Способ определения осушенности разрабатываемого пласта торфяной залежи Советский патент 1985 года по МПК E21C49/00 

ел

00

ел I Изобретение относится к добыче торфа фрезерным способом и может быть использовано для оценки состо яния торфяной залежи на разрабатываемых площадях торфяных месторождений, а также в других отраслях народного хозяйства для определени степени осушенности полей фильтраЦШ1 сточных вод, шламовых площадок золоотвалов и других подобных площадей, где отсутствует растительный, покров. , Цель изобретения - снижение тру доеьжости способа и его упрощение. Сучггость способа заключается в ;гч:-д-.. На ко Г1-ролируемом участке произ иодственной площади с помощью пробоотборного устройства, например, с помощью цилиндрического пробоотборника, отбирают пробу торфа известного объема из верхнего слоя залежи. Пробу взвещившот и определ ют 1тлотность отобранной массы. Посл этого про.бу перемешивают без пере- работки. Из перемешанной пробы отбирают навеску, необходимую для получения сформованной массы толщи ной, превосходящей толщину керамического /датчика, например 30 мм , Пазеску засыпают в емкость, в ко,торую предварительно помещают кристаллический датчик, вставляют в емкость штамп и уплотняют торф до первоначальной плотности. Затем нагрузку на штамп снимают, закрыва ют емкость для исключения испарени влаги из торфа и по показаниям да чика определяют величину влагопо- тенциала. Моделирование структуры верхнего слоя торфяной залежи, как показали материалы лабораторно-полевыхисследований и производственных испы- тшшй, достигается только при сочетании подготовки материала без диспергиров-ания с уплотнением до первоначальной плотности, при котор восстанавливается пористая структу ра и характер заполнения порового пространства влагой (водным раствором) , характерным для исследуемого грунта в среднем.При восстановлени естественных свойств нельзя допускать диспергирования (переработки) материала, так как в диспергированном материале невозможно сохранить первоначапьную структуру. Измельчая 852 отобранную пробу до крупности частиц 2-3 мм, сохраняют характер связей, определяющих водно-физические свойства торфа в залежи, что является существенным прн определении степени осушенности разрабатываемого пласта, поскольку она характеризуется интенсивностью влагообмена между верхним . слоем залежи и находящейся на ней торфяной крошкой. Пример. При производственной площади, сложенной верховой залежью со степенью разложения 25% (вид торфа сосново-пушицевый), для оценки степени осушенности разрабатываемого, пласта, например для определения сроков проведения операций очередного технологического цикла по добыче фрезерцого торфа, выделя-, ют ряд технологических площадок для отбора проб торфа. Перед началом каждой операции (фрезерованием, ворошением и сбором торфяной крошки) цилиндрическим пробоотборником из верхнего слоя залежи на глубину 2 см отбирают представительную пробу ненарушенной структуры весом 0,898 кг. Пробу, составленную из девяти порций, что достаточно для получения досто- , верных результатов, взвешивают с точностью до 1 г для определения плотности и рассчитывают ее значе-, ние по формуле М , 3 Г -Гш где М - масса пробы, нетто, кг; V - объем пробоотборного устройства, m - количество порций в пробе. Среднее значение плотности составило 802 кг/м. Пробу измельчают до получения частиц размером 2-3 мм, что позволяет сохранить естественную микроструктуру верхнего слоя и усредняют путем перемешивания для получения однородной массы. Из подготовленной пробы берут навески известного объема для определения влажности и степени осушенности разрабатываемого пласта. Влажность торфа определяют типовым методом путем выдерживания навески в 10 г в сушильном шкафу и вычисления потери в весе. Для определения потенциала влаги массу навески рассчитывают по формуле Мф y(h F - Vrt)Kr, 3 плотность торфа, кг/м-; толщина слоя, необходимая для получения сформованной массы, которая долж на быть больше толщины керамического датчика, м; площадь поперечного сечени цилиндра, объем датчика влагопотенци ометра, мЗ. В данном примере масса навески для определения потенциала влаги равна 0,385 кг. Навеску весом 0,385 кг засыпают в сосуд с помещенным в нем керамическим датчиком, уплотняют штампом до первоначальной плотности равной 802 кг/м , и по показаниям ДсЧтчика определяют потенциал влаги В приведенном примере величина влагопотенциала в сформированном образ це равна 6,1 Дж/кг. Аналогичным способом осуществляется отбор проб ненарушенной струк- туры верхнего слоя на производственных площадях, имеющих различну характеристику залежи: тип залежи, вид торфа, степень его разложения. Данные о проведенных опытах предста лены в таблицах. Втабл. 1 приведены результаты сравнения определения степени осу- шенности производственных площадей на участках залежи с различной качественной характеристикой с резуль татами, полученными при разных мето дах подготовки пробы. Экспериментальные данные показали, что переработка пробы снижает потенциал влаги в образце. В табл. 2 представлены экспериментальные данные по влиянию уплотнения на величину потенциала влаги в сформованном образце. Сравнение проводилось, как, и в предыдущем случае, с результатами непосредственного определения степени осу- шенности контролируемой площади. 54 Подготовка пробы проводилась перемешиванием без переработки. Полученные данные показьшают, что уплотнение перемешанного образца до первоначальной плотности дает наиболее точные результаты, практически не отличающиеся от результатов непосредственных измерений. При уплотнении образца до 80% первона- чальной плотности результаты измерений недостаточно устойчивы. Уплотнение образца, превышающее первоначальную плотность, приводит к некоторому превьш1ению результатов в сравнении с контролем. Результаты влияния перемешивания и измельчения на влаголотенциал в торфе после формования до первоначальной плотности приведены в табл. 3. Экспериментальные данные, приведенные в табл. 3 показали, что большое измельчение пробы снижает значение потенциала влаги в образце по сравнению с данным непосредственных замеров, таким образом оптимальная степень измельчения составляет 2-3 мм. В таблице отсутствуют величины, превышающие оптимальную степень измельчения, так. как измельчение влажных торфов низкой степени разложения (менее 20%). крупнее 3 мм не обеспечивает усреднение пробы в связи с тем, что происходит агрегатирование образца. Производственные испытания предлагаемого способа показали, что в среднем по результатам 54 опытов средние значения степени осушен- ности производственных площадей по результатам непосредственных измере НИИ составили 7,76 Дж/кг, а согласно предлагаемому способу 7,79 Дж/кг, при этом отклонения по отдельным опытам не превьш1али 0,3 Дж/кг и носили знакопеременный характер.

