Способ исследования фильтрации жидкости через подработанный горный массив на моделях из эквивалентных материалов

 

Союз Советских

Социапистическик

Ресмублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >8?0?11 (61) Дополнительное к авт. свна-ву— (22) Заявлено 0709.79 (21) 28149 39/22-03 (5l)N. Кл.

Е 21 С 39/00

Е 21 F 16/00 с присоелиненмем заявки М

3Ьеударствснный комнтет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 07.1081 Бюллетень ле

Дата опубликования описания " 10.1083; до делам нзебретенн11 н еткрытнЯ

Щ УДК 622 ..848. 1.57 (08 . 8) (72) Автор изобретения

И. В. Хохлов

Ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А.А. Скочинского (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ

ЧЕРЕЗ ПОДРАБОТАННЫЙ ГОРНЫЙ МАССИВ

НА МОДЕЛЯХ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области горного дела, может быть использовано для исследования фильтрации жидкости через подработанную толщу горных пород и для прогнозирования ожидаемых притоков воды в горные выработки при разработке полезного ископаемого под водным объектом.

Известен способ электрогидродннами- т ческих аналогий (ЗГДА), используемый

10 для исследования фильтрационных свойств грунтов (1 ).

Недостаток способа состоит в том, что он может быть использован только для изучения стационарных явлений, а движение воды в зоне влияния горных выработок имеет неустановившийся характер . Для применения этого способа надо знать коэффициенты фильтрации слоев породы в натуре, которые должны быть пропорциональны электропроводности модели в точках, сходственных с натурой. Определение коэффициентов фильтрации в натурных условиях связано с бурением и опробованием большого количества скважин.

Это очень дорого и трудоемко.

Известен также способ исследования фильтрации жидкости через подработанный горный массив на моделях йэ эквивалентных материалов, включающий измерение электрических параметров в точках каждого слоя модели до и после имитации отработки полезного ископаемого (21.

Недостаток этого способа состоит в сложности его осуществления и недостаточной достоверности результатов, так как трудно подобрать эквивалент-. ный материал по коэффициенту фильтрации и эквивалентную жидкость Ilo вязкости меньше, чем вода в число раэ, равное линейному масштабу модели. В этом случае не исключается воэможность частичного размыва или разъедания материала модели и нет уверенности в том, что выбор эквивалентной жидкости произведен правильно. Кро870711 ме того, применение жидкости связано с герметизацией модели, которая искажает протекание процессов сдвижения и деформирования эквивалентных материалов при их подработке.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов исследований.

Эта цель достигается тем, что слои горных пород подбирают по механичес- !О кому подобию и подобию диэлектрической проницаемости, а в качестве электрического параметра в указанных точ" ках модели измеряют электроемкость и по величине ее изменения после отработки слоя модели определяют зоны с изменившимися фильтрационными свойствами и глубину фильтрации на модели.

Сущность изобретения заключается в том, что на плоском стенде, изготовленном из двутавров.ях балок с укрепленными на нем двумя горизонтальными и двумя вертикальными линейками, параллельными металлическим пластинам, служащим для крепления опалубки при закладке слоев, изготавливают послойную модель горных пород из эквивалентных материалов.

На стенд закладывают слой, имитирующий полезное ископаемое (например, угольный пласт), и сверху слой пород покрывающей толщи, которые подбирают по механическому подобию и диэлектрической проницаемости.

Масштаб модели по механическому подобию и диэлектрической проницаемости может быть различным. Например, по диэлектрической проницаемости он может быть принят 1:1 и крупнее.

Подбор эквивалентных материалов по механическому подобию производится известным способом.

В каждый слой в противоположные точки с лицевой и задней сторон модели горного массива закрепляют обклад- 45 ки, представляющие собой .кружки диаметром менее, чем толщина соответствующего сл я, изготовленные, например, из одностороннего фольгированI кого гетинакса. В центре кружка имеет- 50 ся отверстие для крепежного гвоздика.

К каждому кружку припаивают штырек, например, из печатного монтажа, на который одевают контакт.

На стенде с лицевой и обратной сто- у рон крепятся по одному проводу, к каждому из которых соответственно

Жестко подсоединяют контакты обкладок, а также оба выхода измеритепьного прибора. При жестком подсоединении прибора емкость проводов становится постоянной и измеряется с одинаковой точностью. Обкладки, закрепленные в каждом слое, располагают через определенные интервалы на параллельных линиях. Рядом с ними на лицевой стороне модели в каждом слое закрепляют марки, представляющие собою кружочки белой бумаги диаметром примерно

3 мм, накалываемые булавочными иголками и имитирующие глубинные реперы, закрепленные в вертикальных скважинах.Марками могут служить также миниатюрные лампочки или индикаторы часового типа. Абсолютные и относительные смещения марок на модели, вызванные ее подработкой, определяются путем непосредственных линейных измерений или по фотоснимку.

После изготовления модели при заданной температуре и влажности в местах закрепления обкладок измеряют электроемкости слоев модели, имитируют отработку угольного пласта путем вынимания слоя, имитирующего полезное ископаемое, с оставлением по краям модели угольных целиков, потом снова измеряют электроемкости слоев в тех же точках, в которых измеряли до подработки.

По результатам измерений составляют графики изменения величины диэлектрической проницаемости от координат точек замеров. На этих графиках показывают величины сдвижений одноименных точек модели и относительные деформации слоев.

Сравнивая результаты измерений, устанавливают контуры зон с изменившейся проницаемостью и деформирован" костью пород.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что он позволяет фиксировать на модели качественные изменения фильтрационных свойств пород, вызванных подработкой, определять контуры зон с изменившимися

4 фильтрационными свойствами, переносить эти результаты на натуру, не прибегая к дорогостоящим работам, связанным с определением коэффициентов фильтрации пород в натуре.

Формула изобретения

Способ исследования фильтрации жидкости через подработанный горный массив на моделях из эквивалентных материалов, включающий измерение элект870711

Составитель Е. Борисова

Редактор А. Багирова ТехредМ.Рейвес Корректор А. Ференц.1

Заказ 8518/36

Тираж 630 Полписное

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 рических параметров в точках каждого слоя модели до и после имитации отработки полезного ископаемого, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов исследований, слои горных пород

4 подбирают по механическому подобию и по подобию диэлектрической проницаемости, а в качестве электрического параметра в указанных точках модели 10 измеряют электроемкость и по величине ее изменения после отработки слоя

I модели определяют зоны с изменив.пнмися фильтрационными свойствами и глубину фильтрации на модели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дружинин Н.И. Изучение региональных потоков подземных вод методом электрогидродинамических аналогий.

M. "Недра", 1966, с. 269-290.

2. Авторское свидетельство СССР

В 185819 ° кл. Е 21 F 16/00, 1965

{прототип).