СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ В СОЛЯНЫХ ПОРОДАХ Российский патент 2017 года по МПК G01N27/22 

Заявляемое изобретение относится к способам исследования или анализа материалов путем измерения электрической емкости и может быть использовано для контроля шероховатости поверхности участков шахтных стволов в соляных породах, на которых предполагается установка кейлькранцев.

Одним из основных условий безопасной разработки калийных месторождений является обеспечение полной гидроизоляции всех горных выработок от вышележащих водоносных горизонтов. Проникновение в них даже небольших количеств воды вследствие хорошей растворимости соляных пород может привести к катастрофическим последствиям. Наиболее вероятным местом возможного проникновения подземных вод в горные выработки являются вертикальные шахтные стволы.

Защита калийных рудников от затопления осуществляется применением специальных способов проходки и крепления чугунной тюбинговой крепью с заполнением затюбингового пространства бетоном. Одним из основных элементов тюбинговой крепи являются гидроизоляционные устройства - кейлькранцы. Основным элементом кейлькранца является пикотажное уплотнение, которое предназначено для создания водонепроницаемого замка в кольцевом пространстве между хвостовыми частями тюбингов опорного кольца и породным массивом. Пикотажное уплотнение должно препятствовать проникновению подземных вод (рассолов), находящихся под гидростатическим давлением, соответствующим природным условиям места установки кейлькранцев, по контактам «тюбинг - дерево», «дерево - породная стенка», а также через само уплотнение. Пикотажное уплотнение должно обеспечивать герметичность кейлькранца в течение всего периода эксплуатации ствола.

Практика строительства шахтных стволов на калийных месторождениях показала, что не всегда пикотажные уплотнения кейль-кранцев обеспечивают необходимую герметичность. В стволе № 4 Первого Березниковского рудоуправления комбината "Уралкалий" после естественного оттаивания ледопородного ограждения в сентябре 1964 г. была обнаружена течь ниже кейлькранцев с дебитом 8-9 м³/час. В августе 1970 г. через четыре месяца после прекращения работы замораживающей установки в стволе № 3 Третьего Березниковского рудоуправления произошел прорыв с нарушением герметичности всех четырех кейлькранцев, В результате ствол был остановлен. При вскрытии кейлькранцев было установлено, что проникновение рассолов произошло по контакту пикотажного уплотнения с соляной стенкой при значительном размыве ее.

Исходя из этого, боковая поверхность породной стенки в районе пикотажного уплотнения должна быть гладкой [1].

Известен способ контроля шероховатости поверхности соляных шахтных стволов в соляных породах, включающий проверку шероховатости на ощупь [2].

Недостатком известного способа является низкая точность определения шероховатости.

Наиболее близким по технической сущности является способ контроля шероховатости поверхности, в том числе и поверхности шахтных стволов в соляных породах, включающий физическое воздействие на поверхность, измерение контролируемого параметра и определение на его основании степени шероховатости [3].

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость, заключающаяся в необходимости нанесения на контролируемую поверхность материала и использовании потока протонов или нейтронов.

Целью изобретения является снижение трудоемкости способа.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В нескольких местах контролируемой поверхности с использованием измерительных инструментов определяют среднюю глубину впадин. Затем в этих же местах определяют значение электрической емкости воздушного зазора, образованного между поверхностью шахтного ствола, сложенного соляными породами, и поверхностью датчика прибора для измерения электрической емкости при размещении его на контролируемой поверхности. После этого по полученным данным определяют зависимость величины электрической емкости воздушного зазора в нескольких местах контролируемой поверхности от глубины впадин на этих же участках и далее определяют электрическую емкость на всей боковой поверхности породной стенки в районе пикотажного уплотнения, после чего рассчитывают ее шероховатость.

Технический результат состоит в снижении трудоемкости путем использования в качестве контролируемого параметра для определения степени шероховатости участков шахтного ствола в соляных породах электрической емкости.

Источники информации

1. Инструкция на сооружение гидроизоляционного устройства (кейлькранца) при проходке стволов на калийных месторождениях. Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургии (ВНИИГ), Пермь-Березники, 1974, С. 8.

2. Ольховиков Ю.П. Крепь капитальных выработок калийных и соляных рудников. М.: Недра, 1984, С. 77.

3. Способ определения шероховатости поверхности. Патент республики Казахстан № 11549.

Использование: для контроля шероховатости поверхности участков шахтных стволов в соляных породах. Сущность изобретения заключается в том, что в нескольких местах контролируемой поверхности с использованием измерительных инструментов определяют среднюю глубину впадин, затем в этих же местах определяют значение электрической емкости воздушного зазора, образованного между поверхностью шахтного ствола, сложенного соляными породами, и поверхностью датчика прибора для измерения электрической емкости при размещении его на контролируемой поверхности, после этого по полученным данным определяют зависимость величины электрической емкости воздушного зазора в нескольких местах контролируемой поверхности от глубины впадин на этих же участках, далее определяют электрическую емкость на всей боковой поверхности породной стенки в районе пикотажного уплотнения, после чего рассчитывают ее шероховатость. Технический результат: обеспечение возможности снижения трудоемкости путем использования в качестве контролируемого параметра для определения степени шероховатости участков шахтного ствола в соляных породах электрической емкости.

Способ контроля шероховатости поверхности шахтных стволов в соляных породах, включающий физическое воздействие на поверхность, измерение контролируемого параметра и определение на его основании степени шероховатости, отличающийся тем, что в нескольких местах контролируемой поверхности с использованием измерительных инструментов определяют среднюю глубину впадин, затем в этих же местах определяют значение электрической емкости воздушного зазора, образованного между поверхностью шахтного ствола, сложенного соляными породами, и поверхностью датчика прибора для измерения электрической емкости при размещении его на контролируемой поверхности, после этого по полученным данным определяют зависимость величины электрической емкости воздушного зазора в нескольких местах контролируемой поверхности от глубины впадин на этих же участках и далее определяют электрическую емкость на всей боковой поверхности породной стенки в районе пикотажного уплотнения, после чего рассчитывают ее шероховатость.