Способ определения параметров термического разрушения горных пород при расширении взрывных скважин

(51) 1 В 7/14, Е 21 С 37/1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Машинист станка едра, 1969, с. 123 После этого по мерений опрекого раэрушеия пород, 1 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Московский горный институт(56) И.Ф.Океанич и др.огневого бурения. - М.; Н126,М.И.Великий и др. Техника буренияскважин комбинированными способами. -М,: Недра, 1977, с,64-73,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ РАСШИРЕНИИВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН(57) Сущность изобретения: в скважине размещают датчик для измерения температурыгазового потока. Перемещают термобур своздушным охлаждением снизу вверх и подают воду для пылеподавления и охлажденияпродуктов сгорания через расположенные вштанге выше корпуса термобура отверстиядля сброса воды. Измеряют скорость подьИзобретение относится к горной промышленности, в частности к способам определения параметров термического разрушения крепких горных пород при термическом разрушении взрывных скважин в производственных условиях и предназначено для измерения локальных значений скорости термического разрушения и удельного теплового потока, поступающего в стенку образующейся котловой полости, в.различных ее точках при выполнении исследований, направленных на совершенствование техники и технологии расширения скважин,ЯО 1776748 А ема термобура и температуру газового потока в скважине. Измерение температуры газового потока начинают при совмещении уровня отверстий для сброса воды с уровнем расположения датчика для измерения температуры газового потока. Измерения производят дискретно через заданные интервалы по мере подъема термобура до достижения уровня среза его сопла уровня расположения датчика. После окончания измерений одновременно прекращают подачу рабочих компонентов к термобуру и его подьем. Определяют положение уровня отверстий для сброса воды в момент остановки термобура, Затем осуществляют дискретное измерение диаметра расширенной скважины на участке от уровня расположения отверстий для сброса воды в момент остановки термобура до уровня, не превышающего расположения среза сопла термоура в момент его остановки олученным результатам и еляют параметры термиче Известен способ определения параметров термического разрушения горных пород, включающий нанесение на 4 поверхность породы пленочной термопары, ОО подключение ее к регистрирующему прибору и интенсивный нагрев поверхности породы до разрушения. При этом в момент разрушения измеряется температура поверхности, время до разрушения и толщина отделившегося слоя породы. Линейная скорость разрушения определяется как частное от деления толщины отделившегося слоя на время от начала нагрева до момента10 разрушения., а удельный тепловой поток в породу - по темпу нагрева термопары.Известным способом определяются параметры термического разрушения горных пород в первом единичном цикле, не являющегося характерным для установившегося процесса разрушения. Поэтому полученные таким образом параметры не могут применяться для технологических расчетов различных установок. Кроме того невозможно нанести пленочную термопару на стенку скважины для определения параметров разрушения при термическом расширении скважин.Ближайшим техническим решением к известному является способ определения параметров термического разрушения горных пород при расширении взрывных скважин, включающий перемещение термобура с воздушньм охлаждением снизу вверх и подачу воды для пылеподавления и охлаждения продуктов сгорания через расположенные в штанге выше корпуса термабура отверстия для сброса воды, измерение скорости подъема термобура, температуры газового потока в скважине с помощью датчика, измерение диаметра расширенной скважины и определение по полученным результатам измерений объемной скорости разрушения и температуры газового потока в скважине.К недостаткам указанного способа следует отнести невозможность определения локальных значений линейной скорости и энергоемкости термического разрушения и параметров теплового воздействия на стенку расширяемой скважины,Целью изобретения является повышение достоверности полученных результатов.