SU1452981A1 - Способ исследовани напр женного состо ни горного массива на модел х из оптически чувствительных материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и м.б. использовано при лабораторных методах оценки изменени  напр женного состо ни  (не) массива гор- ньк пород на плоских модел х из оптически чувствительных материалов.Цель изобретени  - повышение достоверности исследовани  НС горного массива на модел х путем соблюдени  услови  подоби  при формировании зон изменени  НС в окрестности очистных выработок . На модели нанесением углублени  создаетс  уменьшение толщины модели. При исследовании НС операции моделировани  имитируют поэтапную отработку пластов забо ми, двигающимис  по линии падени  и восстани  с обрушением или акладкой выработанного пространства. На первом этапе без имитации зон трещиковатости,затем с их имитацией, а в дальнейшем с имитацией зон обрушени  моделируетс  выемка угл  забо ми по простиранию. Образцы с отверсти ми или без них нагружают и помещают в термостат, где их замораживают, задают средние модули упругости образцов: в кровле- на высоту обрушени , высоту трещино- ватости, а в почве - на высоту трещи- новатости, фиксируют изменение НС в модели в виде изохром, замороженных под нагрузкой в термостате без нанесени  и с нанесением ослабленных зон вокруг очистных выработок.Затем по изохромам стро т распределение, касательных напр жений в пор дке полос по сечению, проведенному в центре вьфаботанного пространства. По сравнению полученных значений касательных напр жений в концевых участках забоев в различных услови х моделировани  делаетс  заключение о изменении НС в окрестности выработки. 11 ил. ю г 00

Description

10

15

11452981

Изобретение относитс  к гopнo fy делу и может быть использовано при лабораторных методах оценки изменени  напр женного состо ни  массива горных пород на плоских модел х из оптически чувствительных материалов.

Цель изобретени  - повьшение достоверности исследовани  напр женного ;состо ни  горного массива на модел х путем соблюдени  услови  подоби  при формировании зон изменени  напр женного состо ни  в окрестности очистных выработок.

I На фиг.1 представлена модель с рум  пластами, отрабатываемыми забо- | ми по падению (верхний - щиты, ниж- ний - ПНСГЗ); на фиг,2-5 - разрезы А-А, Б-Б, В-В, Г-Г на фиг.1 соответственно j. на фиг.6 и 7 - распределе- 1иие касательных напр жений в пор дке ролос по сечению, проведенному в центре выработанного пространстваj на фиг.8 и 9 - построенные по фотографии  зохром изоклины и изостаты соответ- 25 jCTBeHHOi на фиг. 10 и 11 - изоклины и изостаты, полученные при отработке Двух подэтажей с перфорацией отверс- ти ми зон обрушений и трещиноватости ; Вокруг очистных выработок.

Различие в жесткости слоев угл  и вмещающих пород создано уменьшением Ылщины модели 1 путем нанесени  углублени  2. Толщина модели состав20

30

следующий пролет 10 обнажени  с ими тацией зоны 11 трещиноватости и т.д Эти операции имитируют поэтапно отр ботку пластов забо ми, двигающимис  по линии падени  и восстани , как с обрушением, так и с закладкой выработанного пространства. Кроме того, за счет поэтапного моделировани  вн чале без имитации зон трещиноватост затем с их имитацией, а в дальнейше и с имитацией зон обрушений имитиру етс  выемка угл  забо ми по простиранию .

Пример. Исследовани  напр ж ного состо ни  горного массива пров д т в геометрическом масштабе 1:100 на плоских модел х из оптически чув ствительных материалов СД-5. Имитируют отработку одиночного пласта мощностью 3 м, залегающего под углом 60 . Выемка угл  осуществл лась с разделением на два подэтажа, при зтом замораживание при Ts под нагрузкой осуществл ют мостате или в центрифуге.

Пригрузку моделей осуществл ют из расчета получени  максимальной  ркос ти полос.

Геометрические размеры модели в термостате составл ют 280x280 мм, в центрифуге - 240x260 мм, при толщи не моделей 10,6 - 10,8 мм,

В термостате вертикальна  пригруз

в тер|1 ет 10,0 мм, а углубление 2- 1,0мм -- ка задаетс  в зависимости от глуби1 Л 4 . гч. .А..-4.4/Л/Л(ЛJtJ .„. ..

