Способ определения характеристикструи гидромонитора

(51)М. Кд. Е 21 С 45/00,Гааударстванный комитет СССР Ао Аелам нзабретеннй и открытий(72) Авторы изобретения никбй;.В;И ловЦ,.Знамейи:Хеопогрразведочныйстваьвьтсцтего й среднеоЬ" р; и Московский ордена Трудового Крас институт им. С. Орджоникидзе Миниспециального образования(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СТРУИ ГИДРОМОНИТОРАИзобретение относится к горному делу иможет быть использовано, например, для автоматизации гидроотбойки горных пород.Известен способ определения характеристикструи гидромонитора, заключающийся в измеренин ее структуры путем фотографированияструи при освещении импульсной лампой 11.Недостатками этого способа являются высокая стоимость, низкая производительность нневозможность применения в широком диапазоне условий гидродобычи (при скважиннойгидродобыче, сложной форме забоя или це.лика и тл.) связанные с необходимостьювыбора боковой точки фотографироваттия исложностью аппаратуры,Наиболее близким по технической сущнос.ти и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения характеристикструи,. гидромонитора, включающий возбуждение в струе электрического поля и опре.деление длины струи путем измерения силыпротекающего в струе тока Щ.Недостатком этого способа является то,что при его испольэоватпти определяется толь. ко одна характеристика струи, а именно ее длина, причем измеряемая сила тока зависит не только от длины струи, но и от ее структуры, т.е, от изменения сечения плотного жид.3кого ядра струи по ее длине, формы и стро.ения капельного ореола струи и тд., что существенно снижает точность определенной дпи.ны струи этим способом, Кроме того, по.скольку разрушающая способность струи тесно 1 Освязана с ее структурой, а структура стритсущественно зависит от множества сложно взаимодействующих факторов (формг насад.ки гидромоннтора, длина стволаналичие или отсутствие успокоителя, давление, плотность и вязкость используемой жидкости, поверх, носгное натяжение, угол между осями струии горизонтом и тд,) и не поддается стро.гому теоретическому описантпо, определение одной длины струи недостаточно для оценки ее разрушакхцей способности н, соответствен. Ино, процесса гидроотбойкн,Цель изобретения - повышение эффективноети гндродобычи путем увеличения точности и юстоверности определений длины струи и обес.. печения возможности определения структурыструи.Поставленная цель достигается тем, что вструе гидромонитора последовательно "возбуждают переменное электрическое поле нескольких различных частот, на каждой частоте измеряют силу тока, протекающего через струю,горные породы и гидромонитор и фазу этоготока относительно возбуждающего поля, приэтом определяют зле ктропроводности сплошнойи капельной частей струи, а о длине струигидромонитора и ее структуре судят по. величине электропроводностей сплошной и капель.ной частей, струи на различных частотах,На чертеже схематически изображена полетка,Физические основы способа следующие.Любая гидройониторная струя имеет неоднородную структуру, включающую плотноежидкое ядро (сплошная часть струи) и ореолиэ отделившихся от сплошной части капельи струек (капельная часть струи), причем судалением от гилромонитора сечение сплошной части струи уменьшается а капельнойчасти - увеличивается,Электропроводность сплошной части струисвязана только с сечением и длиной и не за-.висит от частоты возбуждающего поля вплотьдо частот в десятки - сотни мегагерц. Электропроводность капельной части струи определяется плотностью токов смешения в ней, про.текающих, через распределенные электрические емкости между каплями и струйками, атакже через активные сопротивления этих капель и струек, и зависит от частоты возбуждающего поля. Электропроводность капельнойчасти струи пропорциональна ее сечению. Об.щая электропроводность струи является гео.метрической суммой злектропроводностейее сплошной и капельной частей. Таким образом, электропроводность сплошной части струизависит от ее длины и сечения, а соотношеиие между злектропроводностями сплошной икапельной частей струи является характеристикой структуры струи гидромонитора. Определение электропроводностей сплошнойи капельной частей струи может быль проведено путем измерения силы тока в струе иего фазы при заданной напряженности возбуж.чдающего поля на двух частотах: на низкои,на которой электропроводность капельной час:ти струи пренебрежимо мала, и на высокой,иа которой электропроводность капелькой час.ти вносит заметный вклад в общую электро.проводиосгь струи, Для повышения пяностиизмерений число используемых частот можетбыль увеличено,25 30 35 40 45 50 55 Минимальная частота выбирается из сообра. жений технической доступности возбуждения тока в струе при помощи известных устройств (например тороидальной генераторной катушки). Максимальная частота возбуждения ограни. чивается требованием, чтобы струя реальных размеров на этой частоте не являлась эффективным излучателем (антенной), так как излучение электромагнитной энергии струей может обусловить погрешность способа, Для реальных условий гидродобычи минимальная частота может составлять десятки - сотни герц, а максимальная - сотни килогерц. Способ осуществляется следующим образом.