Способ моделирования геомеханических процессов в толще горных пород

 

Использование: в горной промышленности при моделировании в лабораторных условиях геомеханических процессов в толще горных порол с помощью эквивалентных материалов. Сущность изобретения: основание стенда, используемого для моделирования, снабжено отверстиями, в которых размещены стержни , их верхние концы снабжены плоскими площадками с возможностью их перемещения для воспроизведения гипсометрии кровли и почвы залежи, обработка которой имитируется. Перед закаткой модели из эквивалентных материалов определяют гипсометрию почвы и кровли участка отрабатываемой залежи. Часть площадок устанавливают на уровне гипсометрии почвы целиков,а другиеплощадки на уровне гипсометрии .кровли выработанных пространств. Граничные площадки снабжаются съемными бортами . Затем осуществляют укладку эквивалентногоматериала.Имитацию выемки осуществляют путем опускания части площадок, воспроизводящих гипсометрию кровли выработанного пространства . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . Ы» 1778295 А1

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВ Е Н Н ОЕ ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ Л «« (21) 4845844/03 (22) 02.07.90 (46) 30.11.92 Бюл. Р 44 (75) В.И.Штепе (56) Авторскс:е свидетельство СССР

М l682559, кл. Е 21 С 39/00, 1989. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТОЛЩЕ. ГОРНЫХ ПОРС Д (57) Использование: в горной промышленности при моделировании в лабораторных условиях геомеханических процессов в толще горных пород.с помощью эквивалентных материалов. Сущность изобретения: основание стенда, используемого для моделирования, снабжено отверстиями, в которых размещены стерИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при моделировании в лабораторных условиях геомеханичаских процессов в толще горных пород, возникающих при отработке твердых полезных ископаемых.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому.ре" зультату является способ, включающий укладку слоев эквивалентного материала на поверхность, образованную плоскими площадками, воспроизводящими гипсометрию залежи, имитацию процесса выемки полезного ископаемого путем опускания плс ских площадок и формирования полостей, контроль напряжений и подвижек в эквивалентном материале. жни, их верхние концы снабжены плоскими площадками с возможностью их пвремещения для воспроизведения гипсометрии кровли и почвы залежи, обработка которой имитируется. Перед закаткой модели из эквивалентных материалов определяют гипсометрию почвы и кровли участка отрабатываемой залежи.

Часть площадок устанавливают на уровне гипсометрии почвы целиков,а другие площадки на уровне гипсометрии .кровли выработанных прсстранств. Граничные площадки снабжаются съемными бортами. Затем осуществляют укладку эквивалентного-материала. Имитацию вы- емки осуцествляют путем опускания части площадок, воспроизводящих гипсометрию кровли выработанного пространства. 2 ил.

»« !

«»

Недостатком способа является не-, 4 возможность воспроизведения динамики геомеханических процессов в опорных QQ целиках в процессе выемки залежи. Это снижает адекватность моделирования. ! -ФЮ

Целью изобретения является повыше- у ние .адекватности моделирования геомеханических процессов.

Это достигается тем, что согласно известному способу, включающему укВВЮИЙ . ладку слоев эквивалентного материала .на поверхность, образованную плоским площадками, воспроизводящими гипсомет- рию залежи, имитацию процесса выемки полезного ископаемого путем опускания плоских площадок и формирования поло" стей, геометрические параметры кото1778295 рых подобны геометрическим параметрам выработок, контроль напряжений и подвижек в эквивалентном материале, устанавливают часть плоских площадок на уровнях, воспрсизводящих гипсометрию почвы целиков, а другую часть площадок на уровнях, воспроизводящих гипсометрию кровли целиков, а имита" цию процесса выемки осуществляют путем опускания площадок, установленных на уровне кровли залежи.

На фиг.1 показан вертикальный разрез стенда до начала имитации процесса отработки залежи (фрагмент); на фиг.2 - то же, после имитации выемки залежи.

