Способ определения эффективной пористости горных пород

Способ определения эффективной пористости горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности. Из отобранной пробы горной породы изготовляют образец и высушивают его при температуре 105-110°С. Затем образец теплоизолируют со всех сторон за исключением одной и помешают в герметичную камеру с подвижными секциями и датчиками давления и т-ры. Вакуумированием камеры удаляют газ из пор образца и нагружают его через подвижные секции до давления, соответствующего давлению в горной выработке . Изменяют т-ру образца до т-ры горной выработки. Затем проводят изменение т-ры образца с переходом через заданную т-ру определения пористости путем создания через нетеплоизолированную сторону образца постоянного по плотности теплового потока . Измеряют во времени плотность теплового потока, т-ру образца, его длину, площадь сечения и давление. Затем определяют при заданных т-ре и давлении теплоемкость и теплопроводность твердой фазы образца. Эффективную пористость рассчитывают по выражению т(п-,,„ +) - а/,, .,,„ {)J /а(п -/, п +,)о, где af,.,,i дт - температуропроводность твердой фазы образца; ,, -,„.ц;о - температуропроводность образца; п - номера точек замера параметров (п 1, 2, 3...), а(„ч.п+1)ти &(,)о рассчитывают по формулам . 1 ил. ю (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4075939/22-03 (22) 29.04.86 (46) 23.10.88. Бюл. № 39 (71) Кузбасский политехнический институт (72) В. А. Колмаков, А. Н. Фокин, В. В. Колмаков и А. В. Колмаков (53) 622.35 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 883429, кл. Е 21 С 39/00, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОРИСТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу.

Цель изобретения — повышение точности.

Из отобранной пробы горной породы изготовляют образец и высушивают его при температуре 105 — 110 С. Затем образец теплоизолируют со всех сторон за исключением одной и помещают в герметичную камеру с подвижными секциями и датчиками давления и т-ры. Вакуумированием камеры

„„Я0„„1432217 А1 удаляют газ из пор образца и нагружают его через подвижные секции до давления, соответствующего давлению в горной выработке. Изменяют т-ру образца до т-ры горной выработки. Затем проводят изменение т-ры образца с переходом через заданную т-ру определения пористости путем создания через нетеплоизолированную сторону образца постоянного по плотности теплового потока. Измеряют во времени плотность теплового потока, T-ру образца, его длину, плошадь сечения и давление. Затем определяют при заданных т-ре и давлении теплоемкость и теплопроводность твердой фазы образца.

Эффективную пористость рассчитывают по в ы р а ж е н и ю гп „, „,> — — 1 — а,„, „,> /

/a<„, „,)0, где а!, ... 0 — температуропроводность твердой фазы образца; а(„ температуропроводность образца; n — номера точек замера параметров (и = 1, 2, 3...), а „ l,n+0T и а „ l,n,0O рассчитывают по формулам. 1 ил.

1432217

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам определения эффективной пористости массивов горных пород, и может быть использовано при прогнозировании газопроявлений и расчете выделения газа в горные выработки строящихся и действующих шахт.

Цель изобретения — повышение точности.

На чертеже показана схема устройства для осуществления способа определения эффективной пористости горных пород.

Устройство содержит герметичную камеру

1 с подвижными секциями для образца 2, покрытого теплоизоляцией 3 со всех сторон за исключением стороны 4, датчики 5 температуры для подсоединения к противоположным граням 4 и 6 образца 2, средство 7 регистрации, связанное с датчиками 5, средство 8 откачки, сообщенное трубопроводом 9 с полостью камеры 1, датчики 10 давления, нагружающее приспособление 11, связанное с подвижными секциями камеры 1, средство 12 для нагрева или охлаждения, связанное каналом 13 с камерой 1 со стороны, контактирующей с нетеплоизолированной стороной 4 образца 2, и измеритель 14 плотности теплового потока, связанный со средством 15 регистрации. Нагружающее приспособление 11 позволяет перемещать отдельные секции сторон камеры 1 или полностью стороны камеры 1 относительно друг друга, что дает возможность нагружать образец 2 в целом или любую его часть по объему или площади до требуемого давления. Устройство содержит также установленные на сторонах камеры датчики (не показаны) для измерения размеров образца 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Из отобранной пробы горной породы изготовляют образец 2. Образец 2 высушивают при температуре 105 — 110 С для удаления из него влаги и помещают в камеру 1, состоящую из нагрузочных секций, перемещающихся одна относительно другой. Теплоизолируют образец 2 в камере 1 теплоизоляционным материалом 3 со всех сторон за исключением стороны 4 для подачи через нее теплового потока. Подсоединяют к противоположным сторонам 4 и 6 образца 2 датчики 5 — хромель-алюмелевые термопары, соединенные со средством 7 регистрации температуры образца 2, подсоединяют камеру 1 через трубопровод 9 к с !едству 8 откачки, создают вакуум 10 — 10 Па и откачивают из образца 2 газ, нагружают приспособлением 11 образец 2 до давления, при котором он находится в горной выработке, замеряют датчиками 10 давление на образец 2, создают начальную температуру образца 2, при которой он находится в горной выработке, для чего средством 12 охлаждают образец 2 через канал 13, если температура образца 2 в горной выработке ниже заданной температуры окружающей среды при определении пористости, или нагревают образец средством 12, если температура образца 2 в горной выработке выше заданной температуры окружающей среды при определении пористости. Затем с помощью средства 12 направляют на образец 2 прямой тепловой поток 16, если температура образца 2 в выработке ниже заданной температуры определения пористости или отводят от образца обратный тепловой поток 17, если . температура образца 2 в выработке выше заданной температуры определения пористости, замеряют плотность теплового потока методом дополнительной стенки измерителем 14, соединенным со средством 15 регистрации, замеряют изменение температуры образца 2, линейные размеры образца 2 в камере 1, давление на образец 2, отмечают время замера, определяют по замеренным данным теплопроводность, теплоемкость образца, определяют

