Модель трещиноватого горного массива

 

1. МОДЕЛЬ ТРЕЩИНОВАТОГО ГОР НОГО МАССИВА, включающая фильтрацион ную камеру с трещинами и деформируемый блок из эквивалентного материала отличаю щаяс я тем, что, с целью обеспечения возможности модели рования процесса взаимодействия трещин в деформируемых породах при нагнетании в них жидкости, деформируемый блок расположен за пределами фильтрационной камеры и заключен между опорными плита:ми, при этом модель снабжена жесткими подвижными перегородками между трещинами и пуансонами, воздействующими на деформируемый блок и жестко связанными с перегородками. 2.Модель по п. 1, от.личающ а я с я тем, что перегородки и пуансоны выполнены в виде двух рядов расположенных в параллельных плоскостях попарно соединенных жесткими тягами клавишных элементов, один ряд которых образует перегородку, а второй размещен внутри деформируемого блока. 3.Модель по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения гидравлической связи трещин, на ряд клавишных элементов, образующих перегородку между трещинами , наклеена резиновая диафрагма. 4., Модель по пп. 1 и 2, о т л ичающаяся тем, что, с целью моделирования трещин с неоднородным по длине раскрытием, жесткие тяги клавишных элементов выполнены составными с возможностью регулирования их по длине.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Е 21 С 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3412403/22-03 (22) 24 ° 03.82 (46) 15.08.83. Бюл. Р 30 (72) В.A.Õÿìÿëÿéíåí и A.Â.угляница (71) Научна-исследовательский инсти- . тут строительства угольных и горнорудных предприятий (53) 622.235(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 595506р кл. Е 21 С 39/00, 1974.

2. Лагунов В.A. Исследование влияния деформационного поведения массиsa на процесс тамаонажа трещиноватых горных пород. Дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. Антрацит, 1978 с. 74-78 (прототип). (54) (57) 1 . МОДЕЛЬ ТРЕЩИНОВАТОГО ГОРНОГО МАССИВА, включающая фильтрационную камеру с трещинами и двформируемый блок из эквивалентного материала, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности модели" рования процесса взаимодействия трещин в деформируемых породах при нагнетании в них жидкости, деформируемый блок расположен за пределами

„„gu„„1035216 A фильтрационной камеры и заключен меж" ду опорными плитами, при этом модель снабжена жесткими подвижными перегородками между трещинами и пуансонами, воздействующими на деформируемый блок и жестко связанными с перегородками.

2. Модель по и. 1, о т .л и ч а ющ а я с я тем, что перегородки и пуансоны выполнены в виде двух рядов расположенных в параллельных плоскостях попарно соединенных жесткими тягами клавишных элементов, один ряд которых образует перегородку, а второй размещен внутри деформируемого блока.

3. Модель по пп. 1. и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью р предотвращения гидравлической связи Е трещин, на ряд клавишных элементов, образующих перегородку между трещинами, наклеена резиновая диафрагма.

4.. Модель по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью моделирования трещин с неоднородным по длине раскрытием, жесткие тяги клавишных элементов выполнены составными с возможностью регулирования их .по длине, СЮ

1035216

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к лабораторным исследованиям механизма фильтра" ции жидкостей в трещиноэатых горных породах.

Известна модель пласта с горизонт- 5 тальной трещиной, образованной двумя плоскими блоками в форме секторов (13.

Однако конструкция данной модели не позволяет моделировать деформирование горного массива под действием давления фильтрующейся э трещине жидкости.

Наиболее близкой к изобретению является модель трещиноватого горного 15 массива, включающая фильтрационную камеру с трещинами и деформируемый блок из эквивалентного материала. Б укаэанной модели деформируемый блок изготовлен и помещен в фильтрацион- 2р ную камеру. Зазором между ним и верхней крышкой фильтрационной камеры моделируется трещина естественного горного массива, фильтрующая жидкость.

Первоначальное раскрытие трещины регулируется толщиной прокладок. Деформируемый блок своими баковьми граня" ми жестко прикреплен к боковым стен" кам фильтрационной камеры (2), Недостатком указанной модели является невозможность моделирования процесса взаимодействия -.ðåùèí в деформируемых породах.

Целью изобретения является обеспе" чение возможности моделирования процесса взаимодействия трещин в деформируемых породах при нагнетании в них жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в модели трещиноватого горного массива, включающей фильтрационную 40 камеру с трещинами и деформируемый блок из эквивалентного материала, деформируемый блок расположен за пределами Фильтрационной камеры и заключен между опорными плитами, при этом модель снабжена жесткими подвижными перегородками между трещинами и пуансонами, воздействующими на деформируемый блок и жестко связанными с перегородками.

Перегородки и пуансоны выполнены в виде двух рядов расположенных в параллельных плоскостях попарно соединенных жесткими тягами клавишных элементов, один ряд которых образует пе" регородку между трещинами в фильтрационной камере, а второй размещен внутри деформируемого блока.

На ряд клавишных элементов, обра" зующих перегородку между трещинами э Фильтрационной камере, наклеена ре- 60 зиновая диафрагма. тальная установка модели, разрез; на фиг, 2 — сечение A-A на фиг. 1 на фиг. 3 — сечение Б-Б на Фиг, 1.

