,П,Нестеров и М.Л,Петренко (53) 622,23 (088.8) (56) Кузнецов Г.Н. и др. Изучение йроявлений горного давления иа моделях. — М,: Недра, 1959 с.124. (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ МОДЕЛИ ГОРНЫХ

ПОРОД ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТКРИАПОВ (57) Изобретение относится к горному делу, в частности к методам создания моделей толщи горных пород, Цель повышение достоверности воспроизведекия толщи горных пород сложной гипсометрии,После подготовки эквивалентных

„„Я0„„1559144 A 1

2 материалов (ЗИ j поворачивают стенд в горизонтальное положение и устанавI

I ливают на нем решетку 2 и размещенные в ее щелях подвижные кохи 3, имеющие форму моделируемой гипсометрии, На решетку 2 наносят слой матеркала, снижающий сцепление модели e nosepxкостью решетки 2. Затем в интервалы между ножами 3 укладывают слой ЭМ и уплотняют его в горизонтальной плоскости с помощью катка 6, Ножи 3 поднимают и проводят последовательную укладку и уппотнение слоев ЭМ до полного заполнения стенда, После этого удаляют из модели ножи 3 и в образовавшиеся щели вводят материал сни- I жающий сцепление слоев 7 по контактам

9, Стенд поворачивают в вертккальное-: положение и удаляют решетку 2. Модель подготовлена к испытаниям, С

1 табл., 2 ил.

1559144

Изобретение относится к горному делу, в частности к методам создания моделей горных пород, которые могут быть использованы для изучения сдви5 жения горных пород при разработке месторождений полезных ископаемых, Цель изобретения — повышение достоверности воспроизведения толщи горных пород сложной гипсометрии.

На фиг,1 показан стенд для осуществления способа создания модели горных пород из эквивалентных материалов; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1. 15

Стенд, содержит поворотный механизм 1, рамную конструкцию (не показана), соединенную с поворотным меха низмом 1, решетку 2 со щелями, жесткие элементы (ножи) 3, .установленные 20 с возможностью перемещения в щелях решетки 2, подъемный механизм 4, связанный с элементами 3, лист 5 карточа и каток 6 для уплотнения эквивалентного материала, 25

На фиг,1 и 2 показаны моделируемые слои .7, наносы 8 и контакты 9 между слоями 7, Решетку 2 выполняют из металла, а расстояния между ее щелями выбраны 30 исходя из структорного строений мо-. делируемой толщи пород и соответствуют константам слоев Ширина каждой щели равна толщине подвижного элемен. та 3. 15

Способ осуществляют следующим образом, По известной методике готовят эквивалентный материал. Стенд повора0 чивают поворотным механизмом 1 на 90 4g в горизонтальное положение, Монтируют решетку 2 и подвижные элементы (кожи) 3 расстояния между которыми соответствуют высотам h® z моделируемых слоев 7, Количество ножей 3 45 соответствует количеству контактов ,9 между слоями 7, Форма каждого ножа

3 повторяет гипсометрию соответствующего. слоя 7, толщина ножа 3 может изменяться в зависимости от решаемой задачи, Решетку 2 посылают тонким ñëîем материала, уменьшающего ее сцепление с моделью, Лезвия ножей 3 располагают на уровне решетки 2, Одновременно поднимают ножи 3 на высоту, меныпую высоты закатываемого слоя

11у . Высота закатываемого слоя зависит от количества приготовленного эквивалентного материала и числа укаток катком 6. Длина катка 6 равна высоте модели k. Эквивалентный материал укладывают в промежуток, между ножами 3, разравнивают и через картон 5 уплотняют (укатывают ) катком 6 в горизонталь-! ной плоскости, В зависимости от геологического разреза моделируемого массива в соседние интервалы между ножами 3 может укладываться эквивалентный материал с различными физикомеханическими свойствами, Затем устанавливают ножи 3 на высоту, меньшую высоты следующего закатываемого слоя h, и повторяют операции до полной закатки всей ширины модели 1 °

Затем демонтируют ножи 3, Для уменьшения сцепления по контактам 9 между слоями 7 сверху на модель насыпают ровным слоем молотую слюду, а в целях увеличения проникновения материала в образовавшиеся после удаления ножей 3 щели по контактам 9 используют компрессор, соединенный с решеткой 2 и работающий на всасыва-, ние. Затем на слои 7 устанавливают опалубку (не показана) и поворачивают стенд в вертикальное положение (позиция ХТ, фиг,l), После снятия опалубки и решетки ? модель готова для эксперимента, Пример, Цель моделирования— определение высоты водозащитной толщи в сложных горногеологических условиях со сложной гипсометрией слоев применительно к условиям калийного месторождения.