20 плотность его твердой фазы и эффектную пористость рассчитывают по математическому выражению а n I, л !)т

7 ) э а(л-1 n+1) . О л (л-!, л+ 1) 35 а(-I и!)т— л+ 1) л,1) — теплопроводность образца под давлением и при вакууме, Вт/(м К);

)I(n-I л+1) о—

Q(n Ið,n+1) ( л-1 n+I)

Т(л-1 n+I) — количество теплоты, подаваемой на образец, Дж; — длина образца под давлением и при вакууме, м; — температура образца под давлением и при вакууме, осредненная в интервале замера, К; — площадь сечения образца под давлением и при вакууме, м, -интервал времени между точками замера температуры образца под давлением и при вакууме, с; теплоемкость образца под давлением и при вакууме, Вт с/(кг- К);

S(n-I > n+i) ((nb l P (n-/) 55

С (л-1> л!.!) где m(n i n+i) — эффективная пористость массива горных пород; и — номера точки замера параметров (n= 1, 2, 3...); (и†1, n+ l) †интерв осреднения по времени между точками замера;

3(n I л,1)т — — тЕМПЕРатУРОПРОВОДНОСтЬ твердой фазы образца при вакууме и объеме образца под давлением, м /с; 2

1432217

ГП(л-1, Р(л-l, а(л 1, (n-1 л+1) а(л-I т л+1) 0 — — ( тт+1) (n- I) (т(л, л,)+

+ --4 т„„— т„ I)— (1 (n- I л+ I) а(л 1, „.,1),1 =Q(n-1, лт1) (1 (n-l, л+1)— (n-.1 n+ !) 30! т„. +д ).

35 (n-1, и+! )

˫-I, .!)—

С<л,, л..)—

Формула изобретения

P(n-1, n+I) 45 (n-1 rr l) tn1 tл+1 (-, т.)—

50 т(л), т(„„„

К,.—

55 (л-I л !1

С,„,,л,>

m(rr, тт+ n) T(nn- 1,им) n+I) — масса образца под вакуумом, кг; 5 — плотность твердой фазы образца при объеме под давлением, кг/м, .+1) p — температуропроводность образца горной породы под давлением и при вакууме, м-/с, определяется по формуле:

20 температура образца горной породы под давлением и при вакууме в соответствующих точках замера, К; единичный размерный коэффициент площади сечения, м ; 25 плотность теплового потока, проходящего через образец, Вт/м, В приведенном расчете эффективной по ристости необходимо учитывать, что согласно методике определения параметров теплопроводность и теплоемкость образца соответственно равны теплопроводности и теплоемкости твердой фазы образца.

Повышение точности определения эффективной пористости массива горной породы обеспечивается за счет учета при определении пористости образца давления и температуры, при которых горная порода находится в массиве.

Способ определения эффективной пористости горных пород, включающий отбор пробы горной породы, изготовление из нее образца, его высушивание при 105 — 110 С, определение плотности твердой фазы горной породы и расчет эффективной пористости, отличаю(чийся тем, что, с целью повышения точности, после высушивания образец теплоизолируют со всех сторон, за исключением одной, и помещают в герметичную камеру с подвижными секциями и датчиками давления и температуры, удаляют газ из пор образца путем вакуумирования, нагружают образец через секции камеры до давления, соответствующего давлению в горной выработке, затем изменяют температуру образца до начальной температу -ы, соответствующей температуре в горной выработке, после чего проводят изменение температуры образца с переходом через заданную температуру определения пористости путем создания через нетеплоизолированную сторону образца постоянного по плотности теплового потока и измеряют во времени плотность теплового потока, температуру образца, его длину, площадь сечения и давление, затем определяют при заданных температуре и давлении теплоемкость и теплопроводность твердой фазы образца, а эффективную пористость m расчитывают по выражению

I- I (n -1 л+ 1) .1тr ттт) где а температуропроводность твердой фазы образца, м-/с; а(л I л,11т,—

С (rr -! rrr.1) р (n 1 л+1) ао — температуропроводность образца, м-/с. (л — -)(1Ь(-. 11 -(-, ° )(т т, )+ т

1(nial)-k(n-I) л (1(л-I r+I) номера точек замера параметров (п=1, 2, 3...); интервалы осреднения по времени между точками замера; теплопроводность твердой фазы образца, Вт/(м К); теплоемкость твердой фазы образца, Вт с/(кг К); плотность твердой фазы образца, кг/м ; длина образца, м; интервал времени между соответствующими точками замера, с; площадь сечения образца, через которую проходит тепловой поток, м, — температура образца в соответствующих точках замера, К; размерный коэффициент площади сечения, м- ; плотность теплового потока, Вт/м .

1432217

Составитель В. Тальвойш

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес Корректор В. Романенко

Заказ 5404/27 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4