3. Техника физического моделирования выпуска руды под обрушенными породами.
На объемном стенде воспроизводят блок или его часть. Днище блока выполняют в соответствии с линейным масштабом обычно из песчано-парафиновой или песчано-гипсовой смеси, часто из дерева. Трение отбитой руды на контактах с породами лежачего и висячего боков и по плоскости забоя имитируют покрытием стенок модели (обычно деревянных) рудной крошкой, наносимой на покрытые клеем поверхности, или покрытием их наждачной шкуркой. Передняя стенка модели делается прозрачной из обычного или органического стекла (используют сочетание, чтобы исключить царапины).
Моделирование выполняется как на эквивалентных материалах (семена растений, дробленая или резаная пластмасса и др.), так и на материале натуры, т. е. на дробленой руде. Чтобы исключить наличия и влияния большого количества пылеватых частиц при применении в качестве материала – дробленой руды, ее фракционный состав, (иногда с учетом до 35 % рудной мелочи), заменяют размером среднего куска по развалу, уменьшенному согласно масштабу моделирования. Считается, что при таком подходе моделирование осуществляется на эквивалентных материале, поскольку кинематика процесса не зависит от его объемной массы, а всецело определяется кусковатостью. Согласно принятым методологическим принципам подбирается эквивалентный материал. Часто принципы подбора материала и сама методика проверяются по функциональной сходимости.
Для фиксирования положения фигуры выпуска в пространстве используют марки (из дерева или пластмассы), которые укладываются в формируемых слоях согласно проекту.
Разделение материала на руду/ породу осуществляется по-разному: по крупности, по окраске, по наличию магнитных свойств, по растворимости и др.
В. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ (УГД)
Исследование процессов, происходящих в горном массиве осуществляется в натурных условиях путем организации производственных наблюдений и в лабораторных условиях методами физического моделирования: 1). на эквивалентных материалах, 2). центробежным моделированием или 3) оптическим моделированием.
В первых двух случаях теоретической основой является условие соблюдения подобия Ньютона: – либо подбором эквивалентного материала, либо помещением модели в поле центробежных сил. В третьем используется эффект поляризации оптически активных материалов в напряженном состоянии. Наиболее распространенным при решении проблем УГД применяется метод эквивалентных материалов, предложенный Г. Н. Кузнецовым в 1936г.
Подбор механических характеристик эквивалентного материала, обеспечивающего подобие механических процессов в модели, должен производиться по формуле:
,
где Nм ,Nн – механические характеристики, соответственно, для модели и для натуры,
l м , l н,м, н – линейный размер и плотность материала, соответственно, модели и натуры.
По этой формуле пересчитываются для модели предел прочности на сжатие, на растяжение, модуль упругости и др. Коэффициенты Пуассона должны быть равными для модели и натуры. Масштаб времени должен быть равным корню квадратному из линейного масштаба.
Кроме осуществления подобия в материалах, необходимо удовлетворить требованию геометрического подобия элементов модели и натуры и требованиям подобия начального состояния и граничных условий в модели и натуре. В строении материалов модели должны найти отражение также структурные особенности пород – слоистость, кливаж, поверхностные отдельности, трещиноватость и т. д. Состав подбирается экспериментально.
Основным компонентом эквивалентного материала является чистый кварцевый песок. Для добавок, придаюших материалу хрупкость или вязкость, используют молотую слюду, тальк, мел, глину. В качестве вяжущего применяют парафин, вазелин, гипс.
На рис 10 и 11 показаны: общее устройство стенда и один из вариантов измерительной аппаратуры.
