Preview

Науки о Земле и недропользование

Расширенный поиск
Том 42, № 2 (2019)
Скачать выпуск PDF

МЕТОДЫ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 

129-143 19
Аннотация
Целью данного исследования является уточнение специфики формирования кимберлитоконтролирующих разломов Мало-Ботуобинского района Якутской алмазоносной провинции на основе экспериментов физического моделирования разрывообразования в чехле платформ при знакопеременных движениях блоков фундамента. Физическое моделирование на эквивалентных материалах проведено в лаборатории тектонофизики Института земной коры СО РАН. Модельный материал - водная суспензия монтмориллонитовой глины с вязкостью 106-107 Па·с. Для проведения опытов изготовлено дополнительное приспособление «Фундамент 3», состоящее из серии линейно вытянутых блоков, имитирующих разломно-блоковую структуру Вилюйско-Мархинской разломной зоны Сибирской платформы в пределах района исследования. В серии из 12 опытов рассмотрено влияние скорости и вектора перемещения штампов экспериментальной установки на специфику структурного парагенеза вторичных разрывов, формирующихся в модельном аналоге чехла платформы. Сопоставление итоговых сетей разрывов в экспериментах, отличающихся граничными условиями, со схемой разломно-блокового строения Мирнинского кимберлитового поля и планами кимберлитовых тел позволило уточнить специфику формирования кимберлитоконтролирующих разломов района исследований. Сеть разрывов в пределах областей динамического влияния разломов Вилюйско-Мархинской зоны сформировалась при относительно невысокой скорости смещения блоков фундамента платформы, так как именно при медленной скорости смещения штампов экспериментальной установки наблюдалась сеть разрывов, параметры которой сопоставимы с природным аналогом. Структуры растяжения, наиболее благоприятные для рудоотложения, наблюдались в моделях с медленной скоростью перемещения штампов экспериментальной установки. Кроме того, они формировались в разломных зонах при знакопеременных смещениях крыльев только на втором этапе деформирования моделей (после смены направления перемещения блоков фундамента) в обстановках сдвига или транстенсии. В обстановке транспрессии второго этапа раздвиги этого типа не наблюдаются, а при транстенсии растяжение осуществляется не только у раздвигов е -типа, но и у плоскостей сколов второго этапа деформирования моделей. Наиболее амплитудные структуры растяжения всех типов тяготеют к центральным частям моделируемых разломных зон.
144-150 26
Аннотация
В связи со сложившейся в последние годы в стране сложной ситуацией, касающейся накопленного экологического ущерба, в том числе и от мышьяковистых отходов горно-перерабатывающей промышленности, стоит острая необходимость в разработке методологии ликвидации социально-экологических последствий этого негативного воздействия. В статье представлены исследования сорбционных свойств грунтов, залегающих на территории муниципального образования «г. Свирск» (МО «г. Свирск»), подверженной длительному загрязнению мышьяковистыми отходами. В ходе проведенных экспериментов были установлены сорбционные емкости различных грунтов, типичных для территории МО «г. Свирск». Определено, что среди изученных типов грунтов наибольшей сорбционной емкостью обладают суглинки плотные листоватые буровато-коричневые. Выявлено, что грунт мощностью от 2 до 9 м на различных участках МО «г. Свирск» является значимым геоэкологическим барьером для проникновения мышьяка и тяжелых металлов в нижележащие водоносные горизонты. На основании полученных данных написана компьютерная модель на языке Delphi, позволяющая прогнозировать распространение мышьяка в почвах. Полученные в ходе исследований результаты послужили основой для разработки технологии ремедиации земель МО «г. Свирск», загрязненных мышьяком и тяжелыми металлами. На основании установленных сорбционных емкостей различных типов грунтов, а также мощности их слоя можно выявить участки на территории МО «г. Свирск», обладающие наибольшей тенденцией к самоконсервации, то есть иммобилизации подвижных форм мышьяка на природном геохимическом барьере. Разработанная модель миграции мышьяка может быть использована для прогнозирования распространения токсиканта и на других территориях, загрязненных мышьяковистыми отходами горно-перерабатывающей промышленности.
151-164 31
Аннотация
