Модель горного массива Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

обладающего адгезионными свойствами, при этом поверхность элементов блока покрыта составом, сохраняющим агдезионные свойства поверхности элементов блока, а поверхность экрана, контактирующая с элементами блока, покрыта составом, снижающим силу трения и обеспечивающим проскальзывание элементов блока относительно поверхности экрана, а также тем, что поверхности элементов блока и экрана покрыты гигроскопичес КИМ составом, который при взаимодействии с нагнетаемой жидкостью окрашивается.

На фиг, 1 изображена модель, общий вид; на фиг. 2 - горизонтальный вид модели с компоновкой деформируемого блока из однородных элементов; на фиг. 3 - фронтальный вид модели с углом нагружения и компоновкой деформируемого блока из разнородных элементов; на фиг. 4 - горизонтальный вид модели с компоновкой деформируемого блока из разнородных элементов.

. Модель состоит из коробчатого корпуса 1, элементов 2, подвижной крышки 3 с нагружателем 4. Для подачи жидкости в блок предусмотрен иньектор 5 с перфорированным наконечником 6. Между гранями деформируемого блока и внутренними поверхностями корпуса и крышки размещен экран 7, внутренняя поверхность которого покрыта составом, снижающим силу трения элементов по экрану. Поверхности экрана и элементов 2, изготовленных из эквивалентного горному массиву материала, покрыты составом, обеспечивающим в контакте с нагнетаемой жидкостью окраску в контрастный цвет области заводнения. Схема размещения элементов 2 в деформируемом блоке, моделирующем блочно-слоевую структуру горного массива, определяется структурой моделируемого горного массива.

Для моделирования слоев и/или участков горного массива, отличающихся по физико-механическим свойствам, в деформируемый блок вместе с элементами 2 (фиг. 3,4) помещен один или несколько слоев и/или участков из изготовленных(из специально подобранных материалов) элементов 8, и/или 9, и/или 10, различающихся по физико-механическим свойствам, например по модулю упругости Юнга, коэффициенту Пуассона, величине проницаемости, адгезионной способности.

Модель горного массива собирается и работает следующим образом.

В коробчатый корпус 1 (фиг. 1, 3), установленный на столе, помещается экран 7, например медная фольга, который покрывается составом, например, посредством напылекия, снижающим силу трения элементов по экрану и. фиксирующем границы заводнения. Затем участками послойно укладывают элементы 2, покрытые составом (например, посредством напыления), обеспечивающим в контакте с нагнетаемой жидкостью окраску в контрастный цвет области заводнения и не снижающим адгезионную способность поверхностей элементов блока по причине их эластичности. Состав моделирует заполнитель природных трещин горного массива и способствует релаксации напряжений в нагружаемой модели. В процессе укладки элементов в центральной части модели помещают инъектор 5 с перфорированным наконечником 6.

На деформируемый блок, составленный из элементов 2, сверху накладывается экран 7, а через крышку 3 нагружателем 4 создается расчетная вертикальная нагрузка на блок.

При моделировании гидрообработки массива нагнетаемая жидкость через инъектор 5 поступает в полость перфорированного наконечника 6, а затем проникает в деформируемый блок, создавая сеть искусственных трещин и образуя характерную область заводнения.

Границы распространения жидкости, подаваемой в деформируемый блок, фиксируются с помощью красителя, растворенного в рабочей жидкости, и состава, покрывающего поверхности элементов блока и экрана,. Цветовая область с контрастными границами расНространения жидкости является основой для установления и измерения густоты и радиуса трещинообразования.

Модель горного массива разбирают в обратном порядке. При этом в первую очередь фиксируют (например, фотографируют и измеряют) границы распространения жидкости и параметры трещин (густота трещины, равномерность образования трещин по объему, радиусы трещинообразования, зияние трещин по интенсивности окраски элементов), а затем снимают поэлементно очередной слой блока. Места выхода жидкости за пределы деформируемого блока } иксируются на экране в виде точек, полос и пятен благодаря окраске красителем, растворенным в рабочей жидкости, покрывающего экран состава.

Результаты наблюдений и измерений позволяют получить картину процесса гидрообработки. При необходимости цикл повторяют.

Конструкция предложенной модели позво/1яет использовать деформируемый блок различной толщины и структуры за счет изменения количества выкладываемых слоев

участков из элементов 2, 8, 9, 10 (фиг, 3, 4) и проводить эксперименты на блоке, моделирующем различные виды трещиноватости горного массива за счет варьирования в широком диапазоне линейных размеров (длины, ширины, толщины, формы) элементов 2, 8, 9, 10, а за счет величины их проницаемости, адгезионной способности модуля Юнга и коэффициента Пуассона,

Пример. Для физического моделирования гидроразрыва угольного пласта с применением эквивалентных материалов модель горного массива была выполнена в следующем виде.

