Устройство для моделирования процесса внезапного выброса
Союз Советских
Социалистических
Респубттик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii 720171 (6!) Дополнительное к ввт. свид-ву (22)Заявлено 28.03.77 (2!) 2466398/22-08 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 05.03.80 Бюллетень No 9
Дата опубликования описания 07.03.80 (51) М. Кл.
E 21 F 5/00! ааударатаааныб камнтат
СССР аа йалам азабретений и аткрытнй (53) УДК 622.831..3(088.8) (72) Авторы изобретения
А. И. Нимец и Я. А. Бич
Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРОЦЕССА ВНЕЗАПНОГО ВЫБРОСА
Изобретение относится к горному де лу и предназначено для моделирования динамических проявлений горного давления типа внезапных выбросов угля (породы) и газа, а также горных ударов.
Известно устройство для моделирования внезапных выбросов, включающее камеру (матрицу) с нагружаемым образцом угля, боковое отверстие с быстродействующим клапаном (откидной стенкой), осевой пресс, газовые баллоны и приборы контроля. Причем боковое сжатие образца угля создается реактивным способом в результате деформировани я обр азц а в попе речном на пр авле ни и и соприкосновения его поверхности со стенками камеры после приложения осевой нагрузки. Газ подается со стороны камеры (матрицы), противоположной быстродействующему клапану (откидной стенке) Ц .
Опнако это устройство не позволяет создавать концентрацию высоких напряжений на материал в продольном направлении по аналогии с зоной опорного давления в шахте, так как боковое обжатие зависит от осевого усилия. Неровная поверхность образца не позволяет создавать равномерную боковую нагрузку.
Кроме того, конструкция быстродействующего клапана (откидной стенки) не обеспечивает высокую удельную боковую нагрузку и плавную регулировку изменения тО вида напряженного состояния в широком диапазоне скоростей боковой нагрузки.
Известно также устройство для моделирования процесса внезапного выброса, включающее станину, камеру для раз-!
5 мещения испытываемого образца, выполненную с отверстием для подачи компринированной среды в камеру, средство для осевого давления и средства для подачи компримированной среды в камеру и создания перенапряженного состояния испытываемого образца и измерительные приборы, а испытываемый образец выполнен в виде блока с двумя полостями, одна яз которых имитирует собой горную вы<Е з работку и сообщена с отверстием в "..танке обоймы, а другая снаожена образцом„„ имитирующем наружную область пласта и сообщена трубкой для подачи газа (2).
НЕДОСТНТКОМ НЗВСС! 10 3Т0 достигается тем,, что средствО ,ДЧЯ ПО(цани КОМПРИМИРОВаниой СРЕДЫ ВЫполнено Б Биде быстродействующего клапBHB состоящего из пустÎтегтОй Bтуг(кii а -;(тоЛНЕННОт С i(BHWV6nV «<ЛЯ ПОДНЧИ КС(МП р им и ООБ анной(среды и с Бозк»»ожн Ос (ькг ПР(ВКНТИЯ ii ИСПЫ ТЬ аЕМОМУ 0 С<та <Ч((ЕНН»< „-, (,.НОБЫ,,,(:,: r reniiCТБ<»г„,(!»<»<(< i!<< 1 р. "(<ад На -."Т. < (:н-<( фиг, 1. Устройство для iJ;0!(eã ДЛННМИЧЕСКН.: Пт<твтт:(Й Знг<ПО=(НЕТ КНМЕРУ КОТРРОтд П(СМЕЩЕН OI5jiаЗЕЦ <та<хо<тя. щГ(йся ттс(бОКОВЬтМ ДНВ» eH 1Е,(.. СЕБая нагръзка HB ооразец передается от гид-" pogoMEpBTB 3 через штОк 4. В штоке 4 и центриосвсчн=-.=" rn,iiòèrника:; 5 и э ИМЕЮТСЯ ОТВЕРСТИЯ ДЛЯ Пот<ЛОДН И ОТВОДа. Гав а i, 06P BBÖ;= HI 0 Ä Дав ттЕН<,(Ег<,т . рОйство устако(Б«енo на отBRHBe 7 и позволя(ет зак((ь«к ать нагрузк<» н(oopB зец через =:ток 5, клин .8 на жест1-. -ю станину 7„;, Отключить" энергию УПРУГО Сткатой жИДКОСTii Б ПОЛОСтт (после создания нагрузки на образец) ог участия в процессе разрушения. Быстродействующий клапан вкпб(ючает втулку 1О, которая крепится к кораусу КНМЕРЫ ГайКОИ г i.. В КогП ПЕНОМ ПНЗУ этой втулки расположен порш; 2 и эластичная манжета (Фторопласт) 13 КРПВИЗНН, ЗТОРОй СО< (ТВЕТСТБУЕТ КРИВ (З= не бОкОвой HoBepxBoctv(Образца 2 я плотно пртрката к неьгу пори. нем 12 и 71 4 давлением жидкости, поступающей через канал т 4. Полость 15 заполнена жидкостью, подводимой через канал 16 под давлением, равным боковому давлению на образец в полости 17. Запирается Сласть 5 плунжера 18, стеклянно<й втулкой г 9 гайкой 20. Казал 2 т служит для истечения жидкости .:"-, Полo=-ти 15 < вклктчая разрушенный :..Нтериал —.бразца и газ,. а дифрагма 22 предназначена для регулирования скороС-.и потока. Игла 23 и молоток 24 предназнаттены ддя разрушения хрупкой стекляпной. втулки 1g. Для перемещения книна 8 клиновое устройство содержит поршень 25, шток 26 и регулировочные гайк,! 