Способ отбора проб из торфяных залежей и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 80105 и Е 21 В 49/О ЗОБРЕТЕНИЯ ИОАН ВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКО 1 нгс и 1 фч ГЫ Д11Г + )с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) калининский ордена Трудового Красного знамени политехнический институт(56) 1. Инструкция по разведке и опробованию грунтов для намыва плотин и дамб,М.-Л., Госэнергоиздат, 1956, с, 6.2. Тюремнов С.Н. и др. Торфяные месторождения и их разведка. М., Недра, 1977,с. 10 - 19 (прототип),3, Универсальный прибор для отбораторфа и определения физикомеханическихсвойств торфяных залежей и других слабых грунтов, Проспект ВДНХ, М., ЦБНТИМинтоппрома РСФСР, 1979.4. Авторское свидетельство СССР позаявке3280195/23-26, кл. б 01 Я 1/04,1981 (прототип).(54) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ИЗ ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ отбора проб из торфяных залежей, заключающийся в последовательном заглублении челнока-бура в слои торфа, заполнении челнока-бура торфом, извлечении бура с пробой из слоя залежи, упаковке и маркеровке проб, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности отбора проб и качества отбираемой пробы из неоднородных торфяных залежей верхового типа, одновременно с заглублением челнока-бура выделяют путем измерения сопротивления торфа задавливанию конуса слои, однородные по механическим свойствам, а отбор проб ведут а из однородных слоев.ъы1051248 35 40 2. Устройство для осуществления способа по п, 1, включающее буровую штангу, пробоотборочный челнок-бур, выполненный в виде полуцилиндрической камеры, выполненной с зубчатой режущей кромкой, внутренней полуцилиндрической камерой, установленной между переходником и наконечником, и подпружиненным ножом, снаб 1Изобретение относится к поискам и разведке месторождений полезных ископаемыхи может использоваться с наибольшей эффективностью на торфяных месторожденияхпри опробовании торфяной залежи верхового типа,Известен способ опробования грунтадля намыва плотин и дамб учитывающийлитологические особенности разведываемогоучастка и предусматривающий следующуюпоследовательность отбора проб грунта. 10Если состав литологических типов изменяется с глубиной, из каждого слоя мощностью до 1,0 м отбираются послойные пробы, а из более мощных слоев берется проба с каждого метра проходки.Если полезная толща представлена чередованием маломощных (до 0,5 м) литологически отличающихся слоев, по всей глубине выработки до установленного горизонта разработки отбирается одна валоваяпроба 11.20Однако такой методике предшествуютработы по оценке литологического составагрунта. Отбор проб грунтов выполняетсяпри бурении скважин с обязательным закреплением их обсадными трубами ниже уровня грунтовых вод, что увеличивает трудоемкость, снижает производительностьотбора, а вследствие деформирования грунта и качество отбора проб. Такая методикаопробования непригодна для торфяных залежей верхового типа еще и потому, чтозалежь торфа характеризуется закономерным вертикальным напластованием слоевторфа, различающегося по составу, виду,о своиствам, причем эти слои могут иметь малую. до 0,2 м, мощность. Однако даже такие маломощные, различающиеся по свойствам, генетические слои торфа должны быть выделены и из них необходимо отобрать пробы для анализа. Такая необходимость связана с применяемым поверхностно-послойным способом добычи торфа, когда за сезон срабатывается слой торфяной залежи мощностью 0,2-0,25 м и все технологические показатели обусловлены свойствами именно этого срабатываемого слоя торфа. женным, как и внутренняя полуцилиндрическая камера, направляющей синусоидального профиля, отличающееся тем, что оно снабжено подпружиненным конусом, установленным в наконечнике и опирающимся через шток на переменное сопротивление, связанное с регистрирующим блоком,1. Наиболее близким к предлагаемому является способ отбора проб из торфяных залежей при разведке торфяных месторождений, заключающийся в последовательном заглублении челнока бура в слои торфа мощностью 0,5 м, начиная с поверхности залежи, заполнения челнока бура торфом, извлечении бура с пробой из слоя залежи, упаковке и маркировке проб.