5.4. Физическое моделирование проявлений
ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Исследование процессов, происходящих в горном массиве осуществляется 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:
,
Nм ,Nн – механические характеристики, соответственно, для модели и для натуры,
l м , l н,м, н – линейный размер и плотность материала (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, придающих материалу хрупкость или вязкость, используют молотую слюду, тальк, мел, глину. В качестве вяжущего применяют парафин, вазелин, гипс.
Кроме плоских стендов используются также объемные, особенно при решении вопросов УГД в условиях разработки мощных крутопадающих месторождениях.
ПРОБЛЕМАТИКА ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКИ
(для выполнения индивидуальных и групповых работ)
А. ВЗРЫВНАЯ ОТБОЙКА РУДЫ
1. Оценка взаимосвязи крепости руды и энергетических затрат и качества дробления руды при отбойке.
2. Оценка влияния забойки на параметры и показатели отбойки
3. Оценка влияния калибра зарядов на показатели отбойки руды взрывом
4. Оценка влияния параметров и сетки расположения зарядов на расходные показатели и качество дробления руды при отбойке.
5. Оценка влияния удельного расхода ВВ на качество дробления руды
6. Оценка параметров взрыва на качество оконтуривания при отбойке
7. Оценка влияния конструктивных особенностей зарядов на качество дробления
8. Оптимизация параметров отбойки на компенсационные камеры
9. 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.
3. Оптимизация параметров и режима 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.
Вопросы для самоконтроля знаний
|
1. |
Чем отличается эксперимент от наблюдения |
|
2. |
В чем отличие лабораторного эксперимента от промышленного |
|
3 |
Три вида механического подобия |
|
4. |
Условие подобия при моделировании взрыва на эквивалентных материалах |
|
5. |
Идея полупромышленного моделирования отбойки |
|
6. |
Идея полупромышленного моделирования выпуска руды |
|
7. |
Состав эквивалентного материала при моделировании отбойки |
|
8. |
Состав эквивалентного материала при моделировании выпуске руды |
|
9. |
Состав материала при моделировании проявлений горного давления |
|
10 |
В чем различие известных подходов при моделировании выпуска руды |
Термины и понятия
|
Эксперимент |
Критерии подобия |
Моделирование |
|
Эквивалентный материал Геометрическое подобие |
Полупромышленное моделирование |
Методика моделирования Динамическое подобие |
|
Кинематическое подобие |
Физическая модель |
Наблюдение |