Способ определения выщелачиваемости контактных зон шахтных изоляционных сооружений

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности определения параметров процесса выщелачиваемости контактных зон. Изготавливают образцы, моделирующие контактные зоны. Регулируют расстояния между контактными зонами, ориентируют их контактную плоскость в пространстве в соответствии с расположением контактной плоскости моделируемого участка сооружения. Производят фильтрацию флюида через образцы и определяют изменение зазора между .контактными плоскостями по длине образца , химического состава и температуры флюида. Рассчитьшают показатель режима движения флюида п и определяют проницаемость К по формуле К Q/a л|Р/1, где а - протяженность зазора; Q - расход флкжда; Р - перепад давления через образец} 1 - длина образца . О выщелачиваемости контактных , зон судят по изменению проницаемости. Изобретение обеспечивает повышение степени подобия моделирования и надежности определения параметров процесса выщелачиваемости контактных зон. 7 ил. с (Л

СОКИ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

gg 4 E 21 С 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СИИДЕТЕЛЬСТВУ (2 l ) 4212798/22-03 (22) 12.03.87 (46) 30.11.88, Бюл. 11 44 (7l) Всесоюзный научно" исследовательский и проектный институт галургии (72) О.S.Êîâàëåâ, Г.П,Хавротин, В.В.мезенцев, Л.Н.Июсель и Г.В.Лексина (53) 622.317.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1104373, кл. 0 01 И 1/00, Е 21 С 39/00, 1983 °

Авторское свидетельство СССР .У. 715794, кл. Е 2) С 39/00, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫН1ЕЛАЧИВАЕИОСТИ КОНТАКТНЫХ ЗОН ШАХТНЫХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности определения параметров процесса выщелачиваемости контактных зон. Изготавливают образцы, моделируЯ0„„144166 А 1 ющие контактные зоны. Регулируют расстоянияя между к Онт ак тнымн зонами g ориентируют их контактную плоскость в пространстве в соответствии с рас" положением контактной плоскости моде" лируемого участка сооружения. Производят фильтрацию флюида через образцы и определяют изменение зазора между .контактными плоскостями по длине образца, химического состава и температуры флюида. Рассчитывают показатель режима движения флюида и и определяют проницаемость К по формуле К

nã—

= Я/а 1Р/1, где а — протяженность зазора; Q — расход флюида; P — перепад давления через образец, 1 — длина образца. О выщелачиваемости контактных эон судят по изменению проницаемости.

Изобретение обеспечивает повышение степени подобия моделирования и надежности определения параметров процесса выщелачиваемости контактных зон. 7 ил.

1441067

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для исследования процессов выщелачивания контактных.эон шахтных изоляционных сооружений (перемычек, крепей и др.), преимущественно иа калийных и каменно-соляных рудниках.

Цель изобретения — повышение точности определения параиетров процес- 10 са выщелачиваемости контактных эон шахтных изоляциоиных сооружений.

На фиг.} и 2 показан общий вид образцов, предназначенных для исследования выщелачиваемости контактных 15 эон; на фиг.З вЂ” пространственная ориентация образца, где о}. — угол наклона контакта в плоскости торца; р угол наклона образца", на фиг.4 — общий вид глухой изоляционной солебетонной перемычки, возведенной в соляных породах (выработка, в которой возведена перемычка, имеет уклон 1 о

21 ); на фиг. 5 — ориентация образцов в установке для определения вы- 25 щелачиваемости соответствующих участков натурного сооружения (фиг,4), о о

Х aL }80 ; /»= 21 - участок у кровли; ХХ о = 90, I» 2} - участок у стенки выработки; ХХХ eC 0 ; P = о

2} — участок у почвы выработки; на фиг.б " график изменения козффи циента проницаемости в процессе выщелачивания контактных зон; на фиг.7— график зависимости коэффициента проницаемости в процессе вьпцелачивания контактных зон солебетонной перемычки.

