Файл: Ониани, Ш. И. Тепловой режим глубоких шахт при гидравлической закладке выработанного пространства и сложном рельефе поверхности.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 155
Скачиваний: 0
ратура' нейтрального слоя принималась равной многолетней среднегодовой температуре поверхности почвы, согласно дан ным метеостанций Ткибули и Херга (табл. 3) [120].
|
|
|
Параметры |
нейтрального слоя |
|
Таблица 3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Отметки |
от |
уровня |
моря, м |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
МОО |
1600 |
|
Глубина |
залегания |
нейтрального |
26,3 |
|
|
|
|
|
||
слоя, |
м |
|
|
|
30,6 |
35,0 |
39,3 |
43,6 |
48,0 |
|
Температура нейтрального |
|
|
|
|
|
|
|
|||
слоя, |
°С |
|
|
|
13,3 |
11,4 |
9,8 |
8,2 |
6,6 |
5,0 |
Для |
соблюдения |
условия |
(3.2) |
нижняя |
тагозадающая |
|||||
шиша |
с |
потенциалом, |
соответствующим температуре |
пород |
на взятой глубине, прикладывалась параллельно линии нуле
вых отметок |
(уровень |
моря). Нулевой процент |
потенциала |
п одводи i лея |
iK наивысшей точке профиля. |
|
|
Электропроводная |
бумага обрезалась вдоль |
вертикаль |
ных боковых границ стратиграфических разрезов, чем дости галась электроизоляция боковых контуров аналога и реали зация граничного условия (3.3).
Для приложения нижней тошзадающей шины сначала .бы ла выбрана горизонтальная прямая, соответствующая глуби не 10 000 метров ниже уровня моря, а затем, после установ ления максимальной для данного месторождения глубины за легания первых выравненных изотерм (2800 м ниже уровня
моря), |
эта глубина была |
уменьшена, но составляла не менее |
3 000 |
м ниже нулевых |
отметок. |
На таких аналогах по известной методике [134] строи лись линии эквипотенциалов, которые затем пересчитывались в линии изотерм.
На рис. 25 и 26 приведены полученные моделированием некоторые профили геотемпературного поля, на которых по казано залегание угольной толщи. С правой стороны за пре делы рисунков вынесены (сверху вниз): нулевой горизонт (уровень моря), отметки выравненной изотемы и приложе ния нижней токозадающей шины [28].
С целью установления общей закономерности влияния рельефа на температурное поле недр ироме реальных страти графических разрезов были смоделированы й искусственные.
{Г lit /zts-
1% =V54
Рис. 25. Профиль геотемпературного поля по разрезу А—А (рис. 1> при однородной и изотропной породе
~_£5_ |
|
— |
|
I |
|
2&r'2' jr' |
" |
||
п% |
з*.?Ч' |
|
|
|
* ~ v ^ ' |
• |
|
0.00 |
tot
-2Ш
ЯГ/.
Рис. 26. Профиль геотемпературного поля по разрезу Б — Б (рис. 1) при однородной и изотропной породе •
79-
'Так. например, на рис. 27 дан профиль разреза А—А (рис. 1)
• с увеличенными на 500 м значениями высот наивысших то чек, а рисунок 28 изображает .геотемпературный профиль при форме рельефа, противоположной данной на рис. 26 поверх ности.
Из рис. 26 видно, что на глубине залегании угольной тол щи, вдоль ее простирания изотермы располагаются почти го ризонтально.
Возмущение температурного поля под влиянием рельефа на глубине залегания угольной толщи составляет всего лишь
1,4 и 1,5 град, |
что говорит |
о незначительном влиянии |
релье |
фа на тепловое |
состояние |
углей и вмещающих пород. |
.Иная |
картина наблюдается по разрезу А—А. Из рис25 следует, что тепловое состояние угольной толщи по падению значительно
.искажено. При отсутствии влияния рельефа температура в
точках Г и 2'нулевого горизонта должна |
быть одинаковой. В |
|
действительности же в точке 2' она выше |
(32,9°С), чем в точ |
|
ке Г (29,5°С) и возмущение температурного |
поля угольной |
|
толщи из-за влияния рельефа поверхности |
составляет уже |
|
3,4 град. |
|
|
С уменьшением глубины искажение теплового состояния угольной толщи постепенно увеличивается. На горизонте +250 м оно составляет 6,2, .а на горизонте +500 м — 7,2 град.
Максимальное .возмущение температурного поля наблюдается на горизонте выхода угольной толщи на поверхность.
На приведенных рисунках линия, соответствующая^, вы равненной температуре, мало отличается от ближайших выше лежащих изотерм из-за мелкого масштаба профилей. Но на самой моделирующей электропроводной бумаге выравненная изотерма четко отличается от вышележащих и 'Определить ее можно безошибочно. Глубина залегания выравненной изотер мы зависит от неровности рельефа -и возрастает с увеличени ем последней. При этом горизонтальное расстояние между экспериментальными отметками рельефа изучаемой .местности при однородной и изотропной породе, видимо, не будет иметь существенного значения.
