УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА МОДЕЛЯХ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при моделировании проявлений горного давления на плоских моделях из эквивалентных материалов.
Известно устройство для исследования проявлений горного давления на плоских моделях из эквивалентных материалов (Кузнецов Г.Н., Будько М.Н. и др. Изучение проявлений горного давления на моделях. - М.: Углетехиздат, 1959. - С. 114-115), 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. Модель изготовлена путем постепенного укладывания и закатывания слоев в опалубке из профилей.
Недостатком указанного устройства является отсутствие конструкций, а следовательно, и возможностей для формовки моделей с наличием синклинальных складок и размещением вмещающих пород относительно их оси, включая зону смятия пород.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для изучения проявлений горного давления на моделях (Патент РФ на полезную модель №136620, МПК G09B 23/00, опубл. 10.01.2014), включающее стенд, выполненный из металлических профилей в виде прямоугольника с отверстиями и прорезями для перемещения и крепления опалубки, передвижную опалубку, выполненную из съемных профилей в виде двух шарнирно соединенных частей также с отверстиями и прорезями с возможностью изменения углов наклона крутой и пологой частей синклинальной складки, поэтапного перемещения и крепления опалубки с двух сторон стенда по мере послойной укладки материала-эквивалента полезного ископаемого и вмещающих пород: почвы и кровли крутой и пологой частей синклинальной складки, установленное в центре оси синклинальной складки, над вмещающими породами 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, места под дополнительные приспособления, имитирующие напор недостающего материала-эквивалента.
Недостатком известного технического решения является высокая трудоемкость и малая производительность при формовке моделей с наличием синклинальных складок из-за большого количество разворотов стенда при формовке слоев синклинальной складки.
Технический результат - снижение трудоемкости и повышение производительности при формовке моделей с наличием синклинальных складок.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для изучения проявлений горного давления на моделях, включающем стенд, выполненный из металлических профилей в виде прямоугольника с отверстиями и прорезями для перемещения и крепления опалубки, передвижную опалубку, выполненную из съемных профилей в виде двух шарнирно соединенных частей также с отверстиями и прорезями с возможностью изменения углов наклона крутой и пологой частей синклинальной складки, поэтапного перемещения и крепления опалубки с двух сторон стенда по мере послойной укладки материала-эквивалента полезного ископаемого и вмещающих пород: почвы и кровли крутой и пологой частей синклинальной складки, установленное в центре оси синклинальной складки над вмещающими породами 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, места под дополнительные приспособления, имитирующие напор недостающего материала-эквивалента, согласно заявляемому техническому решению, при поэтапной формовке модели дополнительная поперечная пластина и ограждение, повторяющее размеры зоны нарушения, зажаты между частями передвижной опалубки на всю длину формовки горизонтальных слоев кровли с возможностью в дальнейшем извлечения дополнительной пластины до окончательного опускания, а ограждения - после окончательного опускания заформованных слоев кровли с учетом угла разворота при подготовке к отработке модели, при этом передвижная опалубка дополнена расположенными с двух сторон стенда боковыми пластинами, имеющими форму, учитывающую конечные параметры синклинали и зоны нарушений, и снабженными в нижней части перекрываемыми отверстиями для удержания - выпуска сыпучего материала, выполняющего при формовке горизонтальных слоев кровли опорную функцию, а в готовой для отработки модели - функцию ограждения пород кровли.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство, развернутое в горизонтальное положение на этапе формовки горизонтальных слоев кровли; на фиг. 2 - то же, но передвижная опалубка и расположенные с двух сторон стенда боковые пластины не показаны. На фиг. 3 представлена полностью заформованная в устройстве, развернутая в рабочее положение, готовая к отработке модель; на фиг. 4 - то же, но расположенные с двух сторон стенда боковые пластины не показаны.
Устройство включает стенд 1, выполненный из металлических профилей в виде прямоугольника с отверстиями 2 и прорезями 3 для перемещения и крепления опалубки, передвижную опалубку, выполненную из съемных профилей в виде двух шарнирно соединенных частей 4 и 5 также с отверстиями 6 и прорезями 7 с возможностью изменения углов наклона крутой и пологой частей синклинальной складки, поэтапного перемещения и крепления опалубки с двух сторон стенда по мере послойной укладки материала-эквивалента полезного ископаемого 8 и вмещающих пород: почвы 9 и кровли крутой 10 и пологой 11 частей синклинальной складки, установленное в центре оси синклинальной складки, над вмещающими породами ограждение 12, 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, места под дополнительные приспособления 13, имитирующие напор недостающего материала-эквивалента. На этапе формовки горизонтальных слоев кровли дополнительная поперечная пластина 14 и ограждение 12, повторяющее размеры зоны нарушения, зажаты между частями передвижной опалубки 4 и 5 на всю длину формовки горизонтальных слоев кровли крутой 10 и пологой 11 частей синклинальной складки. Передвижная опалубка дополнена расположенными с двух сторон стенда боковыми пластинами 15, имеющими форму, учитывающую конечные параметры синклинали и зоны нарушений, и снабженными в нижней части перекрываемыми отверстиями 16 для удержания - выпуска сыпучего материала 17.