Для исследования применяют модель длиной 5 ° 0 м, шириной 0,3 м и высотой 2,0 м9 имитирующую в масштабе

1:200 всю толщу горных пород от пласта до земной поверхности, Геологический разрез месторождения получен ( по данным разведочных скважин, В качестве эквивалентного материала применяют песчано-парафиновую смесь с добавлением молотой слюды, Расчетные показатели механических свойств эквивалентных материалов определяются по следующей формуле:

1 м

N — — — Я м 1,, Нв

N " "0,0035711н ° где 1,L — мощности слоев в модели и и туре соответственно.

5 559!

Данные о моделируемых породах и эквивалентных материалах приведены в таблице.

Стенд поворачивают в горизонталь5 ное положение. Прикрепляют решетку 2 с подвижными ножами 3 к боковой стороне стенда, Слои модели имеют разную прочность, поэтому состав смеси приготав- 10 ливают различным и по мере готовности помещают для временного хранения в термостат, так как температура смесей с парафиновым наполиителем перед укаткой должна быть не менее 130 С, tS

После приготовления всех смесей решетку 2 посыпают слоем слюды, выд вигают ножи 3 и укладывают между нос жами 3 соответственно моделируемой толще приготовленный эквивалентный материал, Затем эквивалентный материал разравнивают,, опускают ножи 3 на расстояние 4,7-4,9 см от решетки

2, так как объем приготовленного матери а при его уплотнении должен 25 составить 5 см по ширине модели, Сверху покрывают закатываемай слой листом картона 5, устанавливают каток б и производят 30 полных укаток, После этого снимают каток б и картон 30

5, поднимают ножй 3 и повторяют укладку,эквивалентного материала до полного заполнения стенда.

Затем демонтируют ножи 3, оставляя решетку 2. Сверху модель посыпают тонким слоем молотой слкды и дпя улучшения проникновения ее в образо- вавшиеся после удаления ножей 3 щели всасывают. слюду компрессором, Чтобы слюда не высыпалась, решетку 3 40 покрывают фильтрующей тканью, По окончании этой операции устанавливают . верхнюю опалубку и поднимают мо44 6 дель на 90О в вертикальное положение

После этого опалубку и решетку 2 снимают, а модель готовят к эксперименту по известной методике, В результате проведенного испытания модели опреДеляют высоту водозащитной толщи при сложной гипсометрии слоев.

Изобретение позволяет с высокой степенью достоверности моделировать сложную гипспметрию слоев толщи и снизить трудоемкость создания модели, поскольку уменьшается количество з акатываеиых слоев, Фо р мул а и з о б р е т е ни я

Способ создания модели горных пород из эквивалентных материалов, включающий подготовку эквивалентных . материалов и последовательную укладку слоев эквивалентных материалов на поворотном стенде,о т л и ч а ю щ и г с я тем, что, с целью повьппения достоверности воспроизведения толщи гориых пород сложной гипсометрии, перед укладкой слоев поворачивают стенд в, горизонтальное положение, наносят иа его горизонтальную поверхность слой материала, снижающий сцепление модели с этой поверхностью, и устанавливают на стенд жесткие подвижные элементы, имеющие форму моделируемой гипсометрии, затем после укладки и последовательного уплотнения слоев в плоскостях сечения моделируемых вмещаю.щих пород удаляют подвижные элементы, а в образовавшиеся на их месте щели вводят материал, снижающий сцепление пород.по их контактам и возвращают стенд в исходное вертикальное положение.

Порода

Объемный вес, ) я на снатие н г/см з c1,í

1559 144

Показатели прочности пород в натуре

Показатели прочности материала модели

Состав смеси,X

Предел прочности,кг/см

Песок

Парафин

Объемный вес, )м г/см З

Предел прочности кг/см да а растякение

> р.н на сна- на растие 6 тянение скм

,Р. м

Покровная толща: мергель глинн с тый доломит гипс

2,1 137

3,8

15 05 005 932 5 18

1,7 " 0,5

0,6 0,07

2,4 482

2,3 176

8,3

1193

1,7

1,6

85,5 10 4,5

92>9 5 2r 1

Солеиосная толща: каменная соль сильви нит мер гель

2, 1 26&

8,5

I Д I 0 025

87 10 3

2,05 290

21 98

8,5

3,&

l 5

1,5

1,0 0,25

0,35 0,03

87 10 3

94 5 I

Составитель В,Тальвойш

Редактор О,Головач Техред Л,Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 828 Тираж 391 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101