Способ контроля плоскости гидроразрыва горных пород

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТИ ГИДРОРАЗРЫВА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий подачу в зону разрыва электропроводящей жидкости, в котор ую вводят электрод, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения плоскости гидрораэрыва, между электропроводящей жидкостью и буровым станком, которым бурят контрольные скважины, измеряют сопротивление , по изменению которого определяют моменты прохождения к нтpoльными скважинами трещины гидроразрыва, расстояния от трещины до открытой поверхности массива в разных точках и определяют плоскость гидроразрыва горных пород.

(19) (11) СОВХОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) С 01 У 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Щ(щ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ .СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3576214/18-25 (22) 12.04.83 (46 ) 30. 08. 84. Бюл. М 32 (72 ) Н.Г. Кю и О.И. Чернов (71) Институт горного дела Ордена

Ленина СО AH СССР (53) 550.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 959008, кл. 0 "1 V 3/18, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР

9 991188991188, кл. 0 01 V 3/18,,1982 (прототип). (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТИ

ГИДРОРАЗРЫВА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий подачу в зону разрыва электропроводящей жидкости, в которую вводят электрод, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения плоскости гидрораэрыва, между электропроводящей жидкостью и буровым станком, которым бурят контрольные скважины, измеряют сопротивление, по изменению которого определяют моменты прохождения контрольными скважинами трещины гидроразрыва, расстояния от трещины до открытой поверхности массива в разных точках и определяют плоскость гидрораэрыва горных пород.

1111121

Изобретение относится к технике контроля параметров разрыва горных пород и предназначено для опреде. ления плоскости раскрытия трещины, создаваемой гидрораэрывом через сква. жину.

Известен способ контроля площади зоны разрыва горных пород, где в.. скважине по обе стороны зародышевой трещины устанавливают электроды, замеряют между ними сопротивление, по изменению которого судят об изменении эоны разрыва горной породы f13 .

Этот способ можно применять при условии, если электропроводность горных пород значительно больше электро15 проводности среды внутри трещины. Он не позволяет контролировать пространственное положение плоскости гидроразрыва горных пород.

Наиболее близким к предлагаемому 20 является способ, согласно которому поданную в зону разрыва жидкость возбуждают источником переменного напряжения и одновременно измеряют между жидкостью в трещине и разными точка- 25 ми. массива на его открытой поверхности величину тока смещения, по которой.судят о форме и размерах зоны гидроразрыва горных пород (21.

Этот способ предназначен для конт-gp роля указанных параметров трещины, расположенной параллельно открытой поверхности массива. Контроль за плоскостью гидрораэрыва можно осуществлять лишь освенным путем и поэ- 35 тому он имеет низкую точность. Реализация способа требует применения специального оборудования. Необходи,мб затрачивать большую энергию на возбуждение жидкости в трещине, что в условиях шахт и рудников, опасных по газу, пыли или внезапным выбросам, требует обеспечения особых мер техники безопасности.

Целью изобретения является повыше-. ние точности определения пространст- 45 венного положения плоскости гидрораэрыва горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля зоны гидроразрыва горных пород, включающе-50 му подачу в зону разрыва электропроводящей жидкости, в которую вводят электрод, между электропроводящей жидкостью и буровым станком, которым бурят контрольные скважины, измеряют 55 сопротивление, по изменению которого . определяют моменты прохождения контрольными скважинами трещины гидроразрыва, расстояния от трещины до открытой поверхности массива в разных точ-60 ках и определяют плоскость гидроразрыва горных пород.

На чертеже показана схема прове. дения контроля плоскости гидроразрыва горных пород. - 65

Приняты следующие обозначения: массив 1 горных пород, скважина 2, зародышевая щель 3, пакер 4, труба 5, трещина б, .электрод 7, провод 8, измеритель 9 сопротивления, проводник 10, буровой станок 11, буровая коронка 12, герметиэатор 13 °

При выполнении гидрораэрыва в массиве 1 бурят скважину 2, в которой создают зародышевую щель 3 и устанавливают пакер 4. В зародышевую щель через трубу 5 подают жидкость под давлением, при котором происходит гидроразрыв с образованием трещины б.

Для контроля за плоскостью гидроразрыва в зародышевую щель вводят электрод 7,который через. провод 8 подключают к измерителю сопротивления 9, l второй электрод которого подсоединяется через проводник 10 к буровому станку

11. В разных точках массива бурят контрольные скважины и одновременно измеряют сопротивление между электропроводящей жидкостью и буровым станком 11. По резкому уменьшению сопротивления определяют моменты прохождения буровой коронкой 12 трещины б, расстояния от трещины до .открытой поверхности массива и определяют плоскость гидроразрыва. При бурении каждой из последующих контрольных скважин, предыдущую герметизируют, например, пакером, чтобы через нее не вытекала из трещины подаваемая жидкость °

Если в скважине 2 остается труба 5, то ее можно использовать вместо электрода 7.