Установка состоит из фильтрационной камеры, включающей корпус 1 и две крышки 2 и 3,"верхнего 4 и нижнего 5 ряда клавишных элементов, двух опорных плит 6 и 7, тяговых 8 и опорных 9 болтов, регулировочных муфт 10 и инъекционного устройства. В центре каждой клавиши верхнего ря|да клавишных элементов 4 расположен стержень 11, который вместе с клави.1 шей может перемещаться в вертикальмодели благодаря проточкам 12 в корпусе Фильтрационной камеры. Каждая верхняя клавиша 4 жестко соединена с соответствующей нижней клавишей 5 при помощи четырех тяговых болтов 8, которые попарно соединены между собой двумя регулировочными муфтами 10.

В промежутках между нижними клавишами 5 и опорными плитами 6 и 7 установлен деформируемый блок 13, который состоит иэ двух частей и моделирует межтрещинную горную породу.

Инъекционное устройство состоит иэ инъектора 14, разрезной трубки 15 и вставленного в нее вкладыша 16. Рас крытие радиальных трещин 17, расположенных между верхним рядом клавишных элементов 4 и крышками 2 и 3 корпуса 1 модели, регулируется толщиной прокладок 18. Кроме того, вращением регулировочных муфт 10 можно изменять расстояния между верхними 4 и нижними 5 клавишными элементами, образуя таким образом трещины с неоднородным по их длине раскрытием. С целью предотвращения гидравлической связи трещин через межклавишные зазоры на верхний клавишный ряд 4 и горизонтальные плиты корпуса 1 модели наклепользовать деформируемый блок 13 различной толщины за счет изменения расстояния между верхними 4 и нижними 5 клавишами и между опорными плитами

6 и 7, которые фиксируются в необхо" димом положении на опорных болтах 9

Жесткие тяги клавишных элементов выполнены сбставными с возможностью регулирования их цо длине.

На фиг, 1 представлена эксперименном направлении относительно корпуса ена тонкая резиновая диафрагма 19.

Конструкция модели позволяет исгайками 21, и проводить эксперименты на одной трещине за счет установки вкладыша 16 с укороченным вертикальным пазом 20, который пропускает нагнетаемую жидкость только в верхнюю трещину.

Экспериментальная установка модели работает следующим образом.

Нагнетаемая жидкость под давлением через инъектор 14 и вертикальный паз 20 вкладыша 16 поступает в радиальные трещины 17, В трещине с большим раскрытием вследствие ее большой проницаемости падение давления по длине потока жидкости происходит бо,103531

3 лее медленно, ид и ж кость распростра- чи результирующего внутритрещинного ения жидкости на него при помоняется вдоль р т ещины на большее рас- давлени силовых устройств, выполненных, тояние, чем в рещ т ине с меньшим раск- щи силов нап имер в виде двух рядов попарно рытием. Вслед ствие, этого на верхние наприме

4 ейст" соединенных жесткими тягами клавишных и нижние поверхности клавиш 4 дейст- соедине я азличной величины. 5 элементов. вуют давления разл

Кроме того, предлагаемая модель

Равнодейстэукщ у ее силие этих давлее 4 пе дается поэволяе эволяет регистрировать изменение ний на каждой клавиш ре на соответствую- раскрытия т рещин по длине потока на тяговыми болтами 8 на и в них жидкости за счет и 5 которые сжима- гнетаемо в щие нижние клавиши

I0 обеспечения воэможности измерения ют верхнюю или ли нижнюю часть деформимещений верхних клавишных элементов руемого блока 13 и пе емещаются вмес- смещени р и помощи датчиков перемещения. те с верхними клавишами 4 в направле- при п ей силы,. Предлагаемая модель по сравнению нии действия равнодействующей силы,. р я ве хних клавиш с известно такж и е позволяет модели B результате. смещения верхних т ещины с неоднородным по их т ин 17 по длине пото- 5 Ровать трещи ., 4 раскрытие трещин

° длине раскрытием благодаря возможli ,ка жидкости в них изменяется и фикси. ности регулирования жестких тяг кларуется во време д ни атчиками перемешных элементов по длине. щения 22. Д авление по длине потока ви т - Исследование процесса вэаимодейнагнетаемой жидкости р т в т ещинах рея ин позволяет усовершенстется манометрами 23 или дру- ствия трещин по .гистрируется ма бо- 2О вовать расчетные методы по определегими кон ро т льно-измерительными при онию давлений нагнетания и радиусов рами ° модели распространения нагнетаемых жидкосП лагаемая конструкция модели ред срав- тей вокруг скважины, что в, свою

: трещиноватог р о ro ного массива по р позволяет исследо- очередь, едь позволяет например, приметехнологии TBMIIGBMpoBBHRR

1 ствия трещин нительно к вать процесс взаимодействи рещ ие коэффициенты запо одах при нагнета- снять существукицие коэ в деформируемых поро х ж костей за счет располо- паса при назначении количества тампо нии в них жидкосте е" нажных скважин и расхода тампонажных жения деформируемого блока эа пределами фильтрационной камеры и переда- материалов. иг.

1035216

ФигЗ

Составитель Л.Березкина

Редактор Л,Повхан Техред В.Далекорей Корректор М. Демчик, Заказ 5780/30 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб.,д. 4/5>

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул Проектная, 4