40

при масштабе моделировани  1:1000.

Способ осуществл етс  следующим дбразом.

На модели 1 нанесением углубле- 2 создаетс  уменьшение толщины ;Модели. На верхнем пласте после no- Этапного подвигани  щита этаж отра- батьшаетс  полностью на величину про- Лета 3с образованием Зоны 4 обруше- Ии  и зоны 5 трепцшоватости пород Кровли и почвы с оставлением стен- tvi 6. Так как выработанное простран- Ьтво забучено обрушенными породами, to выеМка пролета 3 осуществлена Ле сквозным прорезанием модели, а а оставлением стенки 7, толщина стен- ки 6 5,0 мм, а стенки 7 2,0 мм.

На нижнем пласте осуществлена ыемка угл  на величину пролета 8,

45

ны залегани  пласта, бокова  - из расчета задани  бокового распора.

Выемка угл  осуществл етс  как в однородном массиве, так и с измен ю- щимс  модулем упругости вокруг очист ных забоев, т.е. с образованием зоны обрушений и значительной трещиноватости .

Имитацию выемки угл  осуществл ют сквозным прорезанием модели фрезой 0.3 мм, „

Имитацию зон обрушени  и значител ной трещиноватости производ т путем перфорировани  в этих зонах отверстий 0 3 мм. Образцы с отверсти ми и без отверстий нагружают из расчета 1 и 1,5 .кг/см и помещают в термостат , где их замораживают при Тд . Средние модули упругости

закладкой выработанного пространст- с образцов без отверстий и с различным

1)а, котора  имитируетс  толщиной етенки 9 (толщина стенки 9 3,0 мм). На этом пласте после отжига модели будет имитироватьс  выемка угл  на

количеством отверстий задают: в кровле пласта на высоту обрушени  кровли h(j,i 10 m упругую среду с модулем Е 1.07. Ем, а выше на высоту трещи10

15

25

20

0

следующий пролет 10 обнажени  с имитацией зоны 11 трещиноватости и т.д. Эти операции имитируют поэтапно отработку пластов забо ми, двигающимис  по линии падени  и восстани , как с обрушением, так и с закладкой выработанного пространства. Кроме того, за счет поэтапного моделировани  вначале без имитации зон трещиноватости, затем с их имитацией, а в дальнейшем и с имитацией зон обрушений имитируетс  выемка угл  забо ми по простиранию .

Пример. Исследовани  напр женного состо ни  горного массива провод т в геометрическом масштабе 1:1000 на плоских модел х из оптически чувствительных материалов СД-5. Имитируют отработку одиночного пласта мощностью 3 м, залегающего под углом 60 . Выемка угл  осуществл лась с разделением на два подэтажа, при зтом замораживание при Ts под нагрузкой осуществл ют мостате или в центрифуге.

Пригрузку моделей осуществл ют из расчета получени  максимальной  ркости полос.

Геометрические размеры модели в термостате составл ют 280x280 мм, в центрифуге - 240x260 мм, при толщине моделей 10,6 - 10,8 мм,

В термостате вертикальна  пригруз:150 С

в тер- ка задаетс  в зависимости от глубика задаетс  в зависимости от глуби .„. ..

ны залегани  пласта, бокова  - из расчета задани  бокового распора.

Выемка угл  осуществл етс  как в однородном массиве, так и с измен ю- щимс  модулем упругости вокруг очистных забоев, т.е. с образованием зоны обрушений и значительной трещиноватости .

Имитацию выемки угл  осуществл ют сквозным прорезанием модели фрезой 0.3 мм, „

Имитацию зон обрушени  и значительной трещиноватости производ т путем перфорировани  в этих зонах отверстий 0 3 мм. Образцы с отверсти ми и без отверстий нагружают из расчета 1 и 1,5 .кг/см и помещают в термостат , где их замораживают при Тд . Средние модули упругости

образцов без отверстий и с различным

количеством отверстий задают: в кровле пласта на высоту обрушени  кровли h(j,i 10 m упругую среду с модулем Е 1.07. Ем, а выше на высоту трещиноватости кровли , 13 m упругую среду с модулем ЕЭ «-80% Ем, в почве пласта на глубину трещиноватости почвы h т, п 13 m упругую среду Ем. Затем фиксируют изменение напр жений в модели в виде изохром, замороженных под нагрузкой в термостате без

15

нанесени  ослабленных зон вокруг очистных выработок, и в виде изохром, ю замороженных под нагрузкой в термостате с имитацией вокруг очистных выработок ослабленных зон перфорацией отверстий 0 3 мм.

