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

Союз СоветскихСоциапистическикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 87011(72) Автор изобретения И. В. Хохлов Ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А.А. Скочинского(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ПОДРАБОТАННЫЙ ГОРНЫЙ МАССИВ НА МОДЕЛЯХ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к области горного дела, может быть использовано дляисследования фильтрации жидкости через подработанную толщу горных породи для прогнозирования ожидаемых притоков воды в горные выработки приразработке полезного ископаемого подводным объектом,Известен способ электрогидродннами- тческих аналогий (ЗГДА), используете10для исследования фильтрационныхсвойств грунтов 11 1,Недостаток способа состоит в том,что он может быть использован толькодля изучения стационарных явлений, адвижение воды в зоне влияния горныхвыработок имеет неустановившийся характер . Для применения этого способанадо знать коэффициенты фильтрациислоев 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 по вязкости меньше, чем вода в число раэ, равное линейному масштабу модели. В этом случае не исключается воэможность частичного размыва или разъеда" ния материала модели и нет уверенности в том, что выбор эквивалентной жидкости произведен правильно. Кро 870711ме того, применение жидкости связано с герметизацией модели, котораяискажает протекание процессов сдвижения и деформирования эквивалентныхматериалов при их подработке.5Целью изобретения является повышение достоверности результатов исследований.Эта цель достигается тем, что слоигорных пород подбирают по механичес- Окому подобию и подобию диэлектрической проницаемости, а в качестве электрического параметра в указанных точ"ках модели измеряют электроемкостьи по величине ее изменения после отработки слоя модели определяют зоныс изменившимися фильтрационными свойствами и глубину фильтрации на модели.Сущность изобретения заключаетсяв том, что на плоском стенде, изго"товленном из двутавров.ях балок с укрепленными на нем двумя горизонтальными и двумя вертикальными линейками,параллельными металлическим пластинам,служащим для крепления опалубки призакладке слоев, изготавливают послойную модель горных пород из эквивалентных материалов,На стенд закладывают слой, имитирующий полезное ископаемое (например,угольный пласт), и сверху слой породпокрывающей толщи, которые подбираютпо механическому подобию и диэлектрической проницаемости.Масштаб модели по механическомуподобию и диэлектрической проницаемости может быть различным. Например,по диэлектрической проницаемости онможет быть принят 1:1 и крупнее.Подбор эквивалентных материаловпо механическому подобию производитсяизвестным способом.В каждый слой в противоположныеточки с лицевой и задней сторон моде"ли горного массива закрепляют обкладки, представляющие собой, кружки диаметром менее, чем толщина соответствующего сля, изготовленные, например, из одностороннего фольгированкого гетинакса. В центре кружка имеется отверстие для крепежного гвоздика.К каждому кружку припаивают штырек,например, из печатного монтажа, накоторый одевают контакт.На стенде с лицевой и обратной сторон крепятся по одному проводу, ккаждому из которых соответственноЖестко подсоединяют контакты обк 1 адок, 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 изготовлейия 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 изменившимися4фильтрационными свойствами, переносить эти результаты на натуру, не прибегая к дорогостоящим работам; связанным с определением коэффвциентов фильтрации пород в натуре.формула изобретенияСпособ исследования фильтрации жидкости через подработанный горный массив на моделях из эквивалентных материалов, включающий измерение электЗаказ 8518/36 Тираж 630 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности резуль- З татов исследований, слои горных породФподбирают по механическому подобию и по подобию диэлектрической проницаемости, а в качестве электрического параметра в указанных точках модели 1 О измеряют электроемкость и по величине ее изменения после отработки слоя модели определяют зоны с изменив.оимися фильтрационными свойствами и глубину фильтрации на модели.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Дружинин Н.И. Изучение региональных потоков подземных вод методом электрогидродинамических аналогий.М., "Недра", 1966, с. 269-290.2. Авторское свидетельство СССР В 185819кл. Е 21 Г 16/00, 1965 (прототип).