Спосіб визначення водоприпливу під час кріплення гірничих виробіток та пристрій для його здійснення

Изобретение относится к горному делу Цель — повышение точности определения при высоких скоростях перемещения уров ня жидкости в скважине Возбуждают скважину и датчиком уровня регистрируют непрерывно в ней уровень жидкости Датчик автоматически спускают или поднимают вслед за уровнем жидкости в скважине Динамический уровень жидкости в скважине определяют по положению датчика уровня относительно устья скважины Устр-во для осуществления данного способа содержит датчик 5 уровня в виде набора сопротивлений с защитным элементом, спуско подъемный механизм, регистрирующий узел с преобразователем сопротивления Устр во имеет блок импульсно-фазового управления и тиристорный блок, соединенные с механизмом, иа котором установлен дискретный дат чик глубины 2 с п ф-лы, 5 ил С Фиг Z 1 \Li n si 1460219 t Изобретение относится к горному делу, в частности к области прогнозирования водопритока при креплении горных выработок, пройденных в зонах старых горных работ, закарстованном массиве или пересекающих трещины с большим раскрытием. Цель изобретения — повышение точности определения водопритока при креплении горных выработок при высоких скоростях перемещения уровня жидкости в скважине. На фиг. 1 чзображен план пересечения проектируемой горной выработки с водоносной зоной; на фиг, 2 — схема выполнения исследований для определения водопритоков при креплении горных выработок; на фиг. 3 — датчик сопротивлении измерительного устройства; на фиг. 4 — дискретный датчик; на фиг. 5 — блок-схема системы импульсно-фазового управления. Способ осуществляется следующим образом. В месте предполагаемого пересечения горной выработки 1 с водоносной зоной 2 ) В бурится скважина 3 (фиг 1).В кровле водоносного горизонта устанавливают пакер 4, в подпакерное пространство спускают датчик 5 сопротивления измерительного устройства, производят налив либо откачку жидкости из скважины, и затем выполняют измерение восстановления уровня с помощью измерительного устройства (фиг. 2). Скважинная часть прибора включает датчик уровня ДУ, представляющий собой перфорированную трубу 6, сквозь которую пропущена гирлянда постоянных сопротив лений 7. Скважинная часть прибора опускается в скважину на многожильном телефонном кабеле 8 (фиг. 3). Поверхностная часть прибора содержит преобразователь сопротивление-напряжение ПСН, систему импульсно-фазового ^правления СИФУ, тиристорный блок ТБ, спускоподъемный механизм, состоящий из лебедки, приводимой в действие электродвигателем постоянного тока ЭД, блок питания БП, дискретный датчик ДД глубины погруженкя кабеля, установленный на спускоподъемном механизме, систему обработки данных СОД и самопишущий регистратор СР. Датчик уровня через преобразователь сопротивления, блок импульсно-фазового управления и тиристорный блок соединен со спуско-подъемным механизмом. В момент, когда вода в скважине находится в статическом состоянии, ДУ погружен ровно наполовину При этом на выходе ПСН появляется такое напряжение, при котором на выходе ТБ напряжение отсутствует, а следовательно, лебедка остается неподвижной. Если уровень жидкости в скважине начинает двигаться вниз, сопротивление ДУ изменяется На выходе ПСН напряжение тоже соответственно изменяется, оно обрабатывается СИФУ, с выхода которого сигналы управления тиристорами подаются на ТБ, на выходе которого появляется отрицательное напряжение, в результате чего кабель начинает сматываться с барабана Л и ДУ опускается вслед за уровнем. При этом следует учесть, что, чем больше отклонение уровня жидкости относительно середины ДУ, тем выше напряжение и скорость вращения ЭД, а следовательно, и скорость движения ДУ по скважине. Таким образом, система ДУ—ПСН—СИФУ-ТБ—ЭД—Л—ДУ 10 оказывается замкнутой и тем самым авторегулируемой. В случае движения уровня жидкости вверх относительно центра ДУ происходят процессы, обратные описанным выше, и датчик поднимается вверх. Регистрируется глубина погружения уровня относительно устья скважины следующим образом. В приборе предусмотрены две системы считывания информации — дискретная и 20 аналоговая, когорые во взаимодействии позволяют получить очень высокую точность измерений. Дискретной системой осущестйляется точечный контроль глубины нахождения датчика по длине вымотанного кабеля. Кабель, опускаемый в скважину, пере25 брасывается через колесо 9 блок-баланса, которое под действием силы трения вынуждено вращаться при движении кабеля. Дискретный датчик глубины погружения кабеля выполнен как одно целое с колесом блок-баланса. В колесе насверлены отверстия, которые в определенные моменты времени пропускают свет и тем самым замыкают оптоэлеюронную пару: лампу 10 накаливания и фотодиод II (фиг 4). При про,,- хождении светового импульса через оптоэлектронную пару на ее выходе появляется электрический импульс, причем количество электрических импульсов, поступивших с оптоэлектронной пары, прямо пропорционально длине вымотанного кабеля, т. е. 40 характеризуют глубину погружения ДУ. Количество поступивших импульсов считывается 16-разрядным электронным двоичным счетчиком, а затем при помощи цифроаналотового преобразователя преобразуется в .