Устройство работает следующим образом. Первоначально на слоях неструктурированного материала, расположенных по длинной и короткой стороне стенда 1, формируется почва 9, которая для повышения производительности процесса формовки также может быть неструктурированной. Далее, соответственно разворачивая стенд 1, формируют пласт полезного ископаемого 8 в соответствии с моделируемыми условиями залегания (крутую и пологую часть синклинали).
Для реализации этапа формовки горизонтальных слоев кровли с наибольшей производительностью стенд 1 разворачивается в горизонтальное положение (фиг. 1, 2). Прикрепляют через отверстия 2 и прорези 3 к стенду 1 расположенные с двух его сторон боковые пластины 15, дополняющие опалубку, имеющие форму, учитывающую конечные параметры синклинали и зоны нарушений, и снабженные в нижней части перекрываемыми отверстиями 16. Эти отверстия, будучи перекрытыми на данном этапе, служат для удержания сыпучего материала 17, которым заполняют пространство между боковыми пластинами 15, создавая тем самым опору для послойной укладки кровли.
Далее, дополнительная поперечная пластина 14 и ограждение 12, повторяющее размеры зоны нарушения, зажимаются под углом друг к другу, зависящим от угла синклинальной складки, между частями передвижной опалубки 4 и 5 на всю длину формовки горизонтальных слоев кровли. Тем самым ограничивают пространство, в котором и осуществляют, при постепенном передвижении части 4 опалубки вверх, производительную формовку горизонтальных слоев послойной укладкой материала-эквивалента кровли крутой 10 и пологой 11 частей синклинальной складки. Подвижное шарнирное соединение между частями 4 и 5 передвижной опалубки не препятствует передвижению части 4 по закрепленной части 5, в то же время обеспечивая жесткость собранной конструкции.
Для дальнейшей подготовки модели к отработке отверстия 16 в боковых пластинах 15 открывают для выпуска сыпучего материала. При этом сформированные слои кровли крутой 10 и пологой 11 частей синклинальной складки начинают опускаться, занимая свое место в модели. Поскольку стенд 1 по-прежнему находится в горизонтальном положении, сформированные слои кровли крутой части 10 опускаются поступательно, а сформированные слои кровли пологой части 11 поворачиваются относительно своего угла. Части 4 и 5 передвижной опалубки и боковые пластины 15 служат направляющими, при этом дополнительная поперечная пластина 14, выполнившая свою функцию, извлекается до окончательного опускания, а ограждение 12, повторяющее размеры зоны нарушения, - после окончательного опускания заформованных слоев кровли крутой 10 и пологой 11 частей синклинальной складки, с последующим заполнением образовавшегося пространства материалом-эквивалентом смятых пород с заданными компрессионными характеристиками и с учетом угла разворота при подготовке к отработке модели.
Далее, с сохранением мест под дополнительные приспособления 13, имитирующие напор недостающего материала-эквивалента, небольшие по размерам боковые зазоры между стендом 1 и опустившимися заформованными слоями кровли крутой 10 и пологой 11 частей синклинальной складки заполняют неструктурированным материалом. Вновь выше опустившихся заформованных слоев кровли крутой 10 и пологой 11 частей синклинальной складки прикрепляют через отверстия 2 и прорези 3 к стенду 1 расположенные с двух его сторон боковые пластины 15, дополняющие опалубку, имеющие форму, учитывающую конечные параметры синклинали и зоны нарушений, и снабженные в нижней части перекрываемыми отверстиями 16. Эти отверстия, будучи вновь перекрытыми, служат для удержания сыпучего материала 17, которым заполняют пространство между боковыми пластинами 15, создавая тем самым ограждение пород кровли. После этого полностью заформованная в устройстве, готовая к отработке модель разворачивается в рабочее положение (фиг. 3, 4).
Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает снижение трудоемкости и повышение производительности при формовке моделей с наличием синклинальных складок за счет снижения количества разворотов стенда при формовке слоев синклинальной складки, а также многообразным и рациональным использованием основных и дополнительных элементов передвижной опалубки.