Способ определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород

Способ определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в горной промышленности и геологии. Сущность изобретения: определяют разности потенциалов электрического поля в заданных точках твердого образца, помещенного в ванну с первым электролитом, и разности потенциалов этого электролита между указанными точками, затем исследуемый образец помещают во вторую ванну с другим электролитом, удельное электрическое сопротивление которого меньше удельного электрического сопротивления первого электролита и образца, и измеряют разности потенциалов электрического поля образца и второго электролита в заданных точках, далее по измеренным величинам разностей потенциалов рассчитывают удельное электрическое сопротивление образца горной породы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

Д (Д

l (, (21) 4832367/03 (22) 30,05.90 (46) 15.10.92, Бюл. N 38 (71) Московский горный институт (72) А,А,Кашкаров, И.Ю.Буров, Г.А,Багаутинов и Г,Я.Новик (56) Государственный стандарт ГОСТ 2549482 "Породы горные. Метод определения удельного электрического сопротивления".

Авторское свидетельство СССР

М 1203423, кл. Е 21 С 39/00, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ТВЕРДЫХ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Использование: в горной промышленности и геологии, Сущность изобретения:

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам определения физических свойств горных пород, используемых при решении различных геофизических, геологоразведочных и горнотехнических задач, а такжс может быть использовано в строительстве при определении свойств материалов.

Известен метод определения электрических свойств горных пород, заключающийся в пропускании постоянного электрического тока через образец, снятии замеров электросопротивления и расчете по ним и геометрическим размерам образца величины его удельного электрического сопротивления.

Недостатком этого метода является его низкая точность измерения из-за невозможности обеспечения плотного и постоянного

„, Ы„„1768753 А1 определяют разности потенциалов электрического поля в заданных точках твердого образца, помещенного в ванну с первым электролитом, и разности потенциалов этого электролита между указанными точками, затем исследуемый образец помещают во вторую ванну с другим электролитом, удельное электрическое сопротивление которого меньше удельного электрического сопротивления первого электролита и образца, и измеряют разности потенциалов электрического поля образца и второго электролита в заданных точках, далее по измеренным величинам разностей потенциалов рассчитывают удельное электрическое сопротивление образца горной породы. 1 ил, контакта между электродами и образцом, Этот способ позволяет определять удельное электрическое сопротивление образцов плоскопараллельной формы заданной толщины.

Известен способ определения электрических свойств твердых образцов горных пород, основанный на измерении разности потенциалов электрического поля в заданных точках образца, помещенного в ванну с электролитом, и разностей потенциалов в электролите между этими точками с последующим вычислением удельного электрического сопротивления по измереннь;м значениям разностей потенциалов.

Недостатками этого способа определения удельного электросопротивления образцов является то, что он не позволяет точно определить удельное электросопро1768753

Л02 Л0 о2 ро) P — —

AU1 — 6Uo;

Ро2 д

ZtO г ЬU1 тивление тел, отличающихся по форме от трехосного эллипсоида, а также то, что на точность измерений влияет нелинейная зависимость разностей потенциалов электрического поля в заданных точках о t соотношения удельных сопротивлений образца и электролита. При значениях удельного электросопротивления образцов, в 5 раз превышающих значения удельного электросоп ротивления электролита, способ перестает быть пригодным для измерений.

При использовании известного способа возникает необходимость аппроксимаций размеров образца при оценке их удельного злектросопротивления к трехосному эллипсоиду. Используемый при этом коэффициент деполяризации зависит от соотношения полуосей образца, что невозможно точно оценить для реальных образцов горных пород неправильной формы. Все это приводит к большим и неустранимым погрешностям, которые к тому же не являются постоянными величинами для различных образцов, поэтому нельзя количественно сопоставить и сами результаты их определений, Цель изобретения - повышение точности определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород и материалов произвольной формы, Это достигается тем, что в гредлагаемом способе определения удельного электрического сопротивления твердых образцов гарных пород, включающем помещение образца в электролит с наведенным электрическим полем, измерения разностей потенциалов электрического поля в заданных точках образца и в электролиге между этими точками и определение удельного электрического сопротивления образца, после измерения разностей потенциалов электрического поля s первом электролите образец помещают во второй электролит, удельное электрическое сопротивлеHèå кот0p0tî меньше удельного электрического сопротивления первого электролита и образца, измеряют разности потенциалов электрического поля образца и второго электролита в заданных точках, а удельное электрическое сопротивление образца определяют из выражения

2 Uo2 AU1 — ЛОо1

Ом м, Я где р 3, р о1, и р „2 — удельные электриче5

1Г о0

25 яд

At

4"

55 ские сопротивления соответственно образца, первого и второго электролитов, Ом х м;

ЛU1 ЛU2, ЛUo1 и Л002 — разности потенциалов в заданных точках в первом и втором электролитах соответственно на образце и в электролитах.

