линейно связанной с зольностью угля. В формуле (446) ∆Jnγ(Eγ>3Мэв), ∆Jnγ(Eγ<2.5Мэв) — разностные относительные параметры для энергий гамма-квантов, указанных в индексах. Перспективно определение зольности углей методом наведенной активности по алюминию и кремнию в тех случаях, когда зола представлена алюмосиликатами; целесообразно определять зольность углей путем решения уравнений вида

где ФСy,B п,iB — j-е физическое свойство угольного пласта; ФСl,jB B — компонента угольного пласта (чистого угля, золы и воды, создаю щей влажность); kiB B — объемное содержание этого компонента; m I,jB —B структурный показатель, учитывающий отклонение при веденной связи от линейной.

В дальнейшем объемное содержание минеральных примесей пересчитывают в весовую зольность. Практически зольность определяется теми геофизическими методами или их комплексом, которые обеспечивают наиболее точное решение задачи в петро-физической обстановке конкретного угольного месторождения,

СЕРНИСТОСТЬ

Для выявления в углях сульфидной (пиритной) серы SnB B и ориентировочной оценки ее содержания могут быть использованы методы потенциалов собственной и вызванной поляризации с предварительно установленными корреляционными связями между ∆UСПB ,B

∆UВПB ,B и SBП.B

ВЛАЖНОСТЬ

Наиболее обоснованный путь решения этой задачи — комплексирование методов сопротивления, естественного гамма-излучения, ультразвукового и нейтрон-нейтронного методов по надтепловым нейтронам, о чем говорилось выше.

Располагая данными о зольности и составе золы, можно ввести поправку за кристаллизованную воду и далее оценить вероятную влажность угля. Для решения данной задачи могут быть использованы также определения WyB B из системы уравнений (284) и (285). В. В. Гречухиным предложен способ определения влажности углей по предварительно установленным связям между влажностью углей и физическими свойствами вмещающих пород [1, 48]. Способ основан на пропорциональности влажности коэффициенту пористости и зависимости пористости от степени метаморфизма горных пород, оказывающего резкое влияние на их физические свойства. Аналогично определяется теплотворная способность QBy поB установленным связям между физическими свойствами вмещающих пород и степенью их метаморфизма и между степенью метаморфизма и теплотворной способностью углей QyB .B

ВЫХОД ЛЕТУЧИХ

Способы определения выхода летучих VгB B в углях по геофизическим данным не разработаны. Наибольшей возможностью решения этой задачи характеризуются методы газометрии, ультразвуковой, удельного сопротивления и рассеянного гамма-излучения. В. В. Гречухин [1] рекомендует определять выход летучих по предварительно установленным зависимостям между ρПB B и VгB дляB каменных углей от марки Ж и выше и по зависимостям между δуB B и VrB B для углей низких марок.

§ 110. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ПОРОД

Задача изучения прочностных свойств пород, слагающих раз резы угольных месторождений, ставится перед геофизической службой организациями строительства шахт. Геофизическими методами исследования скважин эта задача качественно может быть решена по следующим данным.

266

1.По кривым регистрации продолжительности проходки. Чем выше прочностные свойства пород, слагающих разрез угольной скважины, тем больше продолжительность проходки при постоянном режиме бурения.

2.По коэффициентам пористости, объемной влажности и дисперсности пород, определенными нейтронным, ультразвуковым методами, гамма-методом и сопротивлений. Повышенная пористость, влажность и дисперсность типичны для пород с низкими прочностными свойствами.

3.По кавернограммам. Породы низкой прочности характеризуются повышенными значениями dcB .B

Рис. 196. Номограмма для приближенного определения ЕЭКВB B по данным δПB ,B ∆τПB

4. Путем перестроения диаграмм δПB B и ∆τПB B в диаграмму приближенного значения модуля Юнга ЕЭКВB ,B эквивалентного его значению в идеально упругой среде:

где ∆τРB ,B ∆τBSB — интервальные времена распространения продольных и поперечных упругих волн.

267

Глава XVIII

ВЫДЕЛЕНИЕ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ОЦЕНКА РУДНЫХ И НЕРУДНЫХ (НЕГОРЮЧИХ) ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Специфические физические (особенно ядерные) свойства многих рудных и нерудных (негорючих) полезных ископаемых позволяют широко использовать геофизические методы при выявлении этих ископаемых в разрезах скважин и оценке их содержания.

Наиболее эффективный комплекс геофизических исследований скважин, бурящихся с целью поисков и разведки рудного и нерудного сырья, и методика интерпретации результатов этих исследовании разработаны не для всех ископаемых столь полно, как методика интерпретации геофизических измерений в нефтяных, газовых и угольных скважинах. Это объясняется относительно малым объемом геофизических работ в скважинах, приходящимся на долю каждого рудного ископаемого, и значительным разнообразием ассоциаций, образующих промышленные их скопления. Кроме того, вследствие достаточно полного выноса керна из рудных скважин ранее считалось мало целесообразным широко применять геофизические методы для изучения разрезов скважин.