27, 28 и втулку 29, закрепленных на штоке 4. Устройство содержи электроBОд ЗО. Устройство работает следующим об разом. Гидродомкратом 3 создается осевая нагрузка на образец 2 величиной 20Зтг .Оо ст предела упругости материала образца. Через канал 14 нагнетается жидкость под давлением, тто обеспечивает — у-пгтотнен(1е зазс<ра между полостями 15 17» ЗщтсврЕМЕННО ЧЕРЕЗ Каиад 16 СОЗдается давление в полости т 5 и равное О..:у боковое д".- Пение ь камере ) IêBHBë .-<т(Я CОЗПИНИЯ nor:.(OE Ч- ( < (..eii аяс влево до отказа «ри помощи l < nIiIH:B -. Г 5 н IHTni» B 26, Охватывает шток .- . Между оегулнровочными —:. àÉêàì" : 27< 28 и вт"лкгои 29. "--амыкая псеаое a дарОм молОтеа - : по НГле 23 раз— рушается —.;:,:унк я стекл.иная втулка 1 ", е<.;ещн(ьтс:.- Б:.; ИБО и U ".рьтвает канал 2 г ., .:<: :.с:»(;=. з по;..;:"- -: с . Ндает. г: озни»кШВВ 0"=:З»< K < —,". " " !. ЗЯ Ы= тяг< H На поверхнс.= .. :: Об".Нзца Б o!niiости,. ч внутри Oбоазца, и .Пы".г»тэающетзо Ооъемчое сжатт(<е и Б +!TpeHi ь ":<з::»л.-ние Газа при водит к, . азрущ ни10 .:(";»Нзца с -19чала с Сбда«ТИ (ЗТВЕр(аттия а Потом H БСЕГО Об зазца (B з=--иснмо"-.» От Беличины и OKOрости из : Биения тен:зора напрякений и ДВБЛЕЧИЯ ГНЗа,т» (-",.(и -i т<.а.-, «пу 1 6 подключить а кку»<тулятор давления, т.е. увеличчть" объем полости 15„то можнг добиться весьма Пцт ": —,Ной ОЕтУЛ POBKH СКОРОСТИ РНЗГРУЗКИ, п<сл<у<-(зя либО внезапный Б I6p0c у Гля <-.BeB, либо дегазацию газа. 72017 1 Измерению подлежат следующие основные параметры: осевое усилие (тензодатчиками, наклеенными на поверхность штока 4); боковое давление в камере и в полости 15 (индукционными мембранными датчиками); деформации образца (тензодатчиками, наклеенными на образец, через электропровод 30); расход и давление газа на входе и выходе системы (турбинные или камерные расходомеры, индукционные мембранные датчики). Контролируется также усилие поджатия эластичной манжеты 13 к образцу. Технически возможно осуществить измерение деформации и на площадке образца в полости 15. Для предотвращения проникновения жидкости по трещинам внутрь образца, : последний покрывается компаундом на основе эпоксидной смолы и отвердителя.. Возможность создания в данном устройстве для моделирования широкой вариации видов напряженного состояния и регулируемых скоростей боковой разгрузки позволяет экспериментально на породах различной прочности изучить во многом нерешенные вопросы о роли газа и горного давления в явлениях внезапных выбросов. Результаты можно использовать для прогноза этих явлений в шахтах. Представляется возможным проверить известную гипотезу о том, что горные удары на рудных месторождениях обусловлены превышением горЛзонтальной составляющей напряжений над вертикаль- ной и использовать результаты для пред6 отвращения или снижения силы ударов и стреляний на рудниках. Формул а изобретения Устройство для моделирования про— аесса внезапного выброса, включающее станину, камеру для размещения испытываемого образца выполненную с отверстием для подачи компримированной среды в камеру, средства для создания осевого давления и средства для подачи компримированной среды в камеру и создания перенапряженного состояния испытываемого образца и измерительные приборы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона применения и повышения точности за счет регулирования в широких пределах t скорости высвобождения накопленной в испытываемом образце энергии, для горур ных пород различной крепости, средство для подачи компромированной среды выполнено в виде. быстродействующего клапана, состоящего из пустотелой втулки, выполненной с каналами для подачи 25 компримированной среды и с возможностью приж атия к ис ыт ыв аемому образцу, заполненной жидкостью под давлением и снабженной дросселирующей диафрагмой, а средства для создания осевого усилия 30 снабжены клиновым устройством, выполненным с возможностью переключения осевого давления с испытываемого образца на станину. Источники информации, BS принятые во внимание при экспертизе 1. Ходот В. В. Внезапные выбросы угля и газа, М., 1961, с. 156-157. 2. Авторское свидетельство СССР % 583319, кл. Е 21 F 5/00, 1975 40 (прототип) 720)." 1 Составитель Э. Руднева Техред Э. Чужик Корректор Г. Решетник Редактор Ф:ю :и 1!1111 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн»я, 4 Заказ 10186/2:. Тираж 626 Подписное ill l l l1I1lll Государственного комитета СССР : о делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5