В способе использование второго электролита позволяет исключить влияние формы образца, поскольку ее влияние в обоих электролитах одинаково. В связи с этим не требуется аппроксимаций формы образца к трехосному эллипсоиду, что повышает точность и производительность измерений.

Теоретически и экспериментально установлено, что в том случае, когда удельное электросопротивление образца меньше удельного электросопротивления первого электролита., но больше, чем у второго электролита, зависимость между соотношением значений электросопротивлений образца и электролитов к величине разности потенциалов но.ит линейный характео. При этом ошибка в определении величины удельного электросопротивления образцов является наименьшей и постоянной, что позволяет ее точно определять и устранять.

Эти положения являются основанием для количественного сравнения результатов определений удельного электрического сопротивления образцов даже различной провод».мости, На чертеже показано устройство для осуществления способа определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород.

Устройство сосгоит из электролитических ванн 1 и 2, заг.олненных электролитами, удельное электросопротивление первого из которых больша, чем у в.срого.

Исследуемый образец 3 располагается между двумя жестко фиксируемыми точками— электродами 4 и 5, подключенными к вольтметру 6. ii торцовым стенкам каждой электролитичес,<ой ванны прикреплены металлические пластины 7,8,9 и 10, образующие с источником тока 11 промышленной часто ы и напрях<ением 200 В последовательную электрическую цепь, Применение в качестве электролитов, например, глицерина и воды позволяет определять удельное электросопротивление влагонасыщенных образцоь всех горных пород, Способ определения удельного электросопротивления образцов заключается в следующем.

Исследуемый образец 3, зафиксированный между двумя электродами 4 и 5, поочередно помещают в среднюю часть ванны с электролитами при наведенном B HNx электрическом поле. При этом измеряют раз1768753

17 ность потенциалов между электродами 4 и

5 в каждой ванне (Ь 01, Л U2). Затем удаляют образец из межэлектродного пространства и на прежней базе измерений определяют разность потенциалов электрического поля в электролитах между электродами 4 и 5(ЛОО1, AUO2).

В результате выполненных операций получены исходные значения разностей потенциаловв электрического поля между электродами с образцом и без него в двух электролитах.

Определенные в эксперименте значения разностей потенциалов Л01, 502, ЛUo1 и ЛОо2 и известные значения удельных сопротивлений электролитов р О1 и р,2 подставляют в расчетную формулу (1) и рассчитывают искомую величину удельного электрического сопротивления образца, Использование данного способа определения удельного электрического сопротивления образцов горных пород и материалов обеспечивает по сравнению с промышленно освоенным методом, в качестве которого взят аналог (1), не только повышение в 8 — 10 раз точности определений, но и позволяет производить их на образцах любой формы. По сравнению с прототипом предлагаемый способ снижает погрешность измерений в 2 — 3 раза, которая в предлагаемом способе составляет не более

10 — 15, от измеряемой величины удельного электросопротивления.

Формула изобретения

Способ определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород, включающий помещение образца в первый электролит с наведенным электрическим полем, измерение разностей потенциалов электрического поля в задан5 ных точках образца и в первом электролите между этими точками и определение удельного электрического сопротивления образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения удельно10 го электрического сопротивления образцов неправильной формы, после измерения разностей потенциалов электрического поля в первом электролите образец помещают во второй электролит, удельное электрическое

15 сопротивление которого меньше удельного электрического сопротивления первого электролита и образца, измеряют разности потенциалов электрического поля образца и второго электролита в заданных точках, а

20 удельное электрическое сопротивление образца р1 определяют из выражения

ЛО 2 — ЬО о2 ЛО 1 — ЬО 01

Pо1,Л,02 Ро2

Ог — Uo2 U1 — UO1

Л02 Л01

30 где р1, р о1 и р о2 — удельное электрическое сопротивление соответственно образца, первого и второго электролитов, Ом м;

Л01, Ь02, AUo1, Л Оюг — разности потенциалов в заданных точках в первом и втором электролитах соответственно на образце и в электролитах,