Предлагаемый способ основан на резком изменении сопротивления между электропроводящей жидкостью и буровым станком при прохождении буровой коронки трещины гидроразрыва, на определении координат как минимум трех точек поверхности трещины, на воэможности по известным координатам трех точек определять пространственное положение плоскости.

Известно, что уравнение плоскости, .проходящей через данные точки pi

У ) Р2 (Х2 у 7- ) Р

Х, уз, я. ), не-лежащие на одной прямой, имеет вид:

У< Ь< 1 Е< Х< 1 << Y< < Х< Ул Г<

Уф 2a Kz Х 4 + Хз (q1 Z- Х (, ц

Ъаъ4 ЕъХъ1 (Хъъ4 Хъ Ъяз

Если одну из плоскостей, например

Е, совместить с открытой поверхностью горных пород, то два значения координат каждой из точек уравнения, в данном случае (у,<, у„ ), (М, у ), (Мь, У ), определяются непосредственными измерениями на открытой поверхности массива. Для определения третьего значения точек(Е<, Kq, K>) необходимо из точек с координатами (V„,у<, 1111121

Составитель Е.Поляков

Редактор М.Недолуженко Техред Т.Маточка. Корректор О.Луговая

Заказ б305/37 Тираж 710 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

01 (4, У, О), (э, У., 01 восстановить перпендикуляры к открытой поверхности массива и определить расстояния до плоскости трещины.

Практически, определение укаэан.ных расстояний осуществляется буре(х,, У,, 0), 0, (Ó, У, 01, перпендикулярных к открытой поверхности массива скважин, до пересечения с трещиной гидроразрыва. В совокупности действий, направленных на определение моментов пересечения этих скважин с контролируемой трещиной, и состоит отличительная особенность разработанного способа от известных. При контакте буровой коронки 12 с электропроводящей жидкостью образуется замкнутая электрическая цепь: измеритель 9 сопротивления, провод 8, электрод 7, электропроводящая жидкость в трещи- 2р не 6, буровая коронка 12, буровой станок 11, проводник 10, измеритель

9 сопротивления, условие .применимости предлагаемого способа заключается в том,чтобы сопротивление указан- 25 ной замкнутой цепи было меньше кажущегося сопротивления горных пород на исследуемом участке массива т.е чтобы в момент образования этой замкнутой цепи измеритель сопротивления Зр четко фиксировал уменьшение сопротивления.

Основное достоинство способа заключается в том, что он прост в реализации, точен, определяет моменты про-З5 хождения дополнительных скважин только той трещины, за которой осуществляется контроль. В отличие от известных предлагаемый способ не

1 реагирует на прохождение контрольными скважинами естественных трещин, 4Р в которые не попадает электропроводящая жидкость.

Точность способа обеспечивается прямым измерением определяемых величин. Лля его реализации в условиях 45 шахт и рудников, опасных по газу, пыли или внезапным выбросам достаточно наличия комбинированного прибора

1J 4382. Особых мер техники безопасности не требуется. Кроме этого, способ может применяться без отключения высоконапорной системы подачи жидкости н рабочую скважину.

Способ реализован на породах из песчаника и гранита на карьере. Гид1 (роразрыв осуществлен на расстоянии

10 м относительно открытой поверхности массива горных пород. В трещину закачивался водный раствор поваренной соли с добавлением красителя < с целью визуального определения поверхности трещины после ее обнажения).

Сопротивление измерялось между трубой, по которой подавалась жидкость, и станком, которым бурили контрольные скважины. В качестве измерителя сопротивления использовался комбинированный прибор Ц 4382. Сопротивление при прохождении буровой коронки контролируемой трещины уменьшалось на два порядка. Точность определения расстояния берегов трещины до открытой поверхности массива в заданных точках обуславливалось в основном де. формационными особенностями колонны буровых штанг. Абсолютная погрешность не превышала 0,2 м.

Информация о пространственном положении плоскости трещины гидрораэрыва используется для оценки характера напряженного состояния массива, решения таких практических задач, как выбор рациональных схем дегаэации угольных пластов и управления кровлей. От правильного ведения работ по гидрораэрыву зависит безопасность добычи полезных ископаемых подземным способом.

Эффект от применения предлагаемого способа прежде всего носит социальный характер, связанный с со ранением жизни и оборудования от динамических проявлений горного массива.

Он разработан с целью внедрения в горную промышленность гидродинамической стратификации монолитных прочных пород, например способа управления труднообрушающейся кровлей.