Используемый для моделирования стенд состоит.из рамы 1, боковых стенок 2 и основания 3, которое имеет сквозные отверстия 4 для установки в них стержней 5, имеющих возможность фиксированного перемещения в отверстиях 4, снабженных резьбой. На верхних концах стержней 5 закреплены пло 25 ские, например квадратные, площадки

6, которые образуют единую ступенча" тую поверхность, Площадки 6 снабжены креплением для установки по краям сьемных бортов 7. На площадках 6 раз- 30 мещен эквивалентный материал,, имитирующий залежь 8 и породы кровли 9.

В эквивалентном материале размещена система 10 регистрации напряжений, разуплотнений, подвижек искусственного массива.

Способ моделирования геомеханических процессов с использованием опи". санногс стенда заключается в следующем.

По экспериментальным данным, полученным с помощью геологических разведочных скважин, разведочных выработок и т.д. строят гипсометрические планы почвы и кровли залежи рроектис руемой к выемке, например, камерноцеликовой системой разработки. После этогс определяют контуры проектных выработанных пространств и целиков.

Затем по этим данным„ в соответствии с критериями геометрического подобия, 50 устанавливают ряд плоских площадок

6 на уровнях, воспроизводящих поверхность контакта целиков с почвой (заштрихованные площадки на рис.1 и 2).

Это осуществляется путем перемещения стержней 5. Другие плоские площадки

6 (не заштрихованы) устанавливают на уровнях, воспроизводящих поверхность кровли выработанного пространства. На краях этих площадок закрепляют жесткие борта 7, например из листового металла. Таким оЬразом над основанием 3 стенда формируется сложная ступенча" тая поверхность. Чатем укладывают эквивалентный материал 8, имитируюц1ий цели ки (рудные), а после этого укладывают эквивалентный материал 9, который имитирует породы крс вли. По мере укладки эквивалентного материала размещают датчики системы 10 контроля напряжений и смещений. После этого осуществляют пригрузку стенда в соответствии с известными принципами тес" рии подобия.

Имитацию процесса отработки осуществляют путем опускания части площадок 6 с которых предварительно снимают борта 7. При этом образуются по лости 11, геометрия которых подобна геометрии вынимаемых камер. Последо" вательность опускания площадок 6 on" ределяется календарным планом развития горных работ. ОЬразованные полости 11 могут заполняться обрушающимся эквивалентным материалом или материалом имитирующим закладочный массив, в зависимости от технологии горных работ. Последовательное формирование полостей 11, обеспечивает воспроизве дение временной и пространственной динамики геомеханических процессов в горном Массиве, что обеспечивает значительное расширение возможностей стенда. Измерения системы 10 контро:ля вводятся непосредственно в микро-ЭОИ

Ф и обрабатываются в реальном масштабе времени с выдачей данных о напряжениях и смещениях в искусственном массиве, которые затем пересчитываются с целью прогноза геомеханических процессов в реальном горном массиве.

Формула и зобретения

СпосоЬ моделирования геомеханичес" ких процессов в толще горных пород, включающий укладку слоев эквивалентного материала на поверхность, образованную плоскими площадками, воспроизводящими гипсометрию залежи, имита" цию процесса выемки полезного ископаемого путем опускания плоских площадок и формирования полостей, геометрические параметры которых подобны геометрическим параметрам выработок, контроль напряжений и подвижек в эк1778Zg5

Фиг. 2.

Составитель В.Штеле

Техред M.11оргентал

Корректор И.Шулла

Редактор

Заказ 4171 Тираж Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 1303 ".>, Ио< ква, )К-35, Раушская наб ., д . 1 /5

Производственно-издатеньскнй комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 вивалентном материале, о т л и ч а . ю шийся тем, что, с целью повышения адекватности модели ования геомеханических процессов, устанавливают часть плоских плс>щадок на уровнях, воспроизводящих гипсометрию кровли выработанных простр нств, а другую часть площадок — на уровнях, воспроизводящих гипсометрию почвы целиков, а имитацию процесса выемки осуществJlH>oT путем опускания площадок, уста" новленных на уровне кровли залежи.