Способ контроля сжимаемости твердеющих закладочных массивов

 

Изобретение относится к области измерения деформационных свойств твердеющих закладочных массивов. Цель - упрощение и сокращение времени контроля сжимаемости твердеющего мас сива под действием горного давления. В процессе возведения закладочного массива в нем размещают измерительные электроды. Измеряют электрические параметры массива электрохимическими преобразователями. Сжимаемость определяют по корреляционной зависимости Д О,1570 (Р - K/S-IP) при К

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51}4 E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4140013/2?-03 (22} 28. 10.86 (46) 15. 01. 89. Бюл. № 2 (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.А.Мельников, Р.Н.Джумабаев и M.M.Ìàãàóÿíîâ (53} 622.?89(088.8} (56} Авторское свидетельство СССР № 998754, кл. F. 31 С 39/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1105646, кл. F. 21 С 39/00, 1981. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СЖИМАЕМОСТИ

ТВЕРДЕЮИИХ ЗАКЛАДОЧНИХ МАССИВОВ (57) Изобретение относится к области измерения деформационных свойств твердеющих закладочных массивов.

Цель — упрощение и сокращение времени

„„SU„„1451270 А 1 контроля сжимаемости твердеющего массива под действием горного давления.

В процессе возведения закладочного массива в нем размещают измерительные электроды. Измеряют электрические параметры массива электрахимическими преобразователями. Сжимаемость определяют по корреляционной зависимости

Л = 0,1570 (P — К/S Т ) при K = (15 — 11,5} м /л МПа; IP = (5—

25) МПа, где Л- сжимаемость закладочного массива, I Р— разрядный ток преобразователя, P — величина горного давления, S — площадь поверхности электрода, К вЂ” электрохимический коэффициент. Необходимый срок измерения сжимаемости закладочных массивов обусловливается технологией разработки месторождения. 3 ил.

С:

145! 270

Изобретение относится к измерению деформационных свойств твердеющих закладочных массивов и может быть использовано при разработке месторожде- 5 ний полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Цель изобретения — упрощение и сокращение времени контроля сжимаемости твердеющего массива под действием 10 горного давления.

На фиг.1 изображен электрохимический преобразователь, общий вид; на фиг.2 — принципиальная схема измерения; на фиг.3 - взаимосвязь усадки !5 образцов и разрядного тока для раз-. личных давлений P.

Электрохимический преобразователь состоит из полихлорвиниловой трубки

1 диаметром 50 мм, с наружной сторо- 20 ны на которую на диаметрально противоположных сторонах наклеиваются графитовые. стержни 2, внутри трубки с помощью держателей 3 крепится цинковая,трубка 4. 25

Измерение электрических параметров закладки осуществляют по схеме, изображенной на фиг.2. Графитовые электроды 5 — 8 и цинковая трубка 4 через кнопку 9 подключаются поочеред-3О но к микроамперметру 10, имеющему шунт 11.

На фиг.3 изображена корреляционная зависимость между усадкой закладки (данного гранулометрического состава) 35 и разрядным током электрохимического преобразователя I, Последний размещен в закладочной смеси. Корреляционная зависимость получена экспериментально для различных значений 4р горного давления.

Способ осуществляют следующим образом.

В процессе Формирования твердеющего закладочного массива электрохими- 45 ческий преобразователь (фиг.l} размещается в исследуемой среде посредством опускания его в закладочный раствор. От преобразователя электрические провода проводятся к пункту измерения,5p

При производстве замеров проводники подключаются к измерительной схеме (Фиг.2). Результатом измерений является величина эффективного значения разрядного тока Ip, 55

Величину усадки определяют по формуле

Л ** 0,1570 (Р— - Iр)

К м2 при К = (5 - 11,5) — М11а, P = (5 — 25) MIla, где Л - сжимаемость закладочного массива;

I p — разрядный ток электрохимического преобразователя;

Р— величина горного давления;

S - площадь поверхности электрода;

К вЂ” электрохимический коэффициент, Величина изменяется в пределах от

5 до 25 Mila в связи с тем, что глубина разработки подземных рудников находится в пределах 200 — 1000 метров.