Способ реализуется следующим образом. 49

В месте предполагаемого возведения изоляционного сооружения выбуривается керн горных пород диаметром . 30 - 100 мм. Для изучения выщелачиваемоети трещиноватых пород керн рас- 4э калывается но образующей, устанавливают жесткие калиброванные вставки

1 е размерами, моделирующими реальные трещины, и изолируют боковую поверхность эластично-упругими прок- ц ладками 2 (фиг.1). После чего, в соответствии с пространственной ориентацией исследуемых трещин, образец фиксируют в установке. Для исследования выщелачиваемоети контактных зон изоляционных сооружений, например, солебетон-породы, выполняют аналогичные приемы, отййчающиеся тем., что образец выполняют:иэ двух частей — породы 3 и солебетона 4 (фиг.1)., Выполненный образец фиксируют в установке в соответствии с пространственным расположением исследуемого участка натурного сооружения (фиг.3, 4,5), регулируют расстояния между контактными зонами, ориентируют их контактную плоскость в пространстве в соответствии с расположением контактной плоскости модулируемого участка сооружения. После этого через образец пропускают флюид, например, для гидроизоляционных сооружений воду, соответствующей минерализации и температуры. Но мере исследований измеряют изменения зазора (расстояния) между контактными плоскостями Р по длине образца, химического состава н температуры флюида.

Процесс растворения, s частности, солянык пород сопровождается поглощением тела (эндотермическая реакция).

Так, значение интегральной теплоты растворения хлорида калия составляет около 4,2 ккал/моль, хлорида натрия — 0,8 ккал-моль.

Таким образом, независимые измерения параметров hh -изменения зазора (расстояния) между контактными плоскостями; hp - приращение концентрации и gt " изменение температуры флюида позволяют произвести независимые расчеты растворяемого вещества контактных зои, т.е. повысить степень точности определения параметров вьпцелачиваемости.

Затем рассчитывают показатель режима движения флюида

Хй РФ }R Р2 п (1)

Ха О, -1y 0< и по формуле к = — - — — (2) и Гг»" а где и — показатель режима движения

Флюида, } с пс 2; а — протяженность зазора, м;

0 — расход флюида, мэ/с;

Р— перепад давления через образец, Па;

1 " длина образца, м определяют проницаемость образца в процессе выщелачивания К-. Сущность данной формулы заключается в определении удельного расхода флюида, т.е. количество фильтрующегося флюида при единичных параметрах контакта Гр Н о(О ) оg(3) 15

Задают необходимый напор, соответ55 ствующий гидро статическому давлению на моделируемое сооружение (P-4,0МПа).

Определяют по формуле (1) режим движения жидкости через образец и рас3 144106 ной зоны (протяженность зазора 1 и; длина образца 1 м) и перепада давлеа ния l кгс/м . Использование указанной формулы позволяет оценивать про5 ницаемость образцов различных размеров и при различных напорных показателях.

Кроме этого, появляется возможность параметры проницаемости и выще- 10 лачиваемости, полученные на образцах (моделях), переносить на натурные сооружения, т.е. где g — проницаемость натурного соН оружения; (1+ Т } — параметры процесса выщелачиваемости; Ко -.начальный коэффициент проницаемости; P — периметр сооружения, м; Ь " толщина сооружения, м.

Таким образом, использование разработанной формулы обеспечивает не только количественную оценку процессов выщелачивания, но и возможность обоснованного перехода к расчету вы" щелачиваемости натурных сооружений-и обоснованию основных их параметров, Hp и м е р 1. Для изучения параметров процесса влаго-воздушного выщелачивания контактных зон изоляционных солебетонных перемычек, возводимых в горных выработках калийных рудников отбирались керны горных пород

Э

35 диаметром 90 мм и изготавливались образцы контактных зон солебетон-породы (фиг.1), имеющие параметры: 1 оС

0о о1 = 0 — контакт у почвы (выра° )/ о ботка горизонтальная); 2 о = 90, p = о

0 — контакт у стенки; 3 oC = 180

P = 0 — контакт у кровли. Изготовленные образцы соответствующим образом ориентировались s пространстве в установке. Подавался через образцы флюид, в данном случае, влажный воздух и исследовался процесс влаго-воздушного выщелачивания контактных зон.

