Способ моделирования процессов при проходке восстающих горных выработок на эквивалентных материалах и стенд для его реализации

Изобретение относится к подземному строительству и испытательной технике, а именно к исследованию рабочих процессов на эквивалентных материалах при строительстве восстающих способом секционного взрывания с частичной отгрузкой.

Известен способ моделирования рабочих процессов на эквивалентных материалах и стенд для его осуществления (Рафиенко Д.И. Системы с магазинированием руды при разработке жильных месторождений. - М.: Недра, 1967. с. 125-129). Способ заключается в том, что модель изготавливают из эквивалентных материалов, а в процессе отработки модели выявляют закономерность перемещения отбитой горной массы в выемочном контуре на стадии выпуска. Стенд для реализации способа содержит камеру для модели, с проемом в нижней части для имитации выпуска.

Недостаток способа и стенда состоит в том, что при моделировании не обеспечивается имитация заполнения отбитой горной массой выработанного пространства послойно в результате отбойки, а также рабочей площадки для крепления на этапе выпуска.

Известен способ моделирования рабочих процессов на эквивалентных материалах и стенд для его осуществления (Ляхов А.И. Технология разработки жильных месторождений. - М.: Недра, 1984. с. 107-112). Способ заключается в том, что модель изготавливают из эквивалентных материалов, а в процессе отработки модели выявляют закономерность перемещения отбитой горной массы в выемочном контуре на стадии выпуска. Способ реализуется стендом, содержащим камеру для модели, с проемом в нижней части для имитации выпуска.

Недостаток способа и стенда состоит в том, что при моделировании не обеспечивается имитация создания магазина послойно в результате отбойки, а также рабочей площадки для крепления на этапе выпуска. Это снижает объем информации при моделировании рабочих процессов строительства восстающих.

Задачей изобретения является расширение объема информации путем обеспечения имитации образования полостей в теле модели с последующей имитацией размещения в полостях несущих элементов без нарушения граничных плоскостей модели.

Достигается это способом моделирования процессов при проходке восстающих горных выработок и устройством для его реализации.

Способ моделирования процессов при проходке восстающих горных выработок на эквивалентных материалах, состоящий в том, что в процессе изготовления модели располагают дополнительную камеру для имитации полости, куда устанавливают приспособление для перемещения эквивалентных материалов на заданное расстояние. Порции эквивалентных материалов, равные объему одной взорванной секции при отбойке, помещают внутрь основной камеры, расположенной над дополнительной камерой, размещенные порции отбитой секции поступают в дополнительную и основную камеры до, тех пор, пока уровень накопленного внутри основной камеры эквивалентного материала не приблизится к отметке положения забоя на расстояние

r=h_ceк,

где: h_ceк - высота секции, затем ведут отгрузку из дополнительной камеры с помощью устройства для перемещения до тех пор, пока расстояние от отметки положения забоя до уровня заполнения основной камеры будет соответствовать условию

r>K_p×h_ceк,

где: К_р - коэффициент разрыхления горной породы, ед., значение подбирается в соответствии с задачами исследований и исходя из практических сведений,

далее каждый раз для крепления восстающего, создают рабочую площадку на навале в основной камере путем отгрузки эквивалентного материала из дополнительной камеры.

Стенд для моделирования рабочих процессов на эквивалентных материалах, содержащий дополнительную камеру, размещенную в теле модели, и приспособления для перемещения в дополнительной камере. Дополнительная камера расположена под основной камерой в горизонтальной плоскости и выполнена с возможностью взаимосвязи с основной камерой, причем, снабжена приспособлением для перемещения эквивалентных материалов в дополнительной камере посредством устройства снабженного держателем, концы которого выведены из дополнительной камеры через прорези на ее стенках для возможности перемещения вдоль ее оси.

Основная и дополнительная камеры стенда выполнены из прозрачного жесткого материала.

Техническим результатом изобретения является расширение объема информации путем обеспечения имитации образования незаполненного пространства в основной камере модели необходимого для размещения отбитой горной массы на стадии отбойки секций в восходящем порядке, а также имитацией положения рабочей площадки для производства работ на навале отбитой горной массы при креплении восстающего сверху вниз, без нарушения граничных плоскостей модели.

Технический результат достигается тем, что способ моделирования рабочих процессов при строительстве восстающего на эквивалентных материалах, состоящий в том, что в процессе работы модели для имитации взрывов секций, согласно изобретению, через верхнее отверстие в основной камере модели поэтапно помещают порцию эквивалентного материала равную по объему одной секции взорванной горной массы, для создания в основной и дополнительной камерах модели навала породы, при этом с почвы дополнительной нижней камеры, имитирующей выработку нижнего горизонта, убирается часть породы, с целью поддержания необходимого объема незаполненного пространства.

Технический результат достигается также тем, что способ моделирования рабочих процессов при строительстве восстающего на эквивалентных материалах, состоящий в том, что по окончании отбойки крайней верхней секции, т.е. засыпки в основную камеру модели объема эквивалентного материала равного объему данной секции, для имитации рабочего процесса по креплению восстающего с поверхности накопленной в контуре строящегося восстающего отбитой горной массы, создается рабочая площадка на необходимой по высоте отметке. Высота каждой следующей рабочей площадки зависит от принятого расстояния между полками лестничного отделения восстающего, удобства производства работ по установке венцов и требований правил безопасности. С целью создания следующей рабочей площадки производится опускание поверхности накопленного в контуре основной камеры эквивалентного материала путем его уборки с почвы дополнительной камеры с помощью погрузочного устройства в количестве кратному его объему.

