Устройство для определения проницаемости пород Советский патент 1981 года по МПК G01N15/08 

(5А) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам для определения проницаемости горных пород методом нагнетания воздуха. Известно устройство для определения проницаемости пород, включающее зонд с изоляционным элементом, нагру зочное приспособление, анкеры и изме рительные устройства ПЗ Недостаток этого устройства - раэ рушение породы вблизи зонда сосредоточенным потоком воздуха с высоким аэродинамическим напором. Разрушение структуры контактной зоны породы вбл зи зонда во время опыта приводит к увеличению фильтрующей площади, что снижает точность определяющей проиицаёмости. Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения проницаемости пород, включающее зонд с изоляционным элеПОРОДментом, трубопровод и баллон с манометром D. Недостаток этого устройства - разрушение породы вблизи зонда сосредоточенным потоком воздуха. Цель изобретения - повышение точности определения проницаемости горных пород путем устранения воздействия сосредоточенного потока воздуха на породу под зондом. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения проницаемости пород, включающее зонд с изоляционным элементом, нагрузочное приспособление с анкерами, измерительные механизмы и магистраль для подачи воздуха снабжено перфорированным элементом, установленньм в дне зонда и гасителем энергии потока воздуха. . установленным в зонде, и выполненным в виде полого сферического сегмента с плавно завернутой вниз манжетой в торце и конусом в центральной части, жестко прикрепленного к зонду и соединенного с перфорированным элементом посредством пружины. На чертеже изображено устройство, включающее зонд с гасителем. Устройство содержит зонд I, изоля ционный элемент 2, нагрузочное приспособление 3, анкеры 4, измерительные устройства 5 и магистраль 6 для подачи воздуха. Внутри зонда 1 на по весках 7 установлен гаситель 8 энергии потока воздуха. Гаситель 8 состо ит из полого сферического сегмента 9 перфорированного элемента 10 и установленной между ними пружины . Полый сферический сегмент 9 на внутрен ней полости по оси оснащен конусом 1 и на его торце снабжен плавно завер.нутой вниз манжетой 13. Перфорирован ный элемент 10, выполненный в виде диска с отверстиями, помещен в зонд с возможностью продольного перемещения с помощью пружины 11. В зонде 1 имеется входной канал для подачи в него воздуха от магистрали 6 и другой канал для измерения давления, св занный с манометром 5. Зонд 1 связан с изоляционным элементом 2 посредст вом резьбового соединения. Устройство работает следующим образом. В дне горной выработки, например шурфе подготавливается зумпф соответ ствующий форме зонда I. Затем устанавливается изоляционный элемент 2. В его центральное отверстие ввинчива ется зонд 1 с гасителем 8. Зонд 1 ус танавливается так,ь чтобы перфорирова ный элемент 10 плотно прижимался к породе при помощи пружины П, упираю щейся в сферический сегмент 8. Йалее на изоляционный элемент 2 устанавливается нагрузочное приспособление 3, которое стабилизируется при помощи а керов 4. Зонд 1 соединяется с магист ралью 6 подачи воздуха и измерительным механизмом, манометром 5. После установки устройства начинается опыт для определения проницаемости горной породы методом нагнетания воздуха. Для этого из магистрали 6 в зонд 1 направляется поток воздуха, который на своем пути встречает гаситель 8. Поток воздуха сначала обтекает конус 12, затем сферический сегмент 9 и манжету 13, проходит зонд и через отверстия в фильтрующем элементе 10 поступает в породу. В результате очередного прохождения через составные элементы гасителя 8 поток возду54ха теряет значительную часть своей кинетической энергии аэродинамического напора и в режиме близком ллминарному нагнетается в исследуемые породы. Прижатый к породе усилием пружины II перфорированный элемент 10 препятствует отрыву и перемещению частиц породы вблизи зонда 1 и тем самым предотвращается изменение геометрических размеров зумф породы. В результате проведенного опыта по измеренным параметрам: расходу м/сут и давлению воздуха дР(;п) рассчитывается коэффициент проницаемости пород К (м ) по следующей общей формуле Q (1 где csL,, - коэффициенты, зависящие от типа потока воздуха, его физических свойств, граничных условий и сжимаемости исследуемых ПОРОД;t - время (сут,) ; f - специальная функция, характеризующая процесс движения воздуха в пористой среде. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определить фильтрационные- свойства пород в условиях постоянного сохранения геометрических размеров фильтрующей площади. Такая постановка опытного нагнетания значительно повьщ1ает точность и достоверность опробывания пород методом нагнетания воздухом. Формула изобретения Устройство для определения проницамости пород, включающее зонд с изоляционным элементом, нагрузочное припособление с анкерами, измерительные механизмы и магистраль для подачи оздуха, отличающееся тем, то, с целью повышения точности опрееления проницаемости горных пород утем устранения воздействия сосредоточенного потока воздуха на породу од зондом, оно снабжено перфорированым элементом, установленным в зонде выполненным в виде полого сферичесого сегмента с плавно завернутой вниз анжетой в торце и конусом в центральой части, жестко прикрепленного к зонду и соединенного с перфорированным элементом посредством пружины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 684Д06, кл. 3 G 01 М 15/08, 1977. 8730456 2. Брурянов В.Я. и др. Использование воздуха для полевой оснастки про, ницаемости необводненных горных пород, Водные ресурсы, №6, 1975, s с. 165 (прототип).