УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА МОДЕЛЯХ

Предлагаемое техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для моделирования проявлений горного давления на плоских моделях из эквивалентных материалов.
Известно устройство (Костюк С.Г., Бедарев Н.Т., Камалов В.М., Шабловский А.В. Объемная модель для имитации отработки угольных пластов Кузбасса. - В сборнике: Влияние научно-технического прогресса на экономическое развитие Кузбасса: Материалы 1 Региональной научно-практической конференции. - Прокопьевск, 2006. - С. 170-174) для формовки объемных моделей из эквивалентных материалов для исследования проявлений горного давления, включающее металлический каркас, выполненный в виде параллелепипеда, и передвижную опалубку, выполненную из прокатанных профилей, передвигаемую по мере послойной формовки модели; при этом пласт полезного ископаемого выполнен в виде реек, вынимаемых из модели по мере имитации его выемки.
Недостатками указанного устройства являются высокая трудоемкость работ и большой расход материалов-эквивалентов (по сравнению с плоскими моделями - в 8-10 раз). Это связано с необходимостью имитации площади кровли, работающей, как плита, защемленная по контуру, в отличие от плоской модели, где кровля пласта работает как балка, защемленная на концах.
При этом на таком устройстве исключается возможность имитировать пласты полезного ископаемого и вмещающих пород, залегающих в виде синклинальных складок, так как пласт полезного ископаемого выполнен в виде прямолинейных реек, извлекаемых из модели по мере имитации его выемки.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для исследования проявлений горного давления на плоских моделях из эквивалентных материалов, включающее стенд, выполненный из металлических профилей в виде прямоугольника с отверстиями для крепления опалубки; передвижную опалубку, выполненную из съемных профилей также с отверстиями для поэтапного крепления ее с двух сторон стенда по мере послойной укладки материала-эквивалента, места под дополнительные приспособления, например, для имитации напора недостающего материала-эквивалента (Кузнецов Г.Н., Будько М.Н. и др. Изучение проявлений горного давления на моделях. - М.: Углетехиздат, 1959. - С. 114-115). Модель изготовлена путем постепенного укладывания и закатывания слоев в опалубке из профилей.
Так как в плоской модели кровля пласта работает как балка, защемленная на концах, то расход материала-эквивалента уменьшается в 8-10 раз. При этом упрощается имитация выемки полезного ископаемого путем поэтапного проведения сквозных щелей в модели.
Недостатком указанного устройства является отсутствие конструкций и рекомендаций для формовки моделей с наличием синклинальных складок и размещением вмещающих пород относительно их оси, включая зону смятия пород.
Предполагаемым техническим результатом заявляемого технического решения является возможность имитации отработки полезных ископаемых, залегающих в виде синклинальных складок.
Указанный технический результат достигается тем, что, устройство для изучения проявлений горного давления на моделях, включающее стенд, выполненный из металлических профилей в виде прямоугольника с отверстиями для крепления опалубки, передвижную опалубку, выполненную из съемных профилей также с отверстиями с возможностью ее поэтапного крепления с двух сторон стенда по мере послойной укладки материала-эквивалента полезного ископаемого и вмещающих пород, места под дополнительные приспособления, имитирующие напор недостающего материала-эквивалента, согласно заявляемой полезной модели стенд снабжен дополнительными прорезями, допускающими передвижку и крепление передвижной опалубки, повторяющей контур синклинальной складки и выполненной из двух шарнирно соединенных частей, устанавливаемых параллельно крутой и пологой ветвям синклинальной складки, также дополнительно снабженных прорезями с возможностью изменения углов наклона крутой и пологой частей синклинальной складки и перемещения и укрепления опалубки на прямоугольном стенде, в центре оси синклинальной складки, над вмещающими породами, установлено ограждение, повторяющее размеры зоны нарушения, извлекаемое после формовки слоя, не искаженного геологическим нарушением, с последующим заполнением образовавшегося пространства материалом-эквивалентом смятых пород с заданными компрессионными характеристиками, при этом между верхней и нижней границами прямоугольного стенда натянуты две параллельные струны с возможностью визуализации оси синклинальной складки и направления ограждения.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство в процессе формирования модели; на фиг. 2 представлено ограждение, повторяющее размеры зоны нарушения, извлекаемое после формовки слоя (выноска I фиг. 1); на фиг. 3 представлена заформованная в устройстве, готовая к отработке модель.
Устройство включает стенд 1, выполненный из металлических профилей в виде прямоугольника с отверстиями для крепления опалубки, передвижную опалубку 2, выполненную из съемных профилей также с отверстиями с возможностью поэтапного крепления ее с двух сторон стенда по мере послойной укладки материала-эквивалента полезного ископаемого 3 и вмещающих пород: почвы крутой 4 и пологой 5 частей синклинальной складки, а также кровли 6, места под дополнительные приспособления, имитирующие напор недостающего материала-эквивалента 7. Стенд снабжен дополнительными прорезями 8, допускающими передвижку и крепление передвижной опалубки 2, повторяющей контур синклинальной складки и выполненной из двух шарнирно соединенных частей, устанавливаемых параллельно крутой и пологой ветвям синклинальной складки, также дополнительно снабженных прорезями 9 с возможностью изменения углов наклона крутой и пологой частей синклинальной складки и перемещения и укрепления опалубки 2 на прямоугольном стенде 1; в центре оси синклинальной складки, над вмещающими породами, установлено ограждение 10, повторяющее размеры зоны нарушения 11, извлекаемое после формовки слоя, не искаженного геологическим нарушением, с последующим заполнением образовавшегося пространства материалом-эквивалентом смятых пород с заданными компрессионными характеристиками, при этом между верхней и нижней границами прямоугольного стенда 1 натянуты две параллельные струны 12 с возможностью визуализации оси синклинальной складки и направления ограждения 10.
Устройство работает следующим образом. Первоначально сформированы несколько слоев почвы 4 пласта 3 при развороте стенда 1 в горизонтальное положение сначала по длинной, а затем по короткой стороне. Далее, соответственно разворачивая стенд 1 (фиг. 1), в горизонтальном положении формируют слои почвы 5, а затем пласт полезного ископаемого 3 в соответствии с моделируемыми условиями залегания (крутую и пологую часть синклинали), и, наконец, слои кровли 6 пласта до мест под дополнительные приспособления для имитации напора недостающего материала-эквивалента 7. Слои почвы 4 совместно со сформированными местами под дополнительные приспособления, имитирующие напор недостающего материала-эквивалента 7, создающие граничные условия модели.
Для ориентации крутой и пологой частей используется визуализированная ось синклинальной складки в виде двух параллельных струн 12, натянутых между верхней и нижней границами прямоугольного стенда 1. Эти же струны служат направляющими для ограждения 10, установленного в зоне нарушения 11, повторяющего ее размеры и совместно с профилями стенда 1 и передвижной опалубкой 2 ограничивающего пространство, в котором формируются пласт 3, слои почвы 4 и кровли 5. После формирования очередного пласта ограждение 10 вынимается по параллельным струнам 12, а в зоне нарушения 11 размещается и трамбуется материал-эквивалент 7 смятых пород с заданными компрессионными характеристиками.