Однако успешное развитие ядерных способов изучения элементного состава горных пород, обеспечивающих выявление и промышленную оценку большинства основных элементов рудного и нерудного сырья, значительное повышение эффективности разведочных работ в скважинах большой глубины и разведка относительно бедных месторождений изменили положение. К настоящему времени геофизические исследования скважин заняли ведущее место в комплексе работ по выявлению и промышленной оценке рудного и нерудного сырья [9, 27, 30—32, 50—52].

Для выделения и диагностики рудного и некоторых видов не рудного сырья наиболее эффективными являются, нейтронные методы, гамма-гамма-методы и рентгенорадиографический метод. Для изучения литологии разрезов скважин (что облегчает выделение рудных тел) наряду со специальными геофизическими исследованиями рекомендуется проводить стандартный комплекс геофизических работ, включающий регистрацию диаграмм ρКB B (ρЭФB ),B UСПB ,B t, ∆τ, τПРB B и dcB .B

§ 111. ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И МЕТАЛЛЫ ИХ СПЛАВОВ

Наличие руд, железа, марганца, хрома, никеля, молибдена и ванадия определяется следующими геофизическими признаками,

Железо. Отличительная особенность железных руд (относительно вмещающих пород)

— их повышенная магнитная. восприимчивость (за исключением некоторых сидеритовых и гидро-гетитовых руд), повышенные плотность и эффективный атомный номер, относительно высокая поглощающая нейтронная активность, особенности спектра радиационного захвата. Поэтому при пересечении железорудных тел на диаграммах геофизических параметров наблюдаются следующие особенности: снижение интенсивностей Iγγ,ФB B и Iγγ,ПB B (рис. 197), повышение магнитной восприимчивости к и электродных потенциалов в магнитных рудах (см. рис. 197), возрастание интенсивности гамма-излучения радиационного захвата в области энергий, больших 6 МэВ, и понижение скорости счета In,tB .B

Рис. 197. Примеры выделения железных руд по данным геофизических исследований скважин.

1 — сланцы; 2 - талько-карбонатные породы; 3 — бедные магнитные руды; 4 — богатые магнитные руды; 5 — гематитово-мартитовые кварциты; 6 — известняки

268

В некоторых рудах (например, гематито-магнетитовых) в связи с резко изменяющейся пористостью выявление и оценка руд могут быть осуществлены по отношению интенсивностей Iγγ к Iγn счета нейтронов тепловых и надтепловых энергий, что позволяет в значительной степени снизить влияние воды, находящейся в норовых пространствах рудного тела.

Концентрацию CFB EB железа в магнитных рудах определяют по зависимости к = (CFB E)B . Одна из таких зависимостей приведена на рис. 198, а. В немагнитных рудах для этих целей используют зависимости Iγγ,ФB B от CFeB B (рис.-198, б) и величины спектрального отношения — отношения параметра ∆Jnγ в области энергий 6,2—7,7 МэВ (основные линии железа) к параметру ∆Jnγ для энергий 3—5 МэВ (основные линии спектра гамма-излучения радиационного захвата в силикатных вмещающих породах).

Рис. 198. Зависимости между физическими свойствами пород и измеряемыми в скважинах физическими параметрами и содержанием в породе рудных ископаемых.

а, б — для железа; в — для марганца; г — для никеля; д — для алюминия (окиси)

Марганец. Характерные ядерные свойства мар ганца — относительно высокие сечения захвата и активации для тепловых нейтронов, высокая интенсивность Iγn в области энергий выше 5,5 МэВ и повышенное значение ZЭФB .B Как следствие этого, по роды с высоким содержанием марганца могут быть выделены по пониженной плотности тепловых ней тронов, повышенной ней тронной поглощающей активности (импульсный нейтроннейтронный метод), возрастанию интенсивности гамма-излучения радиационного захвата (при Eγ >5,5 МэВ) и гамма-излучения распада радиоактивного изотопа 25B МB n (T1/2B B = 2,58 ч, σаB B =. = 13,2 б1P ,P Eγ = 0,84-2,2 МэВ (рис. 199, а). В высокопористых марганцевых рудах при их диагностике для исключения влияния водорода (влажности руды) используют от ношение Jn,ТB /B Jn,НB .B Типично для марганцевых руд также понижение интенсивности Iγ обусловленное более высокой плотностью марганцевых руд, особенно пиралюзито-псиломеловых по отношению к вмещающим породам, понижение Jnγ и повышение магнитной восприимчивости (см. рис. 199, а). Количественное содержание марганца оценивают по экспериментально установленным зависимостям Jγ = f (CMnB )B (см. рис. 198, в), а также по спектральному отношению

как функции СМпB .B Выполаживание указанных зависимостей при высоких концентрациях изучаемых элементов иногда вызывает снижение точности ее определения в этой области.

269