При помощи, например, тороидальной ка. тушки, к обмотке которой подключается генератор переменного напряжения и которая расположена таким образом, чтобы ствол или струя гидромонитора проходила через ее внут. реннее отверстие, или при помощи генератора переменного напряжения, включенного в специально созданный разрыв электрического контура, состоящего из струи, горных пород игидромонитора, в струе возбуждается переменное электрическое поле, Поскольку техническаявода, используемая для гидроотбойки, а такжегорные породы и корпус,гидромонитора обладают электропроводностью, через упомянутыйэлектрический контур протекает переменныйэлектрический ток, сила которого зависит отэлектропроводности контура, Так как электропроводности заземлений струи и гидромонитэра обычно весьма велики, сила тока в этомконтуре зависит в основном от электропроводности собственно струи,Измеряя, например, при помощи тороидальнойизмерительной катушки, расположенной на осиструи аналогично генераторной катушке, ифазочувствительного устройства силу тока вструе на различных частотах возбуждающегополя и его фазу,или активную и реактивнуюкомпоненты этого тока определяют комплексные электропроводности струи на этих частотах и затем электропроводности сплошной икапельной частей струи на этих частотах,Поскольку строгое математическое описаниезависимости электропроводностей сплошной икапельной частей струи от структуры струипредставляется весьма сложной задачей, зтизависимости предпагается устанавливать эталонировкои. Эталонировка при этом можетбытьпроведена следующим образом.Задают гидромониториые струи с определенным начальным. диаметром (диаметромнасадки) д, давлением Р из жидкости с известной удельной злектропроводностью ф .В качестве характеристики структуРы струиФыбвРают, например, отношение диаметров дф5 82358 сплошной д и капельной 0 частей струи в ее призабойной части, Изменяя длину 1. и структуру д/О струи, для каждой из задаваемых струй определяют предлагаемым способом электропроводности сплошнои 6 с и капельнои 6 частей струи, При этом определяют структуру струи д/О любым известным способом (например фотографированием, установкой в сечении струи группы тензодатчиков ит,п,). Результаты такой эталонировки могут быть изображены, например, в прямоугольных коор. динатахи д/О, причем каждой измеренной струе в этих координатах соответствует точка с определен 1 фыми значениями нормированных электропроводностей сплошной 1 6 с /до и канельной 61,/у,до частей струи. Интерполируя значения 6,до. ийо6/ . до между полученными точками с необходимым шагом, получают палетку, Аналогичные палетки могут быть построены для щ 0 других возможных значений: давления Р,В практике гидродобычи определяют предлагаемым способом сигналы 6 с и 61, по зна чению давления Р выбирают соответствующую палеткУ и оПРеДелЯют кооРДинаты 6 с/ до и 25 6/у, до точки, соответствующей струе дли. ныи структуры д/О.Набор таких палеток может быть введен в память ЭВМ, управляющей гидромониторами, что позволяет создавать автоматизированные системы оптимального управления гидроотбойкой.Преимущество способа заключается в увеличении информативности определения характеристик струи и повышении его точности, Определяемые предлагаемым способом характеристики струи, а именно ее длина и структура, достаточно полно характеризуют процесс гидроотбойки и позволяют создавать. на основе способа автоматизированные системы 4 о 6 6оптимального управления гидродобычей, апри скважинной гидродобыче - обеспечитьопределение формы и размеров добычныхполостей, Возможность дистанционного контроля гидроотбойки при использовании пред.лагаемого способа обеспечивает улучшениеусловий труда и, повышение безопасности про.ведения работ при гидродобыче полезных ис.копаемых. Формула изобретения Способ определения характеристик струигидромонитора, включающий возбуждение вструе электрического поля и определение длины струи путем измерения силы протекаю.щего вструетока,отличаю щийс я тем, что, с целью повышения эффективности гидродобычи путем увеличения точностии достоверности определений длины струи иобеспечения возможности определения структуры струи, в струе гидромонитора последовательно возбуждают переменное электрическое поле нескольких различных частот, накаждой частоте измеряют силу тока, протека.юшего через струю, горные породы и гидромонитор,. и фазу этого тока относительновозбуждающего поля, при этом определяютэлектропроводности сплошной и капельнойчастей струи, а о длине струи гидромонитора и ее структуре судят по величине электропроводностей сплошной и капельной частейструи на различных частотах.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лобанов Д, П.и Смолдырев А. Е. Гид.ромеханизация геологоразведочных и горныхработ. М., "Недра", 1974, с. 54,2. Авторское свидетельство СССР по заявкеИф 2318291, кл. Е 21 С 45/00, 1975.82358 б ЪЪ Фира мыс Редак Корректор О. Бил нко П Заказ 203741 оеГираж б 27ВНИИПИ Государственного комитета СССпо деам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушскаи иаб., д,В Патент", г. Ужгород, у. Проектнаи, 4