Стенд для исследования процесса разрушениямерзлых пород

 

42I772

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОР КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалмстммеских

Республик (61) Зависимое от dBT. свидетельства— (22) Заявлено 09.10.72 (21) 1837515/22-3 (51) Ë1.Кл. Е 21с 37/18

Е 02(5/30

E 21с 23/00 с присоединением заявки ¹â€” т ас/дарственный комитет

Совета Министров СССР па делам иэооретений и аткрытий (32) Приоритст—

Опубликовано 30.03.74. Бюллетень М 12

Дата опубликования описания 16.12.74 (53) УД! 622.243.94:

:622.233.051. . 77 (088.8) 1--Д. Б. Некрасов и П. A. Туулас (<ÐI:., Ленинградский горный институт им. Г. В. Плеханова (72) Авторы изобретения (71) Заявите ь (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ

МЕРЗЛЫХ ПОРОД

Известен стенд для исследования процесса разрушения мерзлых пород, в котором предусмотрены емкость для размещения породы, холодильник для ее замораживания и породоразрушающий рабочий орган, воздействующпн на замороженную породу.

Однако известный стенд по своим конструктивным особенностям имеет ограниченную область применения и, в частности, не может использоваться для исследования процесса разрушения мерзлых пород высокочастотным электромагнитным полем.

Цель изобретения — применение стенда для исследования процесса расширения скважин в мерзлых породах высокочастотным электромагнитным полем.

Это достигается тем, что в предлагаемом стенде емкость для размещения породы представляет собой обращенный большим основанием к рабочему органу усеченный конус, на внутренней стенке которого по длине образующей установлены на равном расстоянии друг от друга датчики, регистрирующие уровень электромагнитных колебаний в породе, а хс(. лодильник для замораживания породы выполнен в виде съемного трубчатого элемента с двойными стенками, между которыми подается хладагент, расположенного по оси емкости так, что при извлечении его из емкости после замораживания породы в ней образует2 ся скважина, необходимая для размещения источника электромагнитных колебаний, являющегося рабочим органом.

На чертеже показан предлггаемьш стенд с разрезом по А — А.

На раме 1 стенда установлена емкость 2 для размещения породы, выполненная нз листового металла в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием к рабочему органу 8. По ооразующей конуса на равных расстояниях один от другого с его внутреннен стороны размещены датчики 4, позволяющ:ге в процессе испытаний определить уровеш. электромагнитных колебаний в породе, т. е.

15 глубину проникновения электромагнитного поля в породу и степень его затухания в зависимости от глубины проникновения в породу. Форма емкости 2 обеспечивает минимальное давление породы на ее стенку, а материал стенки емкости выбран таким. чтобы полностью экранировать радиопомехи, возникающие при работе рабочего органа 8.

Замораживание нороды производится с помощью размещенного по оси емкости 2 холодильника 5, который выполнен из двух концентрично расположенных труб, в пространство между которыми по трубке о подают хладагент, например жидкий азот, обеспечивающий замораживание породы. Предохрани30 тельный клапан 7 служит для отвода испа421772

3 ряющегося хладагента в атмосферу. Центрируется холодильник по оси емкости с помощью выступа на теплоизолирующем основании 8, прикрепленном к съемной крышке 9 в днище емкости 2, и направляющей втулки 10, расположенной в верхней части рамы 1. Для подьема холодильника 5 из емкости 2 служит лебедка 11, установленная на раме 1.

Перед подъемом холодильника 5 в полость между его трубами подают нагретую воду по трубке 6 для уменьшения сил сцепления стенки холодильника с замороженной породой и уменьшения усилия, необходимо о для его подъема. При извлечении холодильника из замороженной породы в ней образуется скважина, необходимая для размещения источника электромагнитных колебаний рабочего органа 8.

