Файл: Ониани, Ш. И. Тепловой режим глубоких шахт при гидравлической закладке выработанного пространства и сложном рельефе поверхности.pdf

глине для 'Создания требуемой монолитности. Высота модели 50 ом, длина — 100 ом, ширина — 20 ом. Модель 'смонтирова­ на а деревянном ящике с двумя отделениями: в .верхней 'час­ ти — модель, в нижней — камера .нагрева.

На даерхних углах 'модели при помощи ртутных термомет­ ров 'Определялось изменение температуры во времени. Нак­ лон плоскости напластования к горизонтальной поверхности •составлял 45°. Модель нагревалась в условиях теплоизоляции боковых поверхностей.

Физическая модель стратиграфического разреза построе­ на без строгого соблюдения условий моделирования. Дело в том, что пластинки разных пород, сложенные в один общий монолит с помощью глины, не являются реальной моделью

.какой-нибудь свиты литологических разностей. Теплопровод­

ком способе построения модели нельзя избежать образования сплюаких воздушных зазоров между отдельными пластинками пород,, которые существенно искажают распределение темпе­ ратуры в модели.

При складчатом залегании пород тепловой поток в цен­ тре седла атиклинального поднятия и мульды синклиналь­ ного прогиба имеет нормальное, не искаженное складчатостью направление. Во асех остальных местах 'складчатой зоны вектар плотности теплового потока отклонен от нормального на­ правления. Поэтому при моделировании складчатой зоны литологИ'Чвоких разностей минимальной моделируемой областью следует считать свиту между осевыми поверхностями .прогиба и поднятия. В противном случае теплоизоляция всех боковых поверхностей модели нарушает условия моделирования, так как вследствие отклонения теплового потока на торцевых по­

'Повышенный геотермический градиент в антиклинальных куполах и пониженный — в синклинальных прогибах П. Л. Червинскнй объясняет неодинаюовой теплопроводностью от­ дельных слоев, т. е. неоднородностью .свиты. Это не совсем так, Безусловно, неоднородность сайты оказывает значительное

84'

влияние на распределение (градиента температуры [72, 73, 74], но нельзя игнорировать и анизотропность отдельных литолотичеоких разностей, которая оказывает .на тепловое поле складчатой структуры не меньшее влияние, чем неоднород­ ность сииты.

Для качественной оценки влияния формы залегания и теплофизичаских свойств пород на температурное поле рассмат­ риваемого месторождения нами были построены несколько электрических аналогов.

Пусть электропроводность модели связана с теплопро­ водностью натуры следующей зависимостью

и формы залегания пород, необходимо и достаточно наряду с соблюдением геометрического подобия и условий (3.1), (3.2) и (3.3) соблюсти также условие (3.7).

Из-за относительно малой мощности угольной толщи и глины при принятом масштабе оказалось невозможным моде­ лирование каждой области отдельно, поэтому они были объ­ единены в одну условную толщу под названием «глина и уголь» с общим средневзвешенным термическим сопротивле­

реза месторождения. Путем склеивания -бумаги в 'нужной по­ следовательности по отисанному в работе [134] способу стро­ ились полные аналоги .стратиграфических разрезов, на кото-

85

л.

86

На рис. 29 и 30 приведены некоторые профили геотем­ пературного поля месторождения по взятым разрезам при допущении, 'что поверхность является совершенно ровной. Характер хода изотерм, которые на представленных графи­ ках даны в относительных величинах, определяется только формой залегания и различием теплопроводности литологических разностей пород.

Анализ приведенного графического материала позволяет заключить, что в районах без интенсивно действующих гид­ ротерм и вулканических явлении теплофизичеокие свойства и форма залегания пород при ровном рельефе поверхности яв­ ляются основными факторами, влияющими на распределение температуры в земной коре. Например, на рис. 29 изотермы, имеющие относительные потенциалы 20, 30 и 40%, в основ­ ном повторяют форму залегания угольной толщи, которая на рисунках нанесена белой полосой. Если бы литологические разности пород имели горизонтальное залегание или весь раз­ рез состоял из однородной породы, изотермы превратились бы в горизонтальные прямые. В действительности же изотермы, входя в угольную толщу, опускаются вместе с ней и в окрест­ ности дна синклинального прогиба изменение абсолютной от­ метки изотерм составляет 700—800 м. Менее контрастная, но качественно аналогичная .картина наблюдается на рис. 30.

Таким образом, форма залегания пород и неоднородность относительно теплофизических свойств могут значительно ис­ кажать нормальное распределение температуры в земной .ко­ ре и, в частности, в 'месторождении. Поэтому тепловые ано­ малии, наблюдаемые в угольных месторождениях, особенно с мощными угольными толщами, следует объяснить влиянием теплофизических .свойств и формой залегания угольных плас­ тов и вмещающих пород, а не релаксацией упругих напряже­ ний или энергией самого органического вещества, накоплен­ ной в процессе фотосинтеза и освобождающейся как при накоплении горючего материала, так и при окислении, как это отмечено в работах [20, 87].

87

были уточнены и изменены гипсометрия пласта «Толстый»,, мощность осадочных отложений на отдельных участках и теплофизические свойства (в .основном анизотропность) неко­ торых пород. Поэтому в '1965 году было проведено повторное моделирование теплового поля этих участков .месторождения. Исходные данные, 'используемые для моделирования тепло­ вого поля шахты «Заладная-2» остались без изменения и по­ этому на этом участке повторное моделирование не проводи­ лось. При построении электрических аналогов выбранных раз­ резов натуры 'исходными данными служили результаты опре­ деления теплофизичеоких свойств горных пород я углей, при­ веденные в главе I I .

Модели стратиграфических разрезав строились с учетом анизотропного строения моделируемой среды [28].

Рис. 31. Гипсометрическая карта почвы угольной толщи шахты «Западиая-2»

Для моделирования температурного поля шахты «Запад­ ная-2» были выбраны 8 стратиграфических разрезов по нап­ равлениям 1—1, 2—2, 3—3, 4—4, 5—5, 6—6, 7—7 и 8—8 (рис. 31), которые полностью охватывают все выработки вентиля-

89