Показатель движения флюида составил

n = 2, т.е. течение флюида турбулентное. Рассчитанный показатель и ввели в формулу по определению коэффициента проницаемости. На фиг.б представлен график изменения коэффициента проницаемости в процессе выщелачивания о о контактных зон: I K = 180, P = 0

II oC = 90, = О, III — о = 0

P = 0 . На фиг.7 представлен график зависимости коэффициента (средневзве7

4 шенный по периметру} проницаемости в процессе выщелачивания контактных зон солебетонной перемычки, сооруженной в горной выработке, пройденной комбайном ПК-8М: кривая — по данным лабораторных исследований и точки — по данным натурных исследований, Представленный график описывается функцией вида

К-„= К, (1 +У". }, где, % — параметры процесса выщелачивания, соответственно составляют 0,043 и 0,918; К вЂ” начальный коэффициент проницаемости К =2,1 5 о р о

v10 м /кгс " с, c. — продолжительность процесса влаго-воздушного выщелачивания, суток.

Представленное на фиг.7 сопоставление теоретических (лабораторных) данных и результатов натурных исследований свидетельствует о достаточно высокой степени точности данного способа.

Пример 2. Для изучения процессов выщелачиваемости контактных зон гидроизоляцнонных сооруженийглухих перемычек предлагаемым способом отбираются керны и изготавливаются образцы, моделирующие контактные зоны "бетон-сильвинит".

Из опыта эксплуатации гидроизоляционных сооружений на калийных рудниках известно, что вследствие седиментационных процессов и усадки бетона на контакте порода-.бетон могут возникнуть зазоры 0,1-1,0 мм.

В образцах устанавливаются жесткие калиброванные вставки высотой

h < = 0 1; Ь = 0 5; Ь. = 1 0 мм, После изоляции боковой поверхности образец с соответствующей пространственной ориентацией (моделирование пространственного расположения контактных зон натурных сооружений) устанавливают в кернодержатель испытательной установки и подают флюид, в данном случае слабоминерализованный рассол КС1, NaC1 с температурой и концентрацией соответствующими натурным условиям для данного примера t

13 С; p = 90 г/л.

1067 6 ние образцов, моделирующих контактные эоны, фильтрацию через них флюида и определение его расхода, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров процесса выщелачиваемости контактных зон, регулируют расстояния между контактными зонами, ориен1О тируют их контактную плоскость в пространстве в соответствии с расположением контактной плоскости моделируе-, мого участка сооружения, в процессе

Фильтрации флюида определяют измене

1б ние зазора между контактными плоскостями по длине образца, химического состава и температуры флюида, после чего рассчитывают нокаэатель режима движения флюида и определяют проница2О емость, по формуле

Формула изобретения

ЗО

5 )44 считывают начальный коэффициент проницаемости Кд.

Затем периодически в.процессе выщелачивания измеряют g-„, Р-,, tn, p

3 . Оо измеренным значениям определяют 4й, Ьр, g3 и по формулам рассчитывают количество выщелачиваемого щества (m 4 ° ш шэ ° определяют ко зффициент проницаемости К в процессе выщелачивания контактных зон и по ,его изменению судят об интенсивности процесса.

Способ обеспечивает повышение степени подобия моделирования и надежности определения параметров процесса выщелачиваемости контактных зон изоляционных сооружений. Использование результатов определений позволяет производить научно-обоснованные расчеты основных параметров изоляционных сооружений, предрассчитать интенсивность процессов выщелачиваемости и разработать необходимые мероприятия по предупреждению аварий-. ных водопритоков через сооружения.

Способ определения выщелачиваемости контактных эон шахтных изоляционных сооружений, "включающий изготовле-! где а — протяженность зазора, м; и - показатель режима движения

ФлюидаР

Q - расход флюида, м /cР - перепад давления через образец, Па;

3. — длина образца, м, а о выщелачиваемости контактных эон судят по изменению проницаемости.

14410б7

3441067

1441067

Враку уктуа прцый, суток

44е. 7

Составитель И.Тупысев

Редактор И.Сегляник Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай, Заказ,6258/36 Тираж 459 Подписно е ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4