Рис. 11. Лабораторные стенды: а) – плоский неподвижный, Рис10. Измерительная аппаратура, используемая
б) – плоский поворотный; 1 – модель пластов горных пород, при исследовании процессов УГД в эквивалентных
2 – рама стенда, дополнительная пригрузка модели; материалах: а) – шкаловый микрсоскоп; б) – спарен
поворотное устройство. ные шкаловые микроскопы; в) – микродинамометр: 1 – клей, 2 – угольные мембраны, 3 – омеднение мембраны, 4 – измерительная электрическая сеть
Кроме плоских стендов используются также объемные, особенно при решении вопросов УГД в условиях разработки мощных крутопадающих месторождениях.
3. ПРОБЛЕМАТИКА ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКИ
А. ВЗРЫВНАЯ ОТБОЙКА РУДЫ
1. Оценка взаимосвязи крепости руды и энергетических затрат и качества дробления руды при отбойке.
2. Оценка влияния трещиноватости на параметры и показатели дробления руды взрывом
3. Оценка влияния забойки на параметры и показатели отбойки
4. Оценка взаимосвязи периода замедления и параметров отбойки при качественном дроблении руды взрывом.
5. Оценка влияния масштаба взрыва на качество дробления руды при отбойке
6. Оценка влияния калибра зарядов на показатели отбойки руды взрывом
7. Оценка влияния воздушных промежутков в заряде на качество дробления руды
8. Оценка влияния параметров и сетки расположения зарядов на расходные показатели и качество дробления руды при отбойке.
9. Оценка влияния удельного расхода ВВ на качество дробления руды
10. Оценка параметров взрыва на качество оконтуривания при отбойке
11. Оценка влияния конструктивных особенностей зарядов на качество дробления руды взрывом
12. Оценка факторов, определяющих сейсмическое воздействие взрыва на несущие конструктивные элементы блока.
13. Оценка факторов, определяющих воздействие УВВ на выработки блока.
14. Оптимизация параметров отбойки на компенсационные камеры
15. Оптимизация параметров отбойки «в зажиме»
Б. ВЫПУСК РУДЫ ПОД ОБРУШЕННЫМИ ПОРОДАМИ
1. Сравнительная оценка эффективности торцового и донного точечного выпуска по показателям полноты и качества извлечения руды.
2. Сравнительная оценка эффективности торцового и донного линейного выпуска руды по показателям полноты и качества извлечения руды.
3. Оптимизация параметров и режима площадного выпуска при применении ВДПУ.
4. Оценка эффективности выпуска руды под крупными блоками
5. Оценка эффективности режимов выпуска руды при наличии крупноблочных породных включений.
6. Оценка эффективности линейного выпуска руды из очистного пространства ромбоидальной формы.
7. Оценка эффективности отдельных технических решений на выпуске руды (опытная проверка эффективности ряда авторских свидетельств).
В. УПРАВЛЕНИЕ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКЕ
Опытная проверка ряда авторских свидетельств и отдельных технических решений по управлению горным давлением с поддержанием очистного пространства в статическом состоянии и обрушением налегающих пород (по инициативе студентов или предложению руководителя).
ЛИТЕРАТУРА
1. Н. Ф. Замесов. Применение теории подобия и размерности при моделировании процесса дробления пород взрывом. В кн. Проблемы механизации горных работ. М.: Изд. АН СССР. 1963.
2. Новая технология и системы подземной разработки рудных месторождений. М.: Наука, 1965.
3. И. Д. Насонов. Моделирование горных процессов М.: Недра, 1969. 204 с.
4. Г. М. Малахов и др. Теория и практика выпуска обрушенной руды. М.: Недра,1968. 311с.
5. В. В. Куликов. Совместная и повторная разработка рудных месторождений. М.: Недра,1972. 328 с.
6. Г. Н. Кузнецов и др. Моделирование проявлений горного давления. М.: Недра, 1968.280 с.
7. В. М. Иванцов. К выбору оптимальных параметров скважинной отбойки руды с использованием теории размерностей и методов моделирования. Автореферат канд. диссертации.1969.
8. В. В. Кравцов. Исследование технологии отработки целиков с торцовым и секционным выпуском руды. Автореферат канд. диссертации. 1974.