способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород
Классы МПК: | E21D11/10 бетона, отлитого непосредственно на месте работ; опалубка и прочее оборудование для этого |
Автор(ы): | Простов С.М., Хямяляйнен В.А., Деревнин Н.С. |
Патентообладатель(и): | Кузбасский политехнический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-06-19 публикация патента:
09.08.1995 |
Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок. Сущность изобретения заключается в том, что в массиве горных пород бурят скважины и устанавливают изолирующие тампоны. Поинтервально по глубине массива устанавливают электрические датчики в различных направлениях и на равных расстояниях от оси скважины. Нагнетание жидкости производят по всей длине скважины, а неравномерность распределения поглощающей способности массива оценивают пропорционально неравномерности распределения величин измеряемых потенциалов фильтрационного электрического поля. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
СПОСОБ ОЦЕНКИ НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение нагнетательной скважины, установку в ней изолирующих тампонов, установку электрических датчиков, нагнетание жидкости в нагнетательную скважину, измерение электрических параметров горных пород и определение по ним интенсивности проникновения жидкости в массив, отличающийся тем, что в массиве горных пород бурят параллельно нагнетательной измерительную скважину, в которой устанавливают электрические датчики поинтервально в глубь массива, нагнетание жидкости производят по всей длине нагнетательной скважины, измеряют величины потенциалов фильтрационного электрического поля, а неравномерность распределения поглощающей способности массива оценивают пропорционально неравномерности распределения величин потенциалов фильтрационного электрического поля.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок. Известен способ изучения трещиноватости горных пород, основанный на нагнетании в скважину сжатого воздуха и определении скорости падения его давления. Данный способ недостаточно точен, поскольку проникающая способность воздуха существенно отличается от проникающей способности жидкости. Известен также гидравлический способ, включающий нагнетание в скважину воды при различных давлениях и определение удельного водопоглощения пород [1] По данному способу скважину разбивают на участки, которые отделяют друг от друга тампонами, в каждый из них нагнетают воду, и в зависимости от величины отношения расхода воды к давлению и длине участка определяют удельное водопоглощение массива. По величине поглощающей способности породы относят к одной из 7-ми групп, определяющих параметры технологии упрочнения. Гидравлический способ, принимаемый за прототип, имеет следующие недостатки. Он трудоемок, т.е. требует установки изолирующих тампонов (пакеров ) в различных точках по глубине массива, причем, поскольку нагнетание воды на несколько изолированных участков одновременно технически невозможно, их гидравлическое опробывание производят с разделением во времени. Кроме того, способ имеет низкую точность, т.к. реологические характеристики воды значительно отличаются от характеристик упрочняющего раствора. Цель изобретения повышение точности и снижение трудоемкости оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород за счет определения радиусов проникновения нагнетаемой жидкости по параметрам возникающего при ее фильтрации нестационарного электрического поля. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем бурение скважины, установку изолирующих тампонов, нагнетание жидкости и поинтервальное определение интенсивности проникновения жидкости в массив, в массиве горных пород устанавливают электрические датчики поинтервально по его глубине и в различных направлениях на равных расстояниях от оси скважины, нагнетание жидкости производят по всей длине скважины, а неравномерность распределения поглощающей способности массива оценивают пропорционально неравномерности распределения величин измеряемых потенциалов фильтрационного электрического поля. Известен способ, включающий контроль насыщения горных пород упрочняющим раствором путем фиксации изменения во времени электрического сопротивления горных пород в упрочняемой зоне [2] Данный способ связан с искусственным возбуждением в массиве электрического поля с помощью источника тока и измерением параметров этого поля. Предлагаемый способ принципиально отличается от данного тем, что использует естественное электрическое поле, возникающее в массиве при фильтрации раствора в трещинах (порах) массива. Использование фильтрационных электрических полей для локации мест утечки жидкости через плотины, ложе водохранилищ и каналов, направлений притока воды при откачке ее из скважины известно (Семенов А.С. Электроразведка методом естественного электрического поля. Л. Недра, 1968). Использование в предлагаемом способе фильтрационного электрического поля имеет следующие существенные отличия:в известных способах исследуют фильтрацию жидкости в одной плоскости, параллельной свободной поверхности массива, путем построения профилей или изолиний потенциалов на земной поверхности. В заявленном способе исследуют фильтрацию в параллельных плоскостях, расположенных на различной глубине относительно свободной поверхности выработки, для чего измерения параметров электрического поля производят в глубине объема массива;
в предлагаемом способе измерения параметров поля производят не в произвольном направлении, а вдоль направления движения жидкости, которое заранее известно;
в предлагаемом способе исследуют фильтрацию жидкости с заранее заданными свойствами, движущейся в заданном режиме, а по характеру ее движения определяют свойства среды, т.е. имеет место активное воздействие на массив и исследование его реакции на это воздействие. Известный способ является пассивным, он включает исследование естественных аномалий фильтрационного поля и их интерпретацию. На фиг. 1 представлена схема расположения нагнетательного и измерительного оборудования, результаты измерений и оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород; на фиг.2 распределение параметров фильтрационного электрического поля при движении жидкости по одиночной трещине (капилляру); на фиг.3 результаты измерений в массиве по его глубине и в различных направлениях от скважины. На чертежах обозначено: 1 нагнетательная скважина; 2 измерительная скважина; 3 нагнетательный трубопровод; 4 циркуляционный трубопровод; 5 трещина (капилляр); 6 заземляющий электрод; 7 измерительный электрод; 8 измерительный прибор (милливольтметр); V скорость движения жидкости в трещинах;
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041358/2041358t.gif)
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041358/2041358-2t.gif)
Ui=
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041358/2041358-3t.gif)
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041358/2041358-4t.gif)
Ri радиус распространения жидкости на i-м участке;
L расстояние от измерительного электрода 7 до оси зоны фильтрации (оси нагнетательной скважины 1);
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041190/961.gif)
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041190/961.gif)
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041190/961.gif)
Ri= L
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041358/2041358-5t.gif)
Неравномерность распределения поглощающей способности массива следует оценивать из соотношения:
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041358/2041358-6t.gif)
![способ оценки неравномерности распределения поглощающей способности массива горных пород, патент № 2041358](/images/patents/431/2041358/2041358-7t.gif)
Класс E21D11/10 бетона, отлитого непосредственно на месте работ; опалубка и прочее оборудование для этого