Устройство для моделирования внезапных выбросов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («)939782 л

Ъ . ии (61) Дополнительное к авт. свид-sy(22) Заявлено 171280 (21) 3219512/22-03 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 300682. Бюллетень Мо 24

Р1 М К з

E 21 F 5/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (531УДК 622.817 (088.8 ) Дата опубликования описания 3006.82

Б.С.Маевский, M.И.Большинский, В.П.Белоусов, P.Ï.ÑåðáHH и Т.В.Горбанина (72) Авторы изобретения

Государственный макеевский научно-иеея институт по безопасности работ в горной промышленности (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕЗАПНЫХ

ВЫБРОСОВ

Изобретение относится к горному делу, а именно к механике горных по род, и может быть использовано для изучения склонности горных пород к газодинамическим проявлениям.

Известно устройство для моделиро вания внезапных выбросов, включающее матрицу с установленной моделью угольного пласта, пресс, создающий давление на модель, аппаратуру для создания постоянного фильтрационного потока газа и регистрирующие приборы, при этом матрица снабжена откидной стенкой, позволяющей мгновенно переводить модель из объемного равномерного сжатия в напряженное состояние, характерное для приэабойной части пласта11).

Недостатками устройства являются сложность герметизации матрицы прямоугольного сечения, необходимость использования модели горной породы определенной конфигурации и проведение моделирования только в условиях равномерного сжатия.

Известно устройство для моделирования выбросов, включающее цилиндр с отверстиями для подачи газа, мембрану, разрушающу:ося под действием гаэового давления, и образец. В заданный момент времени под действием давления газа мембрана прорывается с образованием ударной волны, образец высвобождает накопленную энергию в направлении, обратном распределению. волны разряжения, при этом массовая скорость частиц превышает критическую скорость на отрыв, в результате чего образец разрушается(?) .

Недостатками устройства являются невозможность регулирования скорости разгрузки и создание неравнокомпонент ного поля напряжений.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности результатов исследований при проведении экспериментов в условиях неравномерного сжатия образцов.

Указанная цель достигается тем, что в цилиндрическом корпусе размещены поршень с подпятником в виде шаровой опоры и крышка с камерой, с нижней стороны которой герметично зак- реплен образец, а с верхней стороны размещена мембрана из хрупкоразрушающегося материала, например оргстек" ла, при этом в камере между образцом и мембраной установлена регулировочная перфорированная шайба с отверстиЗО ями, часть которых перекрыта. пробка939782 ми, причем камера крышки и подпоршневая камера снабжена патрубками высокого давления.

На чертеже приведено устройство для моделирования внезапных выбросов.

Устройство включает корпус 1, крыш-5

ky 2, поршень 3, шаровую опору 4, стакан 5 для крепления образца, образец б, мембрану 7, перфорированную шайбу 8, пробку 9, зажимную гайку 10, камеру 11 в крышке, камеру

12 в корпусе подпоршневую камеру 13, стяжной болт 14, датчик 15 давления, штуцера 16-18 ввода высокого давления,кольцо 19 герметизатора, слой

20 клея, уплотнительное кольцо 21, 15 изолирующие прокладки 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

Образец 6 приклеивается слоем 20 клея, например БФ-2, к станку 5, 20 который затем ввинчивается в крышку до упора уплотнительного кольца 21, перекрывающего сообщение газа между камерами 11 и 12. Затем с помощью болтов 14 состыковываются верхняя 71 и нижняя части камер, которые посредством герметизирующей прокладки

19 изолируются от атмосферы. В крышке размещают изолирующую прокладку

22, сверху которой последовательно накладывают перфорированную шайбу 8,. изолирующую прокладку 23 и мембрану

7, зажимной гайкой 10 уплотняют прокладки 22 и 23. Создают давление жидкости в камере 13 через ввод 16 высокого давления. Перемещающийся при этом поршень 3 через шаровую опору

4 передает нагрузку на торец образца

6, обеспечивая первую из компонентов поля напряжений. Через ввод 17 в камеру корпуса 12 подается газ и .одновременно производится насыщение образца газом и его нагружение, — что обеспечивает вторую компоненту поля напряжений. Через ввод 18 производят подачу газа в камеру крышки под дав- 45 лением, заданным в данном эксперименте, чем обеспечивается создание третьей компоненты нагрузки на образец.

При достижении в камере 11 критического давления, совпадающего по 50 величине с пределом разрушения мембраны 7, последняя разрушается и создает условия для истечения газа из камеры 11 со скоростью, определяемой количеством перекрытых пробками 9 отверстий в перфорированной шайбе 8.

Скорость истечения газа иэ камеры 11 определяется скоростью разгрузки торцовой поверхности образца.

Варьируя величинами прикладываемых компонент напряжений и скоростью разгрузки, определяют параметры устойчивого разрушения торцовой поверхности образца со стороны камеры 11, моделируя условия проявления внезапHEX BbI6pOCOB, Предлагаемое устройство может быть использовано для изучения влияния напряженно-деформированного, газодинамического состояний и скорости их изменения на склонность горных пород к самопроизвольному разрушении . при разгрузке при параметрах, близких к естественным в горных породах.

Формула изобретения

Устройство для моделирования внезапных выбросов, включающее цилиндрический корпус с отверстием для подачи газа, мембрану, разрушающуюся под действием газового давления, и образец, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности результатов исследований при проведении экспериментов в условиях неравномерного сжатия об-. разцов. В цилиндрическом корпусе размешены поршень с подпятником в виде шаровой опоры и крышка с камерой, с нижней стороны которой герметично закреплен образец, а с верхней стороны размещена мембрана из хрупкоразрушающегося материала, например оргстекла, при этом в камере между образцом и мембраной установлена регулировочная перфорированная шайба с отверстиями, часть которых перекрыта пробками, причем камера крышки и подпоршневая камера снабжены патрубками высокого давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ходат В.В. Внезапные выбросы угля и газа. М., " Недра", 1961.

2. Проблема разрушения горных пород взрывом. Под ред.Мельникова H.B.

М., "Недра", 1967 с.26 (прототип)..939782

Составитель Г.Васючкова

РеДактоР A. e HHH Te Pe M Tenep Корректор В. сутяга

Заказ 4626/52 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная, 4