При изучении геологического разреза осадочного чехла Сибирской платформы метод зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ) является основным электроразведочным методом, применяемым для решения нефтегазопоисковых задач в комплексе с сейсморазведкой. В последние годы при проведении работ стали массово регистрировать сигналы, осложненные влиянием индукционно-вызванной поляризации (ВПИ). Интерпретация таких сигналов в рамках горизонтально-слоистых проводящих моделей приводит к ошибочному определению удельного электрического сопротивления горизонтов осадочного чехла, расположенных в целевом интервале разреза. Данное исследование направлено на изучение переходных индукционных характеристик, осложненных влиянием ВПИ, зарегистрированных при проведении площадных работ, а также на разработку методических рекомендаций по интерпретации данных ЗСБ с учетом вызванной поляризации (ВП). Путем математического моделирования оценено влияние ВП на переходные характеристики, рассчитанные от модели, в которой поляризующийся горизонт расположен на различных глубинах. На основе результатов инверсии данных ЗСБ с учетом ВПИ по предложенной методике показана ее эффективность. Согласно результатам инверсии, проявления ВПИ связаны с породами верхней части разреза. Природа ВП связывается с присутствием пирита в отложениях юры и верхнего кембрия. Распределение удельного электрического сопротивления в целевых горизонтах, найденное с учетом ВП, приобретает логнормальный вид. Применение на этапе качественного анализа параметра, характеризующего расхождение ветвей кривых ЗСБ, позволяет районировать площадь по степени проявления ВПИ. При интерпретации данных ЗСБ с учетом ВПИ увеличивается точность инверсии данных и удается получить модели, согласующиеся с геологическим строением изучаемой территории, выполнить детальный прогноз коллекторских свойств подсолевых отложений.
165-175 31
Аннотация
В работе представлены инновационные подходы к интерпретации данных электромагнитных исследований (метод зондирования становлением поля в ближней зоне), позволяющие оперативно получать информацию по изучаемой площади. Электрофациальный анализ данных является инновационной методикой электромагнитных исследований, в ходе него на этапе качественного анализа данных электромагнитных исследований исходные кривые интегрируются в сейсмический пакет обработки GeoDepth Paradigm посредством специализированных программ. Авторами в среде Stratimagic с привлечением стратиграфических отметок по данным сейсморазведки построены карты электрофаций по основным перспективным геоэлектрическим комплексам. Результатом электрофациального анализа являются карты электрофаций, построенные по основным геоэлектрическим комплексам. При сопоставлении карт электрофаций и карт продольной проводимости прослеживается соответствие в аномальных полях, что говорит о корректности инновационной технологии. Впоследствии классы электрофаций сопоставляются с данными результатов испытаний скважин глубоко бурения, расположенными на изучаемой территории. Выполнение электрофациального анализа существенно повышает уровень и информативность качественного анализа данных зондирования становлением поля в ближней зоне. Интегрирование электромагнитных данных в сейсмические пакеты программ облегчает проведение комплексирования на всех этапах интерпретации геофизических данных, что позволяет увеличить достоверность комплексного прогнозного параметра, а также повышает надежность картирования перспективных в нефтегазоносном отношении участков.
176-184 27
Аннотация
Цель данной статьи заключается в исследовании характера искажения отраженных сигналов, приходящих из разных полупространств при применении процедуры разделения отражений. Зная характер искажений и параметры, от которых они зависят, можно подбирать оптимальную методику полевых работ и обработки. В статье рассматриваются результаты, получаемые при выполнении шахтных сейсморазведочных работ методом отраженных волн по методике общей глубинной точки. В рамках данного метода при участии автора разработан способ шахтной сейсморазведки с использованием поперечных волн с разделением отражений, прошедший апробацию на Верхнекамском месторождении калийных солей. При разделении отражений возникает искажение сигнала, зависящее в основном от расстояния между линиями пунктов возбуждения. Путем решения прямой задачи сейсморазведки выполнено моделирование сигналов с различным расстоянием между линиями приема. В результате исследования выявлены закономерности влияния расстояния между линиями пунктов возбуждения на характеристики разделяемых отраженных сигналов. Качество подавления сигнала практически не зависит от расстояния между линиями пунктов возбуждения. Обратная ситуация наблюдается с выделяемым сигналом. При различном расстоянии между линиями пунктов возбуждения наблюдаются различные искажения, как амплитуды, так и фазы сигнала. Кроме того, изменяется и его длина, причем при выделении сигнала, приходящего снизу, удлинение происходит в направлении начала записи, а при выделении сигнала, приходящего сверху - в направлении конца записи. Качество подавления сигнала практически ни от чего не зависит. Выделяемый же сигнал при любом расстоянии между линиями пунктов возбуждения будет претерпевать те или иные искажения. Зная их характер и опираясь на результаты настоящего исследования, можно выбирать такое расстояние, которое обеспечит наилучший результат по разделению отражений в зависимости от решаемой задачи.

