Файл: Медведев, И. И. Газовыделения на калийных рудниках.pdf

котором разрушение происходило практически мгновенно, и со­ ставляло 1—2 с.

Т а б л и ц'а 16

Н е о с л а б л е н н ы е о б р а з ц ы

Характер разрушения образцов больших размеров при нагне­

тании показан на рис. 54.

Опыты по нагнетанию воды в эти образцы подтвердили полу­ ченные при испытании малых образцов данные по величине давле­ ния и характеру их разрушения. В результате обработки данных получено, что среднее арифметическое величины критического давления составляет (85 ±5) кгс/см2, вариационный коэффи­

циент 29 %•

137

Рис. 54. Характер разрушения образцов сильвинита боль­ ших размеров при нагнетании;

а — и одни шпур; б — в два шпура

338

Поскольку большинство закономерностей разрушения сильвииптовых образцов можно распространить и на карналлит, опыты по разрушению образцов карналлита при нагнетании б о д р я и рас­ сола проводились в основном с целью установления величины кри­ тического давления. Испытания карналлитовых образцов подтвер­ дили большое различие в характере разрушения при нагнетании воды и рассола. Так, образцы, разрушенные водой, распадались на куски различной величины и их часто невозможно было собрать снова в образец, чтобы увидеть расположение трещин; поверх­ ности трещин были обмыты, сглажены (рис. 55, 56).

Образцы, разрушенные рассолом, внешне часто казались це­ лыми. При внимательном осмотре на поверхности образца обна­ руживалась волосяная трещина. Для того чтобы проследить на­ правление трещины, по направлению ее плоскости вставляли острый предмет типа ножа и слегка постукивали по нему.

Эти опыты позволили установить еще один существенный фак­ тор, позволяющий объяснить различие в разрушении калийных солей при нагнетании воды и рассола.

По-видимому, при нагнетании рассола за короткое время раз­ рушения образца рассол не успевает проникнуть по всей площади поверхности трещин и сколько-нибудь расширить их из-за давле­ ния внутри трещины. Причиной этому может служить низкая по сравнению с водой проникающая способность рассола, являющая­ ся следствием некоторых его свойств: значительно меньшая сила физико-химического взаимодействия рассола с поверхностью ка­ лийных пород, плохая смачиваемость их рассолом, т. е. большее сопротивление поверхностей трещин движению, а также большая вязкость рассола, т. е, меньшая по сравнению с водой его подвиж­ ность.

Обобщение результатов эксперимента дано в табл. 17. Известно, что указанные свойства жидкости влияют на фильт­

рацию и распространение жидкости в массиве.

Смачивание — процесс, всегда предшествующий растворению. Поэтому природные калийные соли, как и все вещества, хорошо растворяющиеся в воде, абсолютно гидрофильны. Поверхность соли с огромной скоростью адсорбирует воду, а в полимолекулярном адсорбционном слое воды начинает растворяться. Благодаря интенсивному физико-химическому взаимодействию молекулы воды будут проникать в массив соли через все дефекты макро- и микро­ структуры, т. е. будет происходить быстрое распространение воды в массиве. Этот процесс в первую очередь объясняет высокую про­ никающую способность воды в микротрещины соляных пород.

Насыщенный раствор данной соли в воде — рассол — не растворяет ее. Это говорит об уменьшении физико-химического взаимодействия поверхности соли с рассолом и характеризует

139

Рис. 55. Характер разрушения кариаллитовых образцов при нагнетании воды:

а — первая проба; б — вторая проба

140

Рис '56 Характер разрушения кариаллитовых образцов при нагнетании рассола:

а — первая проба; б — вторая проба

141

Характеристика разрушения

Снльшшит Карналлит Сильвинит Карналлит

меньшую по сравнению с водой способность рассола проникать в тончайшие трещины.

Другое из рассматриваемых свойств — вязкость — имеет суще­ ственное значение в процессах движения жидкостей и связанной с ней кинетикой растворения. Так, в соответствии с законом Дарси, скорость фильтрации в каком-то направлении X опреде­ ляется из уравнения

только однородных растворов различной степени насыщения при постоянной температуре +20° С.

Из табл. 18 видно, что увеличение концентрации раствора хлористого натрия до насыщения приводит к увеличению вязкости

142

Однако промышленные рассолы калийных рудников много­ компоненты по составу и температура их может изменяться, в значительных пределах. Поэтому необходимо было знать вяз­ кость рассолов, которые могли быть использованы в шахтных

Состав рассолов выбран не случайно. Здесь 1 — рассол, исполь­ зуемый на Первом Березниковском руднике для гидротранспорти­ рования закладочного материала; 2 — естественный рассол из камеры 20 пласта В; 3 — рассол, применяемый в лаборатории для нагнетания в образцы карналлита.

Вязкость рассолов определялась по методике, рекомендуемой кафедрой гидравлики Пермского политехнического института. Опытная установка (рис. 57) состояла из стеклянной ванны 1, за­ полненной водой, вертушки 3, термометра 4 и вискозиметра Пинкевича 2 с диаметром капилляра 0,0015 м. Более мелкие капил­ ляры при низких температурах забивались кристаллами соли. Время истечения раствора в вискозиметре замерялось хроноско-

* Исследования вязкости рассолов проводились совместно с Г. Р. Ивановой.

143