Для предотвращения теплообмена заморо>кенной породы с атмосферой в процессе эксперимента емкость 2 снаружи покрыта теплоизоляцией 12. Загрузка емкости 2 породой осуществляется элеватором 18, к основанию которого порода подается по течке 14. Необходимый минеральный сосгав породы и заданную влажность обеспечивают до ее загрузки в емкость 2. Температуру породы измеряют с помощью датчиков 15, установленных по всему объему породы на различных расстояниях как от днища емкости 2, так и от ее оси, н»пример, по траекториям двух спиралеи: исходящей и восходящей. Измерительные приборы, предназначенные для регистрации температуры породы и параметров электромагнитного поля, установлены на пульте 16 и проводниками 17 соединены с датчиками 4 и 15. Измерение механических нагрузок на рабочем органе 8 производят с помощью торсионного динамометра и манометра (на чертеже не показаны), соединенных с гидросистемой подачи рабочего органа 8.

Стенд работает следующим образом.

Для загрузки емкости 2 породой включают элеватор 18. По мере заполнения емкости 2 укладывают датчики 15 и соединяют нх проводниками 17 с пультом 16. После запо.нения емкости 2 породой выключают элеватор 18 и по трубке б подают хладагент в холодильник 5. По достижении необходимой температуры в массиве породы в холодильник 5 подают теплоноситель, при этом порода снаружи у стенки холодильника начинает оттаивать. Не допуская глубокого оттаивания породы, снимают трубку б, включают лебедку 11 и поднимают холодильник до полного выхода его из массива породы, при этом в породе по оси емкости 2 формируется скважина. Затем

l0

05 снимают крышку 9 вместе с теплоизолирующим основанием 8 и отводят в сторону трубку 6.

После выполнения указанных операций стенд готов к испытаниям рабочего органа 8, которьи включают и подают в скважину. Одновременно включают приборы на пульте 16.

По мере продвижения рабочего органа 8 по скважине регистрируют показания приборов на пульте. Отделенная от массива порода огводится по течке 14 к основанию элеватора 18.

При необходимости повторения эксперимента с породой того же минералогического состава опускают рабочий орган 8 и холодильник 5 в исходное положение, прикрепляют крышку 9 к днищу емкости 2 так, что выступ на теплоизолирующем основании 8 входит в отверстие холодильника, далее присоединяют трубку 6 к холодильнику 5 и удаляют из него теплоноситель. Затем включают элеватор 18 и заполняют породой полость, образованную в массиве породы в результате воздействия рабочего органа 8. Все последующие операции выполняют в том же порядке.

При переходе к экспериментам с породой иного минералогического состава весь объем породы размораживают и удаляют через окНо B днище емкости 2, для чего снима|от крышку 9..

Предмет изобретения

Стенд для исследования процесса разрушения мерзлых пород, содержащий емкость для размещения породы, холодильник для ее замораживания и породоразрушающий рабочий орган, воздействующий на замороженную породу, отличающийся тем, что, с целью применения стенда для исследования процесса расширения скважин в мерзлых породах высокочастотным электромагнитным полем, емкость для размещения породы представляет собой обращенный большим основанием к рабочему органу усеченный конус, на внутренней стенке которого по длине образующей уста ювлены на равном расстоянии друг от друга датчики, регистрирующие уровень электромагни."ных колебаний в породе, а холодильник для замораживания породы вьиолнен в виде с.ьемного трубчатого элемента с двойными стенками, между которыми подается хладагент, расположенного по оси емкости так, что при извлечении его из емкости после замораживания породы в ней образуется скважина, необходимая для размещения источника электромагнитных колебаний, являющегося рабочим органом.

421772

Составитель М. Рогач

Техред Е. Борисова

Редактор Ю. Агапова

Корректор В. Брыксина

МОТ, Загорский цех.Заказ Кз 4417 Изд. Ыа 1454

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретении и

Москва, Ж-35, Раушская

Тираж 565 Подписное

Совета Министров СССР откр 61тнй, наб., д. 4/5