По фотографии изохром строитс  характер распределени  касательных

напр жений в пор дке полос по сече- нию, проведенному в центре выработанного пространства (фиг.6 и 7). При сравнении характера распределени  касательных напр жений в концевых участках забоев (фиг.6, точки О, 8, 9, 18) с аналогичными участками забоев (фиг.7, точки О, 4, 11, 12) делаетс 

заключение, что наличие зон ослаблени  и трещиноватости вокруг очистных забоев вносит изменение в напр женное состо ние пород в окрестности очистных забоев, а в данном примере изменй- ет характер распределени  касательных ЗО напр жений на концевых участках очист - ных забоев в сторону уменьшени  (на 2,1,4,1 пор дков, счита  сравниваемые точки с нижнего этажа вверх

20

25

25 боковых пород, пригрузку и заморажи вание модели, получение оптических картин изохром и изоклин, их расшиф ровку, отжиг, поэтапное повторение операций моделировани  при увеличении пролета обнажени  боковых пород на одиночном пласте или в их свите отл-и чающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности иссле довани  напр женного состо ни  горн го массива на модел х путем соблюде

по восстанию).25

На фиг.8 и 9 представлеш.1 постро- ни  услови  подоби  при формирова- енные по фотографии изохром изоклины и изостаты, из которых видно, что максимальные возмущени  напр жений пол  наход тс  в целике между отра- 40 ботанными подэтажами и в концевых участках очистных забоев. Причем у верхних кромок очистных забоев максимум приходитс  на кровлю забо , у нижних кромок - на почву забо .

На фиг.10 и 11 представлены изонии зон изменени  напр женного состо ни  в окрестности очистных выраб ток, исследование напр женного сост  ни  ГОРНОГО массива на модел х ведут этапами, при этом на первом эта пе имитируют обнажение боковых поро на пролет обнажени  боковых пород, не допускающий образовани  зон тре- jg щиноватости, а на последующих этапа имитируют выемку угл  с образование

клины и изостаты, полученные при от ю 2Ч814

работке этих же двух подэтажей с перфорацией отверсти ми зон обрушений и тревциноватости вокруг очистных выработок. На фиг.10 и 11 видйо, что по сравнению с фиг.8 и 9 картина напр женного состо ни  массива вокруг очистных забоев резко изменилась , в сторону уменьшени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ исследовани  напр женного состо ни  горного массива на модел х из оптически чувствительных материалов , включающий нанесение на пластид ны из оптически чувствительных материалов контуров пластов угл  путем уменьшени  жесткости модели

   фрезерованием, имитацию выемки угл  прорезанием сквозной щели при выемке с обрушением или уменьшением толщины пласта при выемке с закладкой на заданный пролет обнажени 

   боковых пород, пригрузку и замораживание модели, получение оптических картин изохром и изоклин, их расшифровку , отжиг, поэтапное повторение операций моделировани  при увеличении пролета обнажени  боковых пород на одиночном пласте или в их свите, отл-и чающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности исследовани  напр женного состо ни  горного массива на модел х путем соблюде

   ни  услови  подоби  при формирова-

   нии зон изменени  напр женного состо ни  в окрестности очистных выработок , исследование напр женного состо ни  ГОРНОГО массива на модел х ведут этапами, при этом на первом этапе имитируют обнажение боковых пород на пролет обнажени  боковых пород, не допускающий образовани  зон тре- щиноватости, а на последующих этапах имитируют выемку угл  с образованием

   зон трещиноватости и обрушений.

   ABB

   гл-/г

   .ц

   А в 8Г

   Фиг. 1

   Ш 8:J

   Фиг. 2 .З Фи фие.5

   W-/

   5

   фиг.8

   фие.9

   фив.Ю