ТЕХНОЛОГИИ РАЗВЕДКИ И РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 

185-193 26
Аннотация
Основным средством механизации горных работ при вскрыше угольных месторождений в регионах Сибири являются шагающие экскаваторы. Надежность функционирования и производительность вскрышных экскаваторов-драглайнов определяют эффективность работы горных предприятий. Проведенные исследования показали, что большой процент выхода из строя механического оборудования угольных разрезов связан с поломками экскаваторов-драглайнов. Ограничение динамических нагрузок в кинематических элементах привода подъема драглайна ЭШ 20.90 при работе в тяжелых горнотехнических условиях повышает эксплуатационную надежность. Был проведен анализ отказов механического оборудования экскаваторов ЭШ 20.90. Большая часть поломок горного оборудования связана с выходом из строя тяговых и подъемных механизмов, что показала обработка статистической информации. Количественное проявление отказов драглайнов, работающих в регионах Сибири, продемонстрировало, что необходимо снижать уровень нагрузки на кинематические узлы механической конструкции в зимние месяцы года для повышения их надежности. Также наиболее критичными являются осенние и весенние месяцы, имеющие наибольший градиент суточных температур. В ходе работы была исследована замкнутая система управления электроприводом подъема, реализованная по традиционному принципу. Моделирование показало недопустимый уровень динамических нагрузок, возникающих в кинематической схеме экскаватора, эксплуатирующегося при низких температурах. Разработана система управления привода подъема экскаватора ЭШ 20.90 с управлением момента двигателя в зависимости от скорости и стабилизацией постоянной мощности привода. Результаты исследований показали, что динамические напряжения в механической конструкции экскаватора, приводящие к разрушениям, существенно уменьшаются. Применение предлагаемой системы управления приводом подъема повышает эксплуатационную надежность оборудования. Также обоснована целесообразность применения предлагаемой системы управления для привода подъема экскаваторов-драглайнов.
194-200 35
Аннотация
Целью данного исследования является создание компактного и мобильного выемочного оборудования для разработки с допустимыми параметрами разубоживания пластов и жил мощностью первые десятки сантиметров с различными углами падения (восстания), которое можно было бы применять для доработки запасов как на карьерах, так и в подземных выработках. В статье анализируются известные технические устройства и технологии выемки минерального сырья, содержащегося в пластах и жилах малой мощности, при ведении открытых и подземных горных работ. Перспективным направлением совершенствования горного оборудования являются геоходы, позволяющие создавать значительные напорные усилия на забой за счет использования контуров выработки как опорного элемента для восприятия силовых нагрузок. Автором предлагается конструкция геохода для разработки запасов минерального сырья, содержащегося в рудных телах малой мощности, и технология его применения. Геоход представляет собой автономное устройство, состоящее из корпуса с направляющими и гидроцилиндрами, сдвоенных дисковых фрез с опорными листами и толкателями. Геоход обеспечивает возможность создания напора сдвоенных фрез на забой за счет распора корпуса в выработке и удаление разрыхленной горной массы посредством системы пневмотранспортирования, что упрощает устройство данного выемочного оборудования в сравнении с известными конструкциями геоходов. Энергообеспечение и управление геоходом осуществляется от внешнего модуля, располагающегося на уступе карьера или в подземной горной выработке. Компоновка фрезерного рабочего органа геохода позволяет получать выработки прямоугольного сечения, что обеспечивает высокий коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр. Технология добычных работ с применением геохода позволит обеспечить экономически оправданное вовлечение в отработку запасов, находящихся в рудных телах малой мощности.
201-208 26
Аннотация
Целью данной работы является выявление изменений физическо-механических показателей тампонажного камня в зависимости от добавления различных концентраций микрокремнезема разных марок, а также проведение экспериментального сравнения полученных значений с допустимыми параметрами государственного стандарта. Затворение раствора производилось в разных концентрациях. Время ожидания затвердевания цемента перед испытанием составило 48 часов, при этом в первые сутки твердение проходило в формах-балочках, а в дальнейшем - в ванне с водой. Полученный цементный камень был проверен на прочность при сжатии и изгибе с помощью гидравлического пресса, также были произведены замеры водоотделения и растекаемости раствора. На основе экспериментов и анализа полученных данных выведена зависимость влияния микрокремнезема на прочностные свойства тампонажного камня, а также сделаны выводы о допустимом количестве микрокремнезема в цементной смеси. При повышении концентрации микрокремнезема более 8 % цементная смесь перестает соответствовать государственному стандарту, так как становится слишком вязкой, а следовательно, сложнопрокачиваемой. В данной статье рассмотрена возможность улучшения свойств тампонажного камня при строительстве скважин для эксплуатации углеводородных месторождений. Проведен ряд практических опытов по модифицированию тампонажного цемента марки ПЦТ I-50. В качестве добавок был использован микрокремнезем марок МК-65 и МК-85. Выбор данного реагента объясняется тем, что теоретически он способен влиять на прочность и проницаемость цементного камня, а также водоотделение, сульфатостойкость, плотность тампонажного раствора. На основе проведенного исследования сделан вывод о том, что применение данных добавок оказывает воздействие на прочностные свойства камня, но необходимо провести дополнительные эксперименты по увеличению подвижности цементного раствора, в случае успешно подобранной добавки по уменьшению его вязкостных свойств можно добиться получения консистенции, которая удовлетворяла бы производственным требованиям.

ГИДРОГЕОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 

209-220 18
Аннотация
Исследование направлено на обоснование, разработку и апробацию методологических, методических и технологических принципов геоинформационного картографирования в интересах организации мониторинга геологической среды Ангарских водохранилищ. Методологической основой картографирования является теория морфосистем. Она позволяет выполнить классификацию рельефа и выявить его иерархию на основе его природной делимости на морфоструктурные, бассейновые и склоновые системы. Карты береговых морфосистем служат основой для морфодинамического анализа берегов и определения скоростей их размыва. Информационная основа картографирования морфосистем - автоматизированная база съемочных, картографических и литературно-справочных данных. Основными источниками информации являются материалы дистанционного зондирования и данные полевых инструментальных наблюдений на эталонных участках. Технологическая составляющая - геоинформационное картографирование, позволяющее моделировать и выполнять динамический анализ береговых морфосистем на разных масштабных и временных уровнях. В ходе работы автором было определено понятие «зона влияния водохранилищ» с точки зрения динамики морфосистем. Выполнена классификация берегов водохранилищ в интересах их картографирования. Определены возможности космических снимков для дешифрирования этих морфосистем. Разработано специальное содержание составляемых карт. Создана система условных знаков для карт морфосистем. Составлены авторские карты морфосистем зоны влияния каскада Ангарских водохранилищ. Разработана и апробирована методика морфодинамического анализа берегов водохранилищ. Выполнен ретроспективный и перспективный морфодинамический анализ эталонных участков, выявивший скорости разрушения берегов в прошлом, настоящем и будущем. В результате можно сделать вывод о том, что геоинформационное картографирование и морфодинамический анализ береговых морфосистем зоны влияния водохранилищ позволяют создать основу для оперативного мониторинга геологической среды как каскада крупных искусственных резервуаров Ангары, так и аналогичных водохранилищ.
221-229 30
Аннотация
Целью данной статьи является оценка эффективности двух методов: рентгеноструктурного анализа (РСА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) при исследовании глинистых минералов. Глинистые минералы имеют маленький размер частиц, поэтому использование РСА и ДСК в исследовании их минерального состава считается наиболее эффективным. В настоящее время качественный анализ некоторых минералов каолинитовой группы затруднен, поэтому авторы представляют анализы минерального состава трех различных глинистых грунтов: VN 01 (Вьетнам), Laos 02 (Лаос), NZ 03 (Новая Зеландия). Исследования показывают, что использование метода РСА является эффективным как в качественном анализе, так и в выявлении различий между минералами, однако дифракционный пик каолинита и диккита относительно одинаковый, поэтому опознавание минералов затруднено. При этом метод ДСК легко выявляет пары минералов каолинита и диккита или диккита и галлуазита благодаря различиям эндотермического эффекта. Так как минералы каолинит и галлуазит имеют одинаковый эндотермический эффект 530- 590 °С, их распознавание методом ДСК считается трудным. Метод РСА эффективен в качественном анализе глинистых минералов в целом и минералов группы каолинита в частности; этот метод также эффективен при идентификации двух минералов: каолинита и галлуазита, что невозможно сделать с помощью метода ДСК. Однако опознавание двух минералов - диккита и каолинита - методом РСА в некоторых случаях затруднено. Для улучшения эффективности анализа глинистых грунтов для других объектов исследования и оценки качества каолина или очень тонкодисперсного минерала предлагается совместное использование методов РСА и ДСК.
230-239 18
Аннотация
