Способ измерения объема полости

 

Использование: определение объема полостей сложной конфигурации. Сущность изобретения: в измеряемой полости производят подрыв заданного количества взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом. Искомый объем определяют по концентрациям окиси азота, азота и кислорода в полости сразу после взрыва, вводя поправку с учетом отношения концентраций азота и кислорода в полости перед взрывом.

Изобретение относится к измерениям объемов, емкостей, карстовых и других пустот сложной конфигурации, образовавшихся под воздействием различных природных факторов или в результате деятельности человека, например, различные вывалы и обрушения в горных выработках, емкости выщелачивания, недоступные с точки зрения безопасности или технических возможностей доступа к емкости.

Известен способ определения объема емкости [1] , включающий сообщение контролируемой емкости с калиброванной емкостью, имеющей заданную концентрацию индикаторного газа, определение концентрации индикаторного газа в обеих емкостях, а об объеме контролируемой емкости судят по расчетной формуле.

Однако способ имеет недостатки.

Прежде всего, в данном способе требуется создание дополнительной калибровочной емкости, что усложняет определение объема исследуемой емкости.

Способ больше рассчитан для выполнения определения объемов в лабораторных условиях, так как для определения пустот в природных условиях трудно и дорого создавать калибровочную емкость, устанавливать в ней давление калибровочного газа и т. д.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному способу является способ [2] . Он позволяет определять объем положений сложных конфигураций без использования акустических локаторов, дальномеров и т. п.

К недостаткам способа следует отнести: необходимость индикаторного яда, который, как правило, отсутствует на действующих горных предприятиях, большие расходы этого газа, наличие технических средств для ввода индикаторного газа в специальную емкость, доставка ее в полость с последующей разгерметизацией. Указанные недостатки определяют значительную трудоемкость известного способа и его низкую технологичность в реальных условиях.

Целью изобретения является упрощение измерения.

Цель достигается тем, что в известном способе измерения объема полости сложной конфигурации путем подачи в нее газа, замера его концентрации и вычисления объема полости, подачу газа в полость осуществляют путем подрыва в ней заряда взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом, а объем полости вычисляют по формуле V_о = , м³, где d - содержание азота в грамм-атомах на 1 кг взрывчатого вещества; A - количество взрывчатого вещества, кг; NO, N₂, O₂ - концентрация окиси азота, азота и кислорода соответственно, замеренные после взрыва в полости, % ; К_в - поправочный коэффициент.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В полость сложной конфигурации закладывают заряд взрывчатого вещества весом примерно 5-10 г на каждый м³ полости. Осуществляют подрыв в одну или несколько ступеней (с учетом требований сейсмин) и выравнивание давлений в полости и окружающей среде. Доступ в полость перекрывают и производят забор газовых проб из полости. Анализируя газовые пробы, получают концентрации окиси азота, азота и кислорода в полости. Предварительно перед подрывом осуществляется забор фоновой пробы состава атмосферы для внесения поправки в расчет определения объема. Поправочный коэффициент K_в представляет собой отношение концентраций азота и кислорода в фоновой пробе и меняется в пределах 3,72-4,08, но в некоторых случаях может принимать значение в 1,5 раза меньше или больше и поэтому должен каждый раз определяться экспериментально.

Объем полости вычисляют по формуле V_о = , м³ Использование предложенного способа позволяет существенно снизить трудоемкость определения объема природных полостей, как то вывал, пещера, выработка и т. п. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1492219, кл. G 01 F 17/00, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N 958863, кл. G 01 F 17/00, 1979.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМА ПОЛОСТИ, включающий подачу в полость газа, измерение его концентрации и вычисление объема полости, отличающийся тем, что, с целью упрощения, перед подачей в полость газа производят забор пробы фонового состава атмосферы в полости, измеряют концентрации азота и кислорода в пробе, определяют их соотношение и поправочный коэффициент, подачу газа осуществляют путем взрыва в ней взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом, после взрыва одновременно измеряют концентрации окиси азота, азота и кислорода, а объем V полости вычисляют по формуле V= , где A - заданное количество взрывчатого вещества, кг; d - заданное содержание азота, моль/кг взрывчатого вещества; NO, N₂, O₂ - концентрации окиси азота, азота и кислорода, замеренные после взрыва; K_В - поправочный коэффициент.