Таблица 1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСУШЕННОСТИ РАЗРАБАШВАЕМОГО ПЛАСТА ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ, включающий отбор пробы, отбор навес:ки, помещение ее в емкость и определение влагопотен-, циала, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости способа и его упрощения, определяютплотность отобранной пробы, измельчают ее до крупности частиц 2- 3 мм, усредняют ее путем перемешивания, затем производят отбор навески и помещение ее в емкость, в которой уплотняют навеску до первоначальной плотности, формируя обра- i з.ец, в котором определяют влаге- (Л потенциал.

Шейцер. Древ.хвощ, Пуш.согл,

й Пуш.-сфагн. Магеллан, Магеллан Сосн.-пуш. Среднее

Характеристика залежи на контролируемом участке площади

Вид торфа

Степень разложения ,

Древ,-хвощ.25

Древ.-хвощ.25

Пуш.-сфагн.25

Пуш.-сфагн.25

Магеллан,10

Сосн.-пуш.35

Сосн.-пуш,28 Среднее

Д,1

А,9

5,А

5,6

7,0

7,3

9,1 9,1 5,7

7,0

6,3

7,0 7,2

7,8

8,9

8,9 6.5

6,8

. 6,7

7,7

9,1

9,1 5,5

6,0

6,1

б,

7,5 6,2

6,7

7,5

Таблица 2

Потенциал влаги, Длс/кг

УплотУплотУплотнение нениенение до 80% до 110% до % первоперводо переначальначальвонанойной чальной плотплотноплотностисти ности

9,1

9,0

9,1

7,0

8,5 8,4

1 1 ,0

11,5

8,9 8,9

8,5

8,7

8,8 7,6

9,5

7,6

,

10,7 9,1

10,1

6,6 ,1 6,1

6,3

6,3 5,4 ,4

6,3

8,4 7,8

,8

8,8 I