Цель исследований заключалась в использовании нового метода при изучении микроструктуры глинистых и лессовых грунтов, вскрытых скважинами на участке правобережного примыкания Академического моста (г. Иркутск). При инженерно-геологических изысканиях этот блок информации обычно отсутствует, но часто является одним из ведущих факторов при оценке свойств грунтов. Одновременно с изучением микроструктуры грунтов участка данные по величине их пластичности были использованы для применения прогнозных расчетов числа пластичности по пределу текучести с целью дополнительного обоснования предложенного метода. По методу «Микроструктура» определено общее содержание агрегатов, в том числе преобладающих мелко-тонкопесчаных, первичных (свободных) мелко-тонкопесчаных, крупнопылеватых и мелкопылеватых частиц и установлена реальная глинистость (содержание глинистой фракции в свободном состоянии и составе агрегатов). При статистической обработке данных рассчитаны средние значения содержаний указанных параметров и оценен характер их изменчивости (по величине коэффициента вариации) в исследованной группе объектов. По общему содержанию агрегатов установлен скелетно-агрегированный тип микроструктуры грунтов; выявлено высокое реальное содержание глинистой фракции. По средним значениям содержания выбранных параметров построен специальный график, который отражает их соотношения в исследованных объектах. Выполненные расчеты числа пластичности по прогнозным формулам и их сопоставление с экспериментальными данными подтвердили высокую степень совпадения по наименованию грунта согласно стандартной классификации.
240-253 25
Аннотация
Цель данного исследования заключалась в изучении геомеханических условий рудных месторождений с оценкой прочностных и деформационных свойств массивов горных пород ряда рудных месторождений, залегающих в криолитозоне. Исследования проводились в 2000-2018 гг. на базе лаборатории геомеханики и физики горных пород Иркутского национального исследовательского технического университета. Основные физико-механические свойства горных пород и руд определялись в соответствии с требованиями стандартов Российской Федерации. Выбор исследуемых характеристик базировался на наиболее распространенных методах оценки геомеханических условий месторождений и расчетов напряженного-деформированного состояния в конструктивных элементах систем разработки. Анализ прочностных и деформационных характеристик горных пород осуществлялся с учетом основных структурных и криологических особенностей массивов горных пород рудных месторождений и их обнажений в горных выработках. По результатам исследований установлено, что при разработке рудных месторождений криолитозоны выделяются три типа геомеханических условий: зона постоянной мерзлоты, переходная зона мерзлых пород в талые и зона постоянно талых пород. При оценке геомеханических условий рудных месторождений прочностные и деформационные свойства горных пород предлагается определять дифференцированно: в естественно-сухом состоянии пород для зоны постоянной мерзлоты; пород в водонасыщенном состоянии после 25 циклов замораживания и оттаивания для переходной зоны; в естественно-сухом и водонасыщенном состоянии в зависимости от конкретных гидрогеологических условий для зоны постоянно талых пород. Переход от прочностных свойств горных пород в образцах к их свойствам в массиве предлагается осуществлять на основе дифференцированного коэффициента структурного ослабления с учетом факторов мерзлоты, трещиноватости и геометрических размеров обнажений горных выработок. Оценку потенциальной удароопасности массивов горных пород и склонности горных пород к хрупкому разрушению предлагается производить также с учетом их криогенного состояния. Склонность пород к хрупкому разрушению рекомендуется оценивать на основе базовых методик: по критериям Г.Н. Кузнецова, запредельного деформирования или комбинированными способами. По результатам исследований разработан ряд методических и нормативных документов по управлению горным давлением и определению параметров подземных геотехнологий для условий разработки рудных месторождений, расположенных в криолитозоне.


ISSN 2686-9993 (Print)
ISSN 2686-7931 (Online)