Стенд для объемного моделирования кустовых систем дренажных скважин

(1 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) СТЕНД ДЛЯ ОБЪЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КУСТОВЫХ СИСТЕМ ДРЕНАЖНЫХ СКВАЖИН. включающий емкость с кранами для впуска и выпуска воды, размещенные в ней фильтрующие перегородки, эквивалентный натурному грунту материал и контрольно-измерительную Ш 4 Е 21 Р 5/00, б 01 М 19 00 аппаратуру, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности исследований, он снабжен приспособлением для имитации дренажных скважин в виде выпускных труб с перфорированными трубками, хомутами, фиксаторами и роликовыми опорами, емкость снабжена траверсами с направляющими, а задняя ее стенка выполнена с отверстиями, имеющими уплотнительные элементы, при этом выпускные трубы пропущены через отверстия задней стенки емкости с возможностью поворота и перемещения во взаимно перпендикулярных плоскостях и укреплены в хомутах, соединенных с фиксаторами, а последние соединены шарнирно с роликовыми опорами, установленными в направляющих траверсы.Изобретение относится к области моделирования гидродинамических процессов в горных породах.Цель изобретения - повышение эффективности исследований. Требуемое положение роликовых опор 24 в П-образных направляющих и относительно друг друга при изменении ориентации выпускной трубы 15 и всего элемента в целом фиксируется зажимными хомутами (условио не показаны), устанавливаемыми на П-образные направляющие.Стенд работает в соответствии с гидродинамической схемой водопритока к очистному блоку, схема осушения которого приведена на фиг. 1 и 2,45 50 В модели сохраняется физическое и математическое подобие природного процесса, причем засыпаемый в стенд фильтрующий материал эквивалентен натурному по физико-механическим и фильтрационным характеристикам. 55 На фиг. 1 изображена схема дренирования очистного блока системой кустовых скважин; на фиг. 2 - поперечный разрез через очистной блок - осушаемый массив - горная выработка; на фиг. 3 - общий вид 10 стенда в плане; на фиг. 4 - поперечный разрез стенда; на фиг. 5 - разрез А - А на фиг. 3; на фиг. 6 - узел 1 на фиг. 5.Стенд включает емкость 1 (фиг. 1 - 4) с вмонтированными впускным 2 и выпускным 3 кранами, фильтрующими вертикальными перегородками 4. В задней стенке 5 емкости 1 выполнены по крайней мере два ряда отверстий 6, которые расположены на различной высоте от дна емкости. Для обеспечения водонепроницаемости служат эластичные резиновые прокладки - манжеты 7 (фиг. 5), уплотнительные шайбы 8, гайки 9. Манжеты прикрепляются к корпусу прибора винтами 10. Расположение отверстий позволяет регулировать величину о - расстояние между соседними кустами сква жин, а также высоту расположения одного из рядов при каждой постановке опыта.Каждый элемент приспособления для имитации дренажных скважин состоит из набора сменных перфорированных трубок 11 различного диаметра (фиг, 6), конусообразных по наружному диаметру коротких трубок 12, центрального оголовка 13 со съемной крышкой 14. Центральный оголовок соединен с выпускной трубой 15, которая поддерживается и фиксируется в заданном положении хомутами 16 и 17 скреплен 35 ными с помощью шарниров 18, 19 с фиксаторами 20, оборудованными стопорными винтами 21, С помощью шарниров 22 фиксаторы соединяются со штоками 23 и далее с роликовыми опорами 24, движущимися в 40 П-образных направляющих 25, скрепленными траверсами 26 с емкостью 1. При этом уравнение движения потока:а) в натурных условиях:Я= К(оЬНеб) на модели:Ям= Км 0)ме.где Я и Я - расход водного потока соответственно в натурных условиях и на модели;К и К - коэффициент фильтрации грунтов осушаемого массива соответственно в натурных условивиях и на модели (поскольку засыпаемый в прибор грунт эквивалентен натурному, то К = Км);а и оь - площадь поперечного сеченияпотока;Ь Н и Н - потери напора;и 1 м - длина пути фильтрации.При переходе от натурных условий к модели имеет место сохранение масштабных факторов:а) масштаб расходов - аЯ;9 нб) линейный масштаб - аемВ натурных условиях размеры осушаемого очистного блока 250 К 100 Х 2 (м) .Математическое подобие используется с учетом аналогии между потенциальными полями, в которых количество потока, проходящего через любую площадь поперечного сечения а, пропорционально градиенту некоторой потенциальной величины, характеризующей энергию потока. Фильтрационный поток характеризуется расходом Я (по количеству), напором Н (энергия) и коэффициентом фильтрации (фильтрация) КЗакон Дарси о движении жидкости в фильтрующей среде в математическом выражении имеет вид:Я=- К в ргали Н.Исследования на стенде производятся в такой последовательности.В соответствии с заданной величиной о - оасстоя кием между кустами скважи н, на модели выбирается величина ом. В стенд заливается чистая вода с напором Нм, Путем регулирования взаимного положения элементов приспособления для имитации дренажных скважин и положения перфорированных трубок 11 в каждом из них с учетом минимальной интерференции между элементами определяется максимальный дебит системы. На общем сливе может быть установлен контрольный расходомер.128122 0 Далее, не меняя положения элементов, имитирующих кусты скважин, выпускают воду из прибора и засыпают грунт, эквивалентный натурному, и вновь определяют суммарный дебит системы имитирующих скважин, и затем полученные данные с учетом масштабного фактора переносят в натуру.Для более широкого диапазона измерений сменные перфорированные трубки 11, имитирующие скважины, могут быть вызЪ/АУ%Ъ е полнены различной длины и диаметра, т. е.в виде набора. Кроме того, если в натурных условиях изучена водопроводимость пород осушаемого массива как в площадном отношении, так и в разрезе., то грунт, эквивалентный натурному, может помещаться в емкость 1 с учетом этих условий, в связи с чем повышается точность и достоверность полученных данных.1218122 Фиг.б Составите Техред И. В Тираж 470 И Государстве ни делам изобрете осква, Ж - 35,Патент, г. УРедактор О. КолесниковЗаказ 1101/43ВНИИПпо113035,Филиал ПП ль В. Малышеверес Корректор А. ТяПодписноеого комитета СССРннй и открытийРаушская наб д. 415жгород, ул. Проектная, 4