Коробчатый корпус и подвижная крышка изготовлены из легированной стали толщиной 75 мм и укреплены ребрами жесткости. Внутренние размеры коробчатого корпуса составили 414 мм вдоль иньектора, 324 мм поперек инъектора и 80 мм высотой. В центре короткой стенки корпуса профреверовано отверстие под инъектор с небольшим зазором по диаметру и эллипсностью по вертикали. Размеры подвижной крышки 410x320 мм. Экран изготовлен из листовой меди толщиной 1 мм и состоял из двух частей: коробз с внутренними размерами 412x322x73 мм и крышки с размерами 413x323 мм. Элементы блока выполнены из однородного материала с размерами 38,8x28,3x10,5 мм. Инъектор изготовлен из медной трубы с внутренним диаметром 12 мм и перфорирован на длину 100 мм с максимально возможной по жесткости трубы густотой. Деформируемый блок составлен из четырех слоев элементов: нижний и верхний слой высотой по 10,5 мм, а два средних слоя - высотой по 28.3 мм, что соответствовало размерам элементов. Для размещения инъектора в элементах среднего слоя вырезано отверстие диаметром, равным наружному диаметру инъектора. В качестве нагружателя использован гидравлический пресс,а модель размещалась на его столе.

После сборки и нагружения модели ее размеры составили 412x322x73 мм. Результаты моделирования приведены в таблице (соответствие модели и натуры осуществлялось через критерии подобия).

Формула изобретения

1.Модель горного массива, включающая , установленный в нем деформируемый блок, нагружатель блока и инъектор для подачи жидкости а блок, отличающаяся тем, что, с целью моделирования процесса гидрообработки массива, она снабжена установленным между корпусом и

деформируемым блоком экраном, деформируемый блок выполнен из моделирующих блочно-слоевую структуру горного массива элементов из материала, обладающего адгезионными свойствами, при этом поверхность элементов блока покрыта составом, сохраняющим адгезионные свойства поверхностей элементов блока, а поверхность экрана, контактирующая с элементами блока, покрыта составом, снижающим силу трения

и обеспечивающим проскальзывание элементов блока относительно поверхности экрана.

2.Модель по п. 1,отличающаяся тем, что, с целью определения границ области распространения жидкости в модели, поверхности элементов блока и экрана покрыты гигроскопическим составом, который при взаимодействии с нагнетаемой жидкостью окрашивается. Y/y 7/////777/// // /// ///7/ Шм.

Изобретение относится к горному делу, а именно к моделированию горных процессов методом эквивалентных материалов^ и может быть использовано для исследования механизма трещинообразования при гидро; разрыве горного массива с учетом состоя-ния и неоднородности свойств горных пород. Цель изобретения - моделирование процесса гидрообработки массива и определение границ области распространения в нем жидкости. Модель горного массива содержит корпус, установленный в нем деформируемый блок (ДБ), нагружатель блока и инъектор для подачи жидкости в блок. Между корпусом и ДБ установлен экран. При этом ДБ выполнен из моделирующих блоч- но-слоевую структуру массива элементов из материала, обладающего адгезионными свойствами. Поверхность элементов ДБ покрыта составом, сохраняющим адгезионные свойства поверхностей элементов ДБ. Повер-' хность экрана, контактирующая с элементами ДБ, покрыта составом, снижающим сиАу трения и обеспечивающим проскальзывание элементов ДБ относительно поверхности экрана.. Поверхности элементов ДБ и экрана покрыты гигроскопическим составом, который при взаимодействии с нагнетаемой жидкостью окрашивается. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.^вч^^Изобретение относится к горному делу, а именно к моделированию горных процессов методом эквивалентных материалов, и Mo>&keT быть использовано для исследования механизма трещинообразования при гидро- разрыде горного массива с учетом состояния и неоднородности свойств горных пород.Цель изобретения - моделирование процесса гидрообработки массива и опре-деление области распространения в нем жидкости.. Поставленная цель достигается тем, что модель горного массива, включающая корпус, установленный в нем деформируемый, блок, нагружатель блока и интерьер для подачи жидкости в блок, снабжена экраном, установленным между корпусом и деформируемым блоком, деформируемы.й блок выполнен из моделирующих блочно-слоевую структуру массива элементов из материала,'VIОоSо

(Риг. г