.80
li
л .
|
zoV. |
^ - |
« ^ ^ e J ) |
|
36*/. |
|
o.oO* |
|
4«'/. |
|
|
|
|
|
|
|
so % |
|
|
|
Co'/. |
|
|
|
то'/. |
|
|
|
Si'A |
|
|
|
|
|
-2800 |
№§'/.-90.2' |
|
-33S0 |
|
п |
|
|
|
Рис.^27.£Профиль |
геотемпературиого |
поля по разрезу Б—Б (рис. |
|
1) с искусственно |
увеличенной (на 500 м) |
неровностью повер |
|
|
хности |
|
|
Суждение о глубине распространения влияния рельефа поверхности на температурное поле недр в общем случае удобнее вести в относительных величинах.
Отношение разницы экстремальных значений высот от плоскости сравнения к наибольшей высоте данной местности в изучаемом разрезе назовем относительной неровностью рель ефа, а отношение той же равнины к максимальной глубине залегания плоскости полностью выравненной изотермы—от носительной глубиной распространения влияния рельефа по верхности на тепловое состояние недр-
Если максимальную высоту местности от плоскости срав
нения обозначить |
через |
Я т а х , |
а минимальную — через # m i n , то |
||
относительная |
неровность |
рельефа |
|
||
Пусть А' |
будет относитетьной |
глубиной распространения |
|||
влияния рельефа, |
тогда |
при |
Д > Д ' |
имеет место возмущение |
температурного поля от влияния рельефа на глубину залега
ния плоскости |
сравнения. При Д ^ Д ' влияние рельефа |
отсут |
ствует. Когда |
А = 1 , исследуемой является наинизшая |
точка |
местности, плоскость сравнения проходит через нее и влияние рельефа при этом максимально.
Из табл. 4, в которой приведены основные данные неко торых исследованных профилей геотермических полей, видно, что при изменении неровности рельефа в 2—3 раза относи тельная глубина его влияния изменяется незначительно (в пределах 0,2—0,3). Таким образам, по значению относитель ной неровности рельефа можно ©удить о существовании воз мущения температурного поля исследуемой плоскости.
Если Д<0,2, то влияние рельефа на температурное поле месторождения отсутствует; при Л > 0 , 3 влияние рельефа су ществует и его необходимо учитывать. Если же 0,2<Д<0,3, влияние рельефа может доходить до исследуемого горизонта, но существенного значения для инженерных расчетов не имеет.
Из дифферанциалынопо уравнения теплопроводности (3.5) (3.5)
82
следует, что .стационарное температурное поле однородной и изотропной среды не зависит от теплофизичеоких свойств ма териала. В двух системах, имеющих одинаковые геометричес кие формы и размеры при одинаковых граничных условиях и
состоящих из однородного и изотропного материала, |
распре |
||||||
деление температуры будет совершенно одинаковым. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
Результаты |
определения относительной |
глубины влияния рельефа |
|||||
Отметка наиниз шей точки повер хности, м |
Отметка наивыс шей точки повер |
хности, м |
Разница между эк стремальными от метками, - м |
Отметка приложе ния нижней токо- |
задающей шины, м |
Отметка выравне нной изотермы, м |
Относительная глубина влияния рельефа |
640 |
1700 |
1060 |
—3970 |
—2840 |
0,233 |
||
710 |
1600 |
890 |
(—9340) |
|
0.218 |
||
—4180 |
—2480 |
||||||
850 |
1350 |
500 |
—4200 |
—1100 |
0.204 |
||
640 |
2200 |
1560 |
—3400 |
—3400 |
0,278 |
||
|
|
|
|
(—8710) |
|
|
|
680 |
2110 |
1430 |
—3350 |
—2800 |
0,291 |
||
460 |
1310 |
850 |
—4100 |
—2760 |
0,209 |
Таким образом, естественное температурное поле месторож дения со сложным рельефом поверхности при однородной и изотропной породе и известных граничных условиях опреде ляется только лишь неровностью рельефа поверхности. Теплофизичеакие свойства горной породы не оказывают влияния на температурное поле месторождения.
§ 5. Влияние формы залегания и теплофизических свойств горных пород на температурное поле недр
Форма залегания, неоднородность и анизотропность по род оказывает существенное влияние на распределение тем пературы в верхнем слое земной коры.
Для изучения динамики теплового потока в поверхност ном слое земли П. Л. Червинский построил физическую модел неоднородной литологической толщи в масштабе 1:1000 [137]. Модель построена из пластинок разных пород, уложенных на