Способ определения содержания глинистых минералов в горной породе

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ В ГОРНОЙ ПОРОДЕ, включающий отбор образцов, изготовление пробы Путем истирания образца в порошок и проведение анализа , отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости работ, порошок проба смешивают с дистиллированной водой, пропускают луч света через эту смесь и дистиллированную воду, определяют степень поглощения светового потока и, сравнивая эти показатели , судят о содержании глинистых , минералов в породе.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ П=ЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3300633/22-03 (22) 03. 04. 81 (46) 07.04. 83. Бюл. Р 13 (72) M. П. Зборщик, В. В. Назимко, В.Л. Самойлов и Е.И. Назимко (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 622.235(088.8) (56) 1. Справочник геолога по природному газу. T. 4. "Разведочные работы"., Л., 1957, с. 167.

2. Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород. М., "Высшая школа", 1967, с. 329-330 (прототип ).

„„SU„„1010269 (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖ3 .

НИЯ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ. В ГОРНОЙ

ПОРОДЕ, включающий отбор образцов, изготовление пробы путем натирания образца в порошок и проведение анализа, отличающийся тем,. что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости работ, порошок пробЯ смешивают с дистиллированйой водой, пропускают луч света через эту смесь и дистиллированную воду, определяют степень поглощения светового потока и, сравнивая эти показатели, судят о содержании глинистых минералов в породе.

1010269

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при прогнозировании физико-механических свойств горной породы, в частности ее прочности. Известен способ определения гли- 5 нистости горных пород с помощью радиоактивного гамма-каротажа. Способ основан на регистрации естественного гамма-излучения горных пород с помощью радиоактивных счетчиков, за- 10 сылаемых в разведочную скважину.

Чем больше содержание глинистых фракций в породе, тем выше их естественная радиоактивность (1).

Существенным недостатком способа является большая погрешность измерений, возникающая из-за наличия посторонних растворенйых радиоактивных веществ в воде или другой жидкости, пропитывающей породу.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения содержания глинистых минералов в горной породе, включающий отбор образцов, изготовление пробы путем истирания образца в 25 порошок и проведение анализа (2 ).

Недостатками известного способа являются неточность результатов, трудоемкость их осуществления, поскольку результаты анализа зависят 30 от субъективных качеств исследования, опыта, зрения и т. п. Для повышения точности и достоверности требуется проводить большое количество экспериментов разными исследователями, что увеличивает их трудоемкость и длительность, а также подвергать ис1 пытываемую породу дополнительному химическому анализу.

Целью изобретения является повышение точности способа и снижение тру- 40 доемкости работ.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения содержания глинистых минералов в горной породе, содержащему отбор образ- 45 цов, изготовление пробы путем истирания образца в порошок и проведение анализа, порошок пробы смешивают с дистиллированной водой, пропускают луч света через смесь и дистиллиро- 50 ванную воду, определяют степень поглощения светового потока и, сравнивая эти показатели, судят о содержании глинистых минералов в породе.

Для определения содержания глинистых минералов в песчанике алевритовом отбирают образцы пброды в шахте.

Затем изготавливают пробу путем.тол- . чения породы и ее истирания. После этого просеивают 300 r истертой пробы через сито размером ячеек 1 мм. Отме-60 ряют 0,2 дм З сыпучего порошка и смешивают его в стеклянном сосуде толщиной 70 мм с 1 л дистиллированной воды при 20 С. После десятиминутного размокания получившийся раствор ин- 65 тенсивно встряхивают и устанавливают на неподвижный стол. Спустя 2 мин сосуд просвечивают с помощью оптической системы стоватной лампочки, питаемой стабилизированным переменным напряжением 220 В.

Интенсивность светового потока, прошедшего через сосуд, регистрируют по силе тока в селеновом фотоэлементе (15 делений по шкале измерительного прибора).

После этого перед оптической системой устанавливают сосуд с чистой дистиллированной водой и измеряют силу тока (2850 делений). Находят логарифм отношения токов, равный

1п (2850/15) = 4,2. После этого по заранее установленной по контрольным опытам зависимости определяют содержание глинистых минералов

25,01Л (6,95-Л)

Контрольные опыты проводятся для установления тарировочной зависимости следующим образом.

С помощью шлифового анализа (известным способом ) определяют содержание глинистых минералов в породе, а затем измеряют степень поглощения светового потока смеси порошка исследуемой породы с дистиллированной водой предлагаемым способом.

Результаты опытов наносят на график в координатах степень поглощения как функция от содержания глинистых минералов. для большей достоверности тарировочной зависимости испытывают смеси с заведомо известным содержанием глинистых частиц, например смесь кварцевого песка с чистой глиной.

Физический процесс, на котором основан способ, заключается в использовании малых размеров компонент, из которых состоят глинистые минералы по сравнению с другими такими минералами. Глинистые минералы состоят из легко расцепляющихся пакетов, размеры которых в сотни и десятки тысяч меньше структурных составляющих и других типов минералов. За счет этого скорость осаждения в воде у глинистых компонент в 100-1000 раз меньше, чем у любых других компонент. Поэтому после смешивания породного порошка с дистиллированной водой неглинистые компоненты или растворяются до ионного состояния (в результате чего раствор не мутнеет, остается прозрачным ) или быстро выпадает в осадок.

Глинистые компоненты долгое время находятся в воде во взвешенном состоянии, эамутняя воду. При этом чем больше концентрация глинистых частиц в породе, тем больше замутнение. В результате пропускания луч,; света через раствор легко измерить степень поглощения светового пото1010269

Составитель Л. Березкина

Редактор В. Иванова Техред Е.Харитончик, Корректор A. .Повх

Заказ 2432/20 Тираж 601 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ка. A поскольку степень поглощения зависит от концентрации глинистых частиц, способ удобен для ее измерения.

Главные преимущества предлагаемого способа определения содержания глинистых минералов в горной породе заключаются в высокой точности, про" стоте и малой трудоемкости измерения. Точность определения находится в пределах 2-5%, тогда как с помощью 1О шлифового известного способа достигается точность порядка 10-15% °

Точность измерения достигается, во-первых, за счет дробления и истирания породы, в результате чего происходит разделение минералов, составляющих образец породы и освобождаются глинистые компоненты; so-вторых, эа счет возможности исследования больших объемов породы (практически до нескольких килограмм и более) одновременно, что позволяет .усреднить неоднородность распределения минералов в объеме исследуемого горного участка.

Для измерений применяется простое доступное оборудование и аппаратура, не требующие; высокой квалификации в обращении (в отличии от изготовления шлифов, работы с микроскопом и т.п.). На испытание одной пробы по предлагаемому способу требуется

25 мин времени (по известному способу — более 5 ч). Это позволяет сэкономить 2-3 человека-смены на один образец и 10-15 тыс.рублей при разведке месторождения.

Использование предлагаемого способа определения содержания глинистых минералов в горной породе позволяет ускорить и упростить петрографические исследования. В результате оперативно предсказывают прочностные и гидравлические свойства горных пород, е что весьма важно при проектировании, строительстве и эксплуатации современных наземных и подземных сооружений.