Способ определения водопритока при креплении горных выработок и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности определения при высоких скоростях перемещения уровня 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, спускоподъемный механизм, регистрирующий узел с преобразователем сопротивления. Устр-во имеет блок импульсно-фазового управления и тиристорный блок, соединенные с механизмом , на котором установлен дискретный датчик глубины. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1460219 (51) 4 Е 21 В 47/10, 47 04

1 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4066030/22-03 (22) 06.03.86 (46) 23.02.89. Бюл. № 7 (71) Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геологоразведочным работам (72) А. Э. Кипко (53) 622.243 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1154447, кл. Е 21 В 47/04, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОПРИТОКА ПРИ КРЕПЛЕНИИ ГОРНЫХ

ВЫРАБОТОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу.

Цель — повышение точности определения при высоких скоростях перемещения уровня 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, спускоподъемный механизм, регистрирующий узел с преобразователем сопротивления. Устр-во имеет блок импульсно-фазового управления и

THpHcTopHblH блок, соединенные с механизмом, на котором установлен дискретный датчик глубины. 2 с.п.ф-лы, 5 ил..

1460219

10

H=l — т+а, 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 изображен 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 сопротивления 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 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 сопротивлений 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 управления СИФУ, тиристорный блок ТБ, спускоподъемный механизм,. состоящий из лебедки, приводимой в действие электродвигателем постоянного тока ЭД, блок питания

БП, дискретный датчик ДД глубины погружения кабеля, установленный на спускоподъемном механизме, систему обработки данных СОД и самопишущий регистратор

CP. 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 вЂ” ПСН вЂ” СИФУ вЂ” ТБ — ЭД вЂ” Л вЂ” ДУ 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 аналоговая, которые во взаимодействии позволяют получить очень высокую точность измерений. Дискретной системой осуществляется точечный контроль глубины нахождения датчика по длине вымотанного кабеля.

Кабель, опускаемый в скважину, перебрасывается 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 оптоэлектронную пару: лампу 10 накаливания и фотодиод 11 (фиг. 4). При прохождении 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. характеризуют глубину погружения ДУ. Количество поступивших импульсов считывается 16-разрядным электронным двоичным счетчиком, а затем при помощи цифроаналогового преобразователя преобразуется в напряжение постоянного тока.

Аналоговой системой производится контроль положения уровня жидкости относительно ДУ. Параметром, характеризующим эту величину, является постоянное напряжение на выходе ПСН. При этом регистрацию уровня жидкости производят непрерывно, для этого ДУ автоматически опускают и поднимают вслед за уровнем жидкости в скважине.

Как видно из фиг. 2, величина динамического уровня может быть определена исходя из следующего выражения:

1460219

3 где Н вЂ” динамический уровень, м; ! — длина кабеля, находящегося в скважине, м; ги — 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. 1» и калибруют самопишущий регистратор на максимальное отклонение. Затем нажимают кнопку «контр. О» 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".опоиток.

Пример. Рассмотрим .. ведение гидродинамических исследований при проектировании воздухоподающего ствола на шахте в месте предполагаемого пересечения ствола с водоносным горизонтом, представленным старой горной выработкой.

Способ определения ожидаемого водопритока при креплении горных выработок был реализован в следующей последовательности.

В точке заложения ствола была пробурена скважина, в кровле водоносного горизонта на глубине 271,2 м был установлен пакер, произведен налив воды в скважину до отметки устья и снята с помощью описанного устройства кривая восстановления уровня. Работа с прибором проводилась следующим образом. Над устьем скважины устанавливался блок-баланс, через него был переброшен кабель и верх ДУ устанавливался на уровне.устья скважины. Нажатием кнопки «Контр. 1» был протарирован самопишущий регистратор на максимальное отклонение. Затем нажатием кнопки

«Контр. О» было переведено устройство в режим автоматического слежения. После этого был остановлен насос, производящий налив, и устройство начинало отслеживать уровень, одновременно фиксируя диаграмму восстановления уровня.

Формула изобретения

1. Способ определения водопритока при креплении горных выработок, включающий возбуждение скважины и регистрацию уровня жидкости в ней датчиком уровня, по которому определяют водоприток, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения точности опоеделения 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

Н=! — т+ а, 25 где Н вЂ” 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, спускоподъемный механизм, регистрирующий узел с преобразователем сопротивления, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения точности определения при высоких скоростях перемещения уровня жидкости в скважине, оно снабжено блоком импульсно-фазового управления, тиристорным блоком и установленным на спуско-подъемном механизме дискретным датчиком глубины погружения кабеля, причем датчик уровня через преобра45 зователь сопротивления, блок импульснофазового управления и тиристорный блок соединен со спуско-подъемным механизмом.

1460219

Фиг. 1

Составитель I.Ìàñëoâà

Редактор Е. Папи Texpeд И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 437/31 Тираж 5! 4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Г!атент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101