Известным способом рекомендуется отбирать пробы торфа на общетехнические свойства в геометрических слоях мощностью 0,25 м, начиная от поверхности до минерального дна, а на агрохимические анализы через 0,50 м 12.).Однако известный способ отбора проб из геометрических слоев, не учит.явающий строение торфяной залежи, наличие и мощностьотдельных слоев торфа, изменение свойств торфа по слоям, приводит к необоснованному завышению числа проб, повышению стоимости работ, увеличению их сроков, снижению производительности труда. Так как для получения необходимого объема пробы бур погружают на одну и ту же глубину многократно, то завышение числа отбираемых проб сопровождается возврастанием объемов работ. Завышение числа проб приводит и к росту стоимости лабораторных анализов по отобранным образцам, т. е. к увеличению затрат на оценку показателей торфяной залежи.Кроме того, границы слоев торфа разного вида определяются при отборе проб торфа известным способом глазомерно, субъективно, следствием чего является смешение торфа разного вида плотности, степени разложения К, влажности е. Особенно низкую представительность имеют пробы, отобранные из неоднородных торфяных залежей верхового типа, характеризующихся сложной стратиграфией.Известно устройство, содержащее пробоотборочный челнок ТБ, конус с устройством для отключения от челнока, штангу, рукоятку приборов сдвигомер-крыльчатки СКи пенетрометра П131.Однако указанное устройство не позволяет отобрать достоверную пробу из торфа малой степени разложения, поскольку вырезание пробы осуществляется плоской режущей кромкой челнока, не перерезающей полностью волокнистую структуру торфа и создающей перед собой уплотненный слой деформированного торфа, препятствующий попаданию пробы внутрь челнока.Устройство не позволяет осуществить расчленение торфяной залежи на слои с постоянными значениями механических показателей, поскольку оно не обеспечивает автоматическую непрерывную запись механических свойств по всей глубине торфяной залежи, а позволяет лишь оценить механические свойства в какой-либо точке. Это связано с оценкой сопротивления торфа задавливанию в два приема и визуальным характером снятия отсчетов. Устройство позволяет оценить сначала общее сопротивление задавливанию конуса, пробоотборочного челнока и штанг, а затем после отключения челнока и штанг от конуса оценивается трение по поверхности челнока и штанг. Необходимое сопротивление задавливанию конуса определяется по разности двух измерений, Следствием такой методики является снижение производительности труда и точности измерений. Снижение точности измерений связано с тем, что повторное задавливание устройства с целью определения ; ения челнока и штанг о торф осуществляется в залежь, структура которой нарушена в результате первого задавливания, следовательно оценка трения выполняется с ошибкой.Известно также устройство для отбора проб грунта, включающее буровую штангу, пробоотборный челнок-бур, выполненный в виде полуцилиндрической камеры, снабженной зубчатой режущей кромкой, внутреннюю полуцилиндрическую камеру, установленную между переходником и наконечником, подпружиненный нож, снабженный, как и внутренняя камера направляющей синусоидального профиля 4.Однако известное устройство не позволяет оценить механические свойства торфяной залежи, поскольку наконечник жестко соединен с полуцилиндрической камерой челнока, нет измерительных приспособлений для фиксации и записи сопротивления грунта задавливанию наконечника.Цель изобретения - повышение производительности отбора проб и качества отбираемой пробы из неоднородных торфяных залежей верхового типа.