с напряжение постоянного тока. : Аналоговой системой производится контроль положения уровня жидкости относительно ДУ Параметром, характеризующим эту величину, является постоянное напряже$0 н и е н а в ы х ° Д е ПСН. При этом регистраиию уровня жидкости производят непрерывно, для этого ДУ автоматически опускают и поднимают вслед за уровнем жидкости в скважине. Как видно из фиг. 2, величина динами55 ческого уровня может быть определена исходя из следующего выражения: И=1—-т-\-а, (1) 1460219 где Н — динамический уровень, м; / — длина кабеля, находящегося в скважине, м, т — длина погруженной части ДУ, м; а — длина ДУ, м Расчет Н по уравнению (1) производится автоматически с помощью электронного сумматора и результат выдается для записи на самопишущий регистратор. Изменение с помощью прибора производится следующим образом. Над устьем скважины устанавливают блок-баланс, через него перебрасывают кабель и устанавливают верх ДУ на уровне устья. Нажимают кнопку «контр І» и калибруют самопишущий регистратор на максимальное отклонение. Затем нажимают кнопку «контр. 0» и переключают прибор в режим автоматического слежения. После этого датчик автоматически опускается в скважину и начинает следить за уровнем. По окончании исследований прибор переключают на ручное управление и ДУ извлекают из скважины Результаты измерений обрабатываются по специально разработанному алгоритму на ЭВМ серии М5000, в результате чего получают ожидаемый во -оприток. Пример Рассмотрим приведение гидродинамических исследований при проектировании воздухоподающего „-твола на шахте в месте предполагаемого пересечения ствола с водоносным горизонтам, представленным старой горной выработкой. Способ определения ожидаемого водопритока при креплении горных выработок был реализован в следующей последовательности мальное отклонение Затем нажатием кнопки «Контр 0» было переведено устройство в режим автоматического слежения После этого был остановлен насос, производящий налив, и устройство начинало отслеживать уровень, одновременно фиксируя іиаграмму восстановления уровня Формула изобретены ч 10 1 Способ определения водопритока при креплении горных выработок, включающий возбуждение скважины и регистрацию уровня жидкости в ней датчиком уровня, по которому определяют водоприток, отличаю^5 щийся тем, что, с целью повышения точности определения при высоких скоростях перемещения уровня жидкости в скважине, регистрацию уровня жидкости производят непрерывно, при этом датчик уровня автоматически опускают или поднимают вслед 20 за уровнем жидкости в скважине, а динамический уровень жидкости в скважине определяют по положению датчика уровня относительно устья скважины по формуле 25 >" п==1 ~ где Я — динамический уровень, м; / — длина кабеля, находящегося в скважине, м, т — длина погруженной части датчика 30 уровня, м; а — общая длина датчика уровня, м 2. Устройство определения водопритока при креплении горных выработок, включающее установленный на кабеле датчик уровня, выполненный в виде набора сопротив35 лений с защитным элементом, спускоВ точке заложения ствола была пробуподъемный механизм, регистрирующий узел рена скважина, в кровле водоносного гос преобразователем сопротивления, отличаюризонта на глубине 271,2 м был установщееся тем, что, с целью повышения точлен пакер, произведен налив воды в скважиности определения при высоких скоростях ну до отметки устья и снята с помощью перемещения уровня жидкости в скважине, описанного устройства кривая восстановле- 4 0 оно снабжено блоком импульсно-фазового ния уровня. Работа с прибором проводиуправления, тиристорным блоком и установлась следующим образом. Над устьем скваленным на спуско-подъемном механизме дисжины устанавливался блок-баланс, через некретным датчиком глубины погружения кабего был переброшен кабель и верх ДУ усталя, причем датчик уровня через преобранавливался на уровне устья скважины. На- дс зователь сопротивления, блок импульсножатием кнопки «Контр 1» был протарирофазового управления и тиристорный блок ван самопишущий регистратор на максисоединен со спуско-подъемным механизмом 1460219 Фиг.З Риг 7 Фиг. 5 Составитель Г Маслова РсшкторЕ Папп ' Техред И Верес Корректор/! Пилипенко Зсіказ 437/ЗІ Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК.НТ СССР 113035, Москва, Ж—35, Раушская наб , д 4/5 Производственно-издательский комбинат «.Патент», г Ужгород ул Гагарина, 101