Способ исследования фильтрации жидкости через подработанный горный массив на моделях из эквивалентных материалов Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 E21F16/00 

Изобретение относится к области го ного дела, может быть использовано дл исследования фильтрации жидкости через подработанную толщу горных пород и для прогнозирования ожидаемых притоков воды в горные выработки при разработке полезного ископаемого под водным объектом. Известен способ электрогидродинами ческих аналогий (ЗГДА) , используе « 1й для исследования фильтрационных . свойств грунтов f1. Недостаток способа состоит в том, что он может быть использован только для изучения стационарных явлений, а движение воды в зоне влияния горных выработок имеет неустановившийся характер. Для применения этого способа надо знать коэффициенты фильтрации слоев породы в натуре, которые должны быть пропорциональны электропроводности модели в точках, сходственных с натурой. Определение коэф4ж1циентов фильтрации в натурных услоВиях связано с бурением и опробованием большого KOjm4ecTBa скважин. Это очень дорого и трудоемко. Известен также способ исследования фильтрации жидкости через подработанный горный массив на моделях из эквивапентны с материалов, включающий измерение электрических параметров в точках каждого слоя модели до и после имитации отработки полезного ископаемого 2. Недостаток этого способа состоит в сложности его осуществления и недостаточной достоверности результатов, так как трудно подобрать эквивалент : ный материал по коэффициенту фильтрации и эквивалентную жидкость по вязкости меньше, чем вода в число раз, равное линейному масштабу модели. В этом случае не исключается возможность частичного размыва или разъедания материала модели и нет уверенности в том, что выбор эквивалентной жидкости произведен правильно. Кроме того, применение жидкости связано с герметизацией модели, которая искажает протека1ше процессов сдвижения и деформирования эквивалентных материалов при их подработке. Целью изобретения является повышение достоверности результатов исследований. Эта цель достигается тем, что сло горных пород подбирают по механическому подобию и подобию диэлектрической проницаемости, а в качестве элек рического параметра в указанных точках модели измеряют электроемкость и по величине ее изменения после от- работки слоя модели определяют зоны с изменившимися фильтрационными свой ствами и глубину фильтрации на модели. . Сущность изобретения заключается в том, что на плоском стенде, изготовленном из двутавров..1Х балок с укрепленными на нем двумя горизонтальн ми и двумя вертикальнь1ми линейками, параллельными металлическим пластина служащим для крепления опалубки при закладке слоев, изготавливают послой ную модель горных пород из эквивален ных материалов. На стенд закладывают слой, имитирующий полезное ископаемое (например угольный пласт), и сверху слой пород покрывающей толшр, которые подбирают по механическому подобию и диэлектри ческой проницаемости. Масштаб модели по механическому подобию и диэлектрической проницаемости может быть различным. Например по дазлектрической проницаемости он может быть принят 1:1 и крупнее. Подбор эквивалентных материалов по механическому подобию производитс известным способом. В каждый слой в противоположные точки с лицевой и задней сторон моде ли горного массива закрепляют обклад кя, представляющие собой .кружки диаметром менее, чем толщина соответствующего сля, изготовленные, например, из одностороннего фольгированного гетинакса. В центре кружка имее ся отверстие для крепежного гвоздика К каждому кружку припаивают штьфек, например, из печатного монтажа, на которьй одевают контакт. На стенде с лицевой и обратной ст рои крепятся по одному проводу, к каждому из которых соответственно жестко подсоединяют контакты обклаДОК, а также оба выхода измерительного прибора. При жестком подсоединении прибора емкость проводов становится постоянной и измеряется с одинаковой точностью. Обкладки, закрепленные в каждом слое, располагают через определенные интервалы на параллельных линиях. Рядом с ними на лицевой стороне модели в каждом слое закрепляют марки, представляющие собою кружочки белой бумаги диаметром примерно ., Змм, накалываемые булавочными иголками и имитирую.щие глубинные реперы, закрепленные в вертикальных скважинах.Марками могут служить также миниатюрные лампочки или индикаторы часового типа. Абсолютные и относительные смещения марок на модели, вызванные ее подработкой, определяются путем непосредственных линейных измерений или по фотоснимку. После изготовления модели при заданной температуре и влажности в местах закрепления обкладок измеряют электроемкости слоев модели, имитируют отработку угольного пласта путем вынимания слоя, имитирующего полезное ископаемое, с оставлением по краям модели угольных целиков, потом снова измеряют электроемкости слоев в тех же точках, в которых измеряли до подработки. По результатам измерений составляют графики изменения величины диэлектрической проницаемости от координат точек замеров. На этих графиках показывают величины сдвижений одноимег ных точек модели и относительные деформации слоев. Сравнивая результаты измерений, устанавливают контуры зон с изменившейся проницаемостью и деформированностью пород. Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что он позволяет фиксировать на модели качественные изменения фильтрационных свойств пород, вызванных подработкой, определять контуры зон с изменившимися фильтрационными свойствами, переносить эти результаты на натуру, не прибегая к дорогостоящим работам; связанным с определением коэффициентов фильтрации пород в натуре. Формула изобретения Способ исследования фильтрации жидкости через подработанный горный массив иа моделях из зквивалентных материалов, включающий измерение элект5 87071 рических параметров в точках каждого слоя модели до и после имитации отработки полезного ископаемого, о т пичающийся тем, что, с целью повышения достоверности резуль-5 татов исследований, слои горных пород подбирают по механическому подобию и по подобию диэлектрической проницаемости, а в качестве электрического параметра в указанных точках модели10 измеряют электроемкость и по величине ее изменения после отработки слоя 16 модели определяют зоны с изменикпимися фильтрационными свойствами и глу бину фильтрации на модел, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . Дружинин Н.И, Изучение региональных потоков подземных вод методом электрогидродинамических аналогий, М., Недра, 1966, с. 269-290. 2. Авторское свидетельство СССР № 185819, кл, Е 21 F 16/00, 965 (прототип).