Указанная цель достигается тем, что, согласно способу отбора проб из торфяных залежей, заключающемся в последовательном заглублении челнока-бура в слои торфа, заполнении челнока-бура торфом, извлечении бура с пробой из слоя залежи, упаковке и маркировке проб, одновременно с заглублением челнока-бура выделяют путем измерения сопротивления торфа за 45 5 10 15 20 25 ЗО 40 50 55 давливанию конуса слои, однородные по механическим свойствам, а отбор проб ведут из однородных слоев.Устройство для осуществления способа, включающее буровую штангу, пробоотборочный челнок-бур, выполненный в виде полуцилиндрической камеры, выполненный с зубчатой режущей кромкой, внутренней получилиндрической камерой, установленной между переходником и наконечником, и подпружиненным ножом, снабженным, как и внутренняя получилиндрическая камера, направляющей синусоидального профиля, снабжено подпружиненным конусом, установленным в наконечнике и опирающимся через шток на переменное сопротивление, связанное с регистрирующим блоком.На фиг. 1 изображено характерное строение торфяной залежи верхового типа (комплек-ный вид строения); на фиг. 2 - результаты опробования торфяной залежи способом-прототипом; на фиг. 3 - то же, предлагаемым способом; на фиг. 4 - устройство для осуществления предлагаемого способа, общий вид, продольный разрез; на фиг. 5 - характерный вид диаграммы автоматической записи усилия задавливания конусного наконечника по глубине торфяной залежи.Устройство содержит буровую штангу 1, пробоотборочный челнок-бур, выполненный из переходника 2, соединенного посредством полуцилиндрической камеры 3, имеющей режущую зубчатую кромку 4 с наконечником, с конусом .5, подпружиненным пружинами 6 и взаимодействующим через штокс переменным сопротивлением 8, связанным с регистрирующим блоком (не показан), нож 9, подпружиненный пружиной 10, при этом его верхняя часть снабжена синусоидальной направляющей 11. Внутри челнока размещена внутренняя полуцилиндрическая камера 12, снабженная также синусоидальной направляющей 13. Синусоидальные направляющие 11 и 13 установлены с возможностью взаимного зацепления, при этом внутренняя полуцнлнндрическая камера 12 установлена в пазах 14 переходника 2 и конусного наконечника 5 с возможностью поворота.Устройство, осуществляющее способ отбора проб, работает следующим образом.Устанавливают устройство на торфяную залежь в месте отбора проб. Челнокбур устройства должен быть открытым. Вертикальным усилием равномерно задавливают его на высоту челнока в торф. При движении челнока вниз, вследствие сопротивления торфа задавливанию и пропорционально ему конусный наконечник 5 сжимает пружины 6, вместе с конусом 5 совершает движение вверх и шток 7, взаимодействуя с переменным сопротивлением 8. Электрический сигнал с сопротивления 8 поступает на регистрирующий блок и усилие за 1051248давливания конуса 5 записывается автоматически в виде диаграммы. Глубина погружения конуса 5 и челнока устанавливается по рискам (не показаны) на штанге 1. После того, как устройство задавлено в торфяную залежь на высоту челнока, прекращается его дальнейшее заглубление. Возможны два вида диаграмм: когда на диаграмме есть граница слоев разной плотности и когда такой границы нет, т. е, весь слой мощностью 0,5 м однороден по механическим свойствам. В первом случае, наблюдая за записью усилия на диаграмме, границу слоев разной плотности устанавливают визуально по рискам на штанге 1 и контролируют по диаграмме. Прекратив задавливание, отбирают пробу торфа. Для этого к внешней полуцилиндрической камере через штанги 1 и переходник 2 прикладывают вращающее усилие по часовой стрелке. При вращении на 180 до пол. ного закрытия пробоотборочного челнока синусоидальная направляющая 11 ножа 19 перемещается по направляющей 13 аналогичного профиля камеры 12, которая остается неподвижной вследствие сил трения о грунт. До тех пор, когда гребень направляющей 11 установится против гребня направляющей 13, пружина 10 сжимается, позволяя ножу 19 совершать движение вниз. Затем до тех пор, пока гребню направляющей 11 не будет соответствовать впадина