Технический результат достигается также тем, что стенд состоит из двух камер, при этом, дополнительная камера выполнена из жесткого прозрачного материала с прорезями на боковых стенках, имеет с одного торца закрытый проем, с другого открытый; со стороны которого осуществляется загрузка, перемещение и выгрузка эквивалентного материала, посредством погрузочного устройства в форме ковша, закрепленного на держателе, концы которого выведены из дополнительной камеры через прорези для возможности перемещения вдоль пролета.

На фиг. 1 представлена схема стенда для моделирования рабочих процессов на эквивалентных материалах с учетом высоты секции h_ceк. На фиг. 2 уровень накопленного внутри основной камеры эквивалентного материала с отметкой положения забоя 7 на расстояние r=h_ceк На фиг. 3 выгрузка эквивалентного материала с отметкой положения забоя 7 на расстояние между отметкой положения забоя 7 и уровнем накопленного внутри основной камеры эквивалентного материала.

Стенд для моделирования рабочих процессов на эквивалентных материалах состоящий из верхней основной камеры 1 для имитации строящегося вертикального восстающего с проемами сверху и снизу, служащими для размещения в полости камеры эквивалентного материала 2. Стенд снабжен дополнительной камерой 3 необходимой для погрузки и транспортировки отбитой горной массы. Устройство 4 для имитации погрузочного органа в форме ковша и держатель 5 установлены в дополнительной камере 3 с возможностью перемещения вдоль пролета камеры посредством выведенных через прорези 6 концов держателя 5.

Основная 1 и дополнительная камеры 3 выполнены из прозрачного жесткого материала, имитируют по форме сечения вертикальную и горизонтальную горные выработки соответственно. Размеры в масштабе выбираются в соответствии с задачами исследований. Устройство 4 по форме и вместимости соответствует стандартному типоряду, конкретные размеры подбираются в соответствии с задачами исследований.

Крупность эквивалентного материала 2 подбирается в соответствии с задачами исследований и исходя из практических сведений.

Высота отбиваемой секции h_сек, следовательно, и объем эквивалентного материала равный объему данной секции подбирается в соответствии с задачами исследований и исходя из практических сведений.

Расстояние между горизонтальными полками лестничного отделения восстающего подбирается в соответствии с задачами исследований и исходя из практических сведений.

Для фиксирования отметки положения забоя при имитации процесса отбойки очередной секции и отметки устройства горизонтальных полков крепи при имитации процесса крепления восстающего снаружи по периметру основной камеры 1 производят отметку 7 выполненную из прорезиненного материала с возможностью перемещения вдоль оси камеры.

Изобретение реализуется следующим образом.

В процессе изготовления стенда к камере 1 ориентированной вертикально прикрепляют дополнительную камеру 3, располагая длинной стороной перпендикулярно, таким образом, чтобы нижний проем камеры 1 совмещался с верхним проемом камеры 3. В процессе изготовления в боковых стенках дополнительной камеры 3 на высоте примерно равной половине высоты камеры выполнены две параллельные прорези 6. В дополнительную камеру 3 устанавливают устройство 4 для имитации погрузочного органа в форме ковша, удерживаемое с помощью держателя 5 в рабочем положении. Концы держателя 5 проходят через прорези 6 в боковых стенках камеры.

В процессе моделирования отбойки секций глубоких скважин при строительстве восстающего через верхнее отверстие во внутренний объем камеры 1 поочередно помещают эквивалентный материал 2 порциями равными по объему одной взорванной секции. Для контроля величины необходимого незаполненного пространства с целью свободного размещения при взрыве следующей секции передвигают отметку положения забоя 7 (фиг. 1). Перечисленные операции повторяют до тех пор, пока уровень накопленного внутри основной камеры эквивалентного материала не приблизится к отметке положения забоя 7 на расстояние r=h_ceк, где h_ceк высота секции (фиг. 2). Далее прежде чем насыпать новую порцию эквивалентного материала 2 внутрь основной камеры 1 в дополнительной камере 3 с помощью устройства 4, снабженного держателем 5 производят погрузку, перемещение вдоль тела камеры и выгрузку до тех пор пока расстояние между отметкой положения забоя 7 и уровня накопленного внутри основной камеры эквивалентного материала не достигнет значения, которое находится из следующего неравенства:

r>K_p×h_ceк.

где: К_р - коэффициент разрыхления горной породы, ед., значение подбирается в соответствии с задачами исследований и исходя из практических сведений.

В процессе моделирования крепления, пройденного восстающего с устройством рабочей площадки на навале отбитой горной массы в дополнительной камере 3 с помощью устройства 4 с держателем 5 производят погрузку, перемещение вдоль пролета камеры и выгрузку эквивалентного материала для имитации процесса погрузки с целью опускания уровня, накопленного во внутреннем объеме основной камеры 1 эквивалентного материала 2 (фиг. 3). Объем частичной погрузки кратен вместимости устройства 4 и подбирается таким образом, чтобы уровень накопленного эквивалентного материала в основной камере 1 находился ниже отметки устройства горизонтальных полков крепи 7.

Изобретение позволяет проводить исследования по строительству восстающих в новых условиях: при имитации рабочего процесса отбойки способом секционного взрывания глубоких скважин и погрузкой с имитацией размещения отбитой секции во внутреннем объеме стенда, при имитации рабочего процесса крепления с навала отбитой горной массы с опусканием уровня накопленного эквивалентного материала во внутреннем объеме стенда по мере возведения крепи. Это существенно увеличивает объем информации при моделировании рабочих процессов.