Электрохимический коэффициент К изменяется в пределах от 5 до L

11,5 м -Mila/А при изменении марки цемента, применяемого в закладке, от

200 до 500.

С точки зрения электролитических свойств твердеющий закладочный материал представлен в виде матричного электролита, т.е. электролита, находящегося в порах твердого тела, электролитоносителя. Электропроводимость твердой фазы на несколько порядков ниже проводимости электролита, поэтому твердая Фаза считается не проводящей электрический ток. Жидкость в результате действия капиллярных сил не является текучей, но обладает свойствами электролита, в котором отсутствует конвекция. Взаимосвязанность механической и физической структур лежит в основе действия рас- . сматриваемого способа.

Если разместить в таком электролите в процессе его формирования электроды из материалов с различными значениями нормальных потенциалов на электродах возникает ЭДС (электродвижущая сиЛа1, величина которой зависит от вида электродов и электрических параметров твердеющей среды. Измерение разрядного тока осуществляется нажатием кнопки 9. С точки зрения инерционности измерительной системы магнитоэлектрического индикатора (ампервольтметр Ц-4311) следует считать, что отклонение стрелки прибора пропорционально эффективному значению разрядного тока за определенный промежуток времени.

145)270

Н+е-Н и молекул воды

20 р = -DS grad С, 40 (5 — 25) МПа, где

P—

К—

Назначение шунта состоит в том, чтобы получить наибольшее значение разрядного тока, при этом наиболее полно проявляется эффект концентра5 ционной поляризации и повышается информативность измерений. В связи с этим величина шунта должна быть минимальной, при которой чувствительность прибора обеспечивает уверенное фик- 10 сирование замеряемой величины.

Величина электрического тока определяется ходом электрокинетических процессов на графитовом электроде.

Здесь происходит катодное восстановление ионов водорода

2Н О + Оg + 4е - 40Н

При подключении к электродам внешней нагрузки измерительного прибора в результате прохождения тока на границе графитового электрода в первый момент времени будет выделяться водород и ионы ОН. Графитовый электрод обладает весьма малой адсорбционной способностью по отношению к водороду, поэтому активная поверхность З0 электрода экранируется пленкой водорода и дальнейшее протекание тока связано с рассасыванием водорода в порах закладочного материала.

Коэффициент диффузии D, входящий в первый закон Фика, будет зависеть от степени заполнения влагой окружающих пор, поэтому разрядный ток равен где I p — величина разрядного тока;

С вЂ” концентрация регулирующих веществ в рассматриваемом случае пропорциональна влажности закладки; 45

S — - площадь поверхности электрода;

D — - коэффициент диффузии.

Необходимый срок измерения сжимаемости закладочных массивов обуслов- 50 ливается технологией разработки месторождения. Например, при отработке запасов руды во вторичных камерах контроль сжимаемости закладочного массива в заложенных камерах первой очереди показывает эффективность управления горным давлением, т.е. высокая сжимаемость свидетельствует о начале сдвижения налегающих пород и необхо- димости применения более качественной закладки в соседних камерах. Конкрет ные сроки проведения такого контроля в пределах от 1 до. 6 мес.

При отработке руды под охраняемыми объектами сжимаемость твердеющих массивов должна строго соответствовать расчетным нормативам и подтверждаться регулярными экспериментальными замерами через 1-1,5 мес.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ контроля сжимаемости твердеющих закладочных массивов, включающий размещение измерительных элементов в закладочном массиве в процессе его возведения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, C целью упрощения и сокращения времени контроля сжимаемости твердеющего массива под действием горного давления, измерение электрических параметров массива производят электрохимйческими преобразователями, а сжимаемость определяют по корреляционной зависимости

О, 1 570 (P — — I p)

К

S мг при K = (5 — 11,5) — MIIa, сжимаемость закладочного массива; разрядный ток электрохимического преобразователя; величина горного давления; площадь поверхности электро; да; электрохимический коэффициент.

1451270

Ю 40 бО Ю Ф7 7,®га

Фив. 3

Составитель В.Архипов

Техред Л.Олийнык Корректор В.Гирняк

Р едак тор А. Доли нич

Заказ 7045/26

Тираж 449

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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