Для достижения указанной цели в известном способе производят перемещение термобура с воздушным охлаждением снизу вверх и подачу воды для пылеподавления и охлаждения продуктов сгорания через расположенные в штанге выше корпуса термобура отверстия для сброса воды, измерение скорости подъема термобура, температуры газового потока в скважине с помощью датчика, измерение диаметра расширенной скважины и определение по полученным результатам измерений параметров термического разрушения горных пород, согласно изобретению перед перемещением термобура в скважине размещают датчик для измерения температуры газового потока, а измерение температуры газового потока при перемещении термобура в скважине начинают при совмещении уровня отверстий для сброса воды с уровго 30 35 40 45 50 55 нем расположения датчика для измерения температуры газового потока в скважине и производят дискретно через заданные интервалы по мере подъема термобура до достижения уровня среза его сопла уровня расположения датчика для измерения температуры газового потока в скважине, при этом после окончания измерения температуры газового потока одновременно прекращают подачу рабочих компонентов в термобур и его подъем, а затем определяют положение уровня отверстий для сброса воды в скважине в момент остановки термобура и после этого осуществляют дискретное измерение диаметра расширенной скважины через заданные интервалы по оси скважины на участке от уровня расположения отверстий для сброса водь 1 в момент остановки термобура до уровня не ниже расположения среза сопла термобура в моментего остановки, причем линейную скоростьтермического разрушения (Ч) определяютиэ выражения:Чп бО(6 П (1 хгде Чп - скорость подъема термабура, м/с;О - локальное значение диаметра расширенной скважины, м;х - расстояни. от точки, в которой произведено измерен з, да у-овня отверстийдля сброса воды,и,а удельный тепловой поток (ц), поступающий в стенку расширяемой скважины апре.деляется по выражению:2 сОЧ бТИО,7 г Б Ч; о х б хгде с - удельная теплоемкость газа,Дж/кг К;6 - расход газа через сопла термобура,кгс,Т - локальное значение температуры газового потока, К,и энергоемкость термического разрушения(Э) определяется из выракения;Э=ц И.На чертеже иэобракена схема осуществления способа с необходимым оборудованием.В скважине 1 размещен зонд 2 с закрепленным на его нижнем конг е датчиком дляизмерения температуры газового потока вскважине, выводы которого пропущенывнутри зонда 1 и подключены к регистрирующему прибору 3, Термобур 4 с воздушнымохлаждением закреплен на нижнем концештанги 5, имеющей отверстия 6 для сбросаводы, которые у термобура с воздушнымохлаждением размещаются выше его корпу 1776748са. Репер 7 закреплен у поверхности штанги 5 в нижней части мачты 8 станка 9 для термического расширения скважин.Способ осуществляется путем последовательного выполнения следующих операций,В скважину 1 опускают зонд 2 с закрепленным на его нижнем конце датчиком для измерения температуры, выводы которого подключают к регистрирующему прибору 3. Производят запуск термобура 4, начинают подачу воды для пылеподавления и охлаждения продуктов сгорания через расположенные в штанге 5 выше корпуса термобура 4 отверстия 6 для сброса воды и опускают термобур 4 на дно скважины 1, а.затем осуществляют ее расширение путем равномерного перемещения термобура 4 снизу вверх. При совмещении уровня отверстий б для сброса воды с уровнем расположения датчика для измерения температуры газового потока в скважине 1 и производят дискретно через заданные интервалы по мере подъема термобура 4 до достижения уровнем среза его сопла уровня расположения датчика для измерения температуры газового потока в скважине. После окончания измерения температуры газового потока одновременно прекращают подачу рабочих компонентов в термобур 4 и его подьем и определяют положение уровня отверстий б для сброса воды в скважине относительно поверхности в момент остановки термобура. Затем штангу 5 с термобуром 4 поднимают из скважины 1 и осуществляют дискретное измерение диаметра расширенной скважины через заданные интервалы по оси скважины 1 на участке от уровня расположения отверстий б для сброса воды в момент остановки термобура до уровня не ниже расположения среза сопла термобура 4 в момент его остановки.Выполненные измерения позволяют установить изменение температуры и диаметра расширенной скважины в верхней части эоны разрушения на участке от уровня отверстий для сброса воды до уровня среза сопла термобура, и по формулам определить линейную скорость и энергоемкость термического разрушения и удельный тепловой поток в стенку расширяемой скважины.Пример осуществления. В скважину 1 опускают зонд 2 с датчиком для измерения температуры газового потока в скважине. Выводы датчика подключают к регистрирующему прибору 3. Вертикальным перемещением штанги 5 устанавливают термобур 4 так, чтобы уровень среза сопла совпадал с уровнем верхнего концалокальных значений диаметра расширенной скважины применяют котломер. Замеры начинают с глубиныот верхнего конца зонда 2 и производят через заданные интервалы до глубины-от верхнего конца зонда2. что соответствует уровню среза соплатермобура 4 в момент его остановки. Высотузамера определяют по меткам, нэнесенным на кабель котломера при совпадении их с верхним концом зонда 2, Методами матема 55. тической статистики находят уравнения линий регрессии Т и Д на Х,дифференцированием которых вычисляют производные температуры газового потока в скважине и локальных значений диаметра расширенной скважины по кеор;1 инэте Х и 5 1020303540 зонда 2, На штанге 5 напротив репера 7, закрепленного на мачте 6 станка 9 для термического расширения скважины ставят метку с обозначением " ". Затем отмеряют вверх по штанге от нее длину зонда и напротив репера 7 на поверхности ставят метку "Г, Вверх по штанге 5 от метки "Г отмеряют расстояние от уровня среза сопла термобура 4 дауровня отверстий 6 для сброса воды из штанги 5, равное ,и напротив репера 7ставят метку "0". Между метками "0" и "Г через заданные интервалы (примерно 0,1.0,2 м наносят метки. После запуска термобура 4, начинают расширение скважины путем его равномерного перемещения снизу вверх и определяют скорость подъематермобура 4. Как только метка "0" достигает репера 7, снижают показания прибора 3. Замеры повторяют при совпадении каждой метки. Между метками "О" и "С" через заданные интервалы примерно 0,12 м) наносят метки. После запуска термобура 4, начинают расширение скважины путем его равномерного перемещения снизу вверх и определяют скорость подъема термобура 4. Как только метка "0" достигает репера 7, снимают показания прибора 3. Замеры повторяют при совпадении каждой метки, расположенной между метками "0" и "Г. Такимобразом измеряют температуру газового потока в скважине дискретно по ее высотена участке от среза сопла термобура 4 доуровня отверстий для сброса воды из штанги 5. Высота положения точки замера относительно уровня отверстий 6 для сбросаводы равна расстоянию метки, при совпадении которой с репером 7, произведен замер.При совпадении с репером метки производят последний замер и прекращают подачу рабочих компонентов в термобур 4, Приэтом отверстия для сброса воды из штанги5 находятся нэ глубине, равной-от верхнего конца зона 2, Производят подъем термобура 4 и скважины 1. Для замерапо формулам определяют локальные значения линейной скорости энергоемкости термического разрушения породы и удельного теплового потока в стенку скважины в различных точках по высоте зоны разрушения,По сравнению с прототипом предло.женный способ позволяет: установить закономерности влияния параметров термобура и технологии расширения скважин на рас. пределение локальных значений линейной скорости и энергоемкости термического разрушения горных пород и удельного теплового потока в стенку скважины при. ее термическом расширении и на основании этого целенаправленно совершенствовать конструкцию термобуров и технологию расширения;в .-установить влияние уровня отверстий для сброса воды из штанги на размеры эоны разрушения и на основе этого достигнуть максимального КПД термического расширения.Формула изобретения Способ определения параметров термического разрушения горных пород при расширении взрывных скважин, включающий перемещение термобура и воздушным охлаждением снизу вверх и подачу воды для пылеподавления и охлаждения продуктов сгорания через располокенные в штанге выше корпуса термобура отверстия для сброса воды, измерение скорости подъема термобура, измерение температуры газового потока в скважине с помощью датчика, измерение диаметра расширенной скважины и определение по полученным результатам измерений параметров термического разрушения горных пород, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения достоверности получаемых результатов, перед перемещением термобура в скважине размещают датчик для измерения температуры газового потока, а измерениетемпературы газового потока при перемещении термобура в скважине начинают при совмещении уровня отверстий для сброса воды с уровнем располокения датчика для измерения температуры газового потока в скважине и производят дискретно через заданныеинтервалы по мере подьема термобура до5 достижения уровня среза его сопла уровнярасположения датчика для измерения температуры газового потока в скважине, приэтом после окончания измерения температуры газового потока одновременно пре 10 кращают подачу рабочих компонентов ктермобуру и его подьем, а затем определяютположение уровня отверстий для сброса воды в скважине в момент остановки термобура и после этого осуществляют дискретное15 измерение диаметра расширенной скважины через заданные интервалы по оси скважины на участке от уровня расположенияотверстий для сброса воды в момент остановки термобура доуровня, не превышаю 20 щего располокения среза сопла термобурав момент его остановки, причем линейнуюскорость термического разрушения Ч определяют иэ выраженияЧл ОО2 /ГГ 12 б хО хсгде Чп - скорость подьема термобура, м/с;О - локальное значение диаметра расширенной скважины, м;30 х - расстояние от точки, в которой произведено измерение. до уровня отверстийдля сброса воды,м,а удельной тепловой поток ц, поступающийв стенку расширяемой сквакины, определи 35 ют из выракения2 сОЧ ДТ ООЦ=ГлГ Оххгде с - удельная теплоемкость газа,Дж/кг. К;40 8 - расход газа через сопло термобура,кг/с,Т - локальное значение температуры газового потока, К, и энергоемкость термического разрушения Э определяют из45 выражения Э.=г/К1776748Составитель А,АлексеТехред М.Моргентал актректор Н Гульк Заказ 4103 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-изд:. тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10