направляющей 13, пружина 10 разжимается, перемещая нож 19 вверх, Таким образом подпружиненный снизу нож 19 до полного закрытия челнока перемещается в вертикальной плоскости относительно зубчатой кромки 4 внешней полуцилиндрической камеры 3. Принцип активного перерезания волокнистой структуры грунта позволяет полностью заполнять торфом пробоотборочный челнок. Пробоотборочный челнок извлекают на поверхность торфяной залежи штангами 1. Располагают устройство горизонтально, открывают бур вращением внешней полуцилиндрической поверхности камеры 3 по часовой стрелке на 180 и извлекают пробу, помещая ее соответственно границе выделенных слоев в целлофановые мешки, снабженные этикетками. Очищают и протирают внутреннюю камеру 12, Устанавливают устройство с закрытым челноком на торфяную залежь, погружают его посредством штанг до верхней границы исследованного слоя в закрытом состоянии, затем открывают челнок вращением штанг 1 по часовой стрелке на 180. В дальнейшем осуществляют погружение на высоту челнока с записью сопротивления задавливанию конуса, установлением границ слоев различающихся по механическим свойствам, отбором образцов в порядке, описанном выше. При этом следует учитывать, что если слой однородный по плотности залегает и ниже, то образцы из этого однородного слоя, взятые при первом и втором погружениях, объединяются в одну пробу. Таким образом ведут расчленение торфяной залежи на однородные слои и отбор из них проб на всю глубину торфяной залежи. Регистрирующий блок состоит из самописца Н(или его подобного), системыпитания и контроля. На диаграмме фикси 10 руется усилие задавливанию конусного наконечника и через каждые 0,5 м остановка записи, связанная с отбором пробы, Опытами установлена вариация значений сопротивления задавливанию конуса зонда вслое одного и того же вида торфа, характеризующаяся коэффициентом вариации20%, По этой причине однородным по прочности и плотности следует считать слой,коэффициент вариации показателя Р 1 длякоторого не превышает 20%. Однако оценка коэффициента вариации требует времени, что приведет к снижению производительности труда. На практике однородным является слой торфа, когда разность междумаксимальным и минимальным значениемпоказателя Рч не превышает 30% от максимального значения, а это легко установить по диаграмме,Предлагаемый способ позволяет выполнить отбор проб только из однородных слоевторфа, различающихся по механическимсвойствам, а значит по плотности, структуре, влажности, степени разложения. Этоспособствует повышению качества отборапроб, Например, плотность торфяной залежи является одним из основных параметров, которые должны быть оценены по результатам опробования торфяной залежи.Наряду с влажностью, плотность входит вформулы для расчетов циклового сбора торфа (количество торфа, убираемого с одного гектара площади нетто торфяныхполей при условной влажности), для рас 40 чета выхода готовой продукции из единицы объема неосушенной торфяной залежи.А выделение однородных по механическимсвойствам слоев, отбор проб из этих слоевдля определения влажности, плотности идругих свойств, повышает эффективность4 и информативность проб и способствуетповышению точности оценки свойств торфяной залежи для целей ее разработки,Использование способа позволяет в 3 раза сократить число проб необходимых длядостоверной оценки свойств торфяной залежи верхового типа, Это связано с тем,что отбор проб ведется только из однородных по механическим свойствам слоев. Сокращение числа проб приводит к снижениюзатрат на общетехнические, агрохимические свойства и определение микроэлементов торфа.Производительность отбора одной пробы предлагаемым способом повышается1051248 Гпа ати 3 леииЕ ЗоюЫлиХрюу юн са Ф едактор А. Власенкоаказ 8631/34ВНИИПИпо д113035, Мофилиал ППП Составитель В. НиТехред И. Верес Тираж 603 Государственного ко лам изобретений и ква, Ж - 35, Раушск Патент, г. Ужгород улинКорректор А. ТяскПодписноеитета СССРоткрытийя наб д. 4/5ул. Проектная, 4