Способ определения границ рудного тела

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦ РУДНОГО ТЕЛА, заключающийся в возбуждении упругих колебаний и измерении градиентов потенциала электрического поля с последующим определением по результатам измерений границ рудного тела , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измеряют три взаимно перпендикулярных компоненты градиента потенциала электрического поля по крайней мере в трех пунктах наблюдений, размещенных вдоль прямой, и времена возникновения электрического поля Tg , Tta , ТЕЗ в каждом пункте, вычисляют по результатам измерений модули напряженности электрического поля в каждом пункте Е, Ej, ЕЭ и при выполнении условий Ед(Е1,Ез) и Т Tg T определяют границу рудного тела над вторым пунктом наблюдения. 5х -Ф- / i % --h )( Ф-.7Х 7j/ // СО оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D 01 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦ РУДНОГО ТЕЛА, заключающийся в возбуждении упругих колебаний и измерении градиентов потенциала электрического поля с последующим определением по результатам измерений границ рудного тела, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измеряют три взаимно перпендикулярных компоненты градиента потенциала электрического поля по крайней мере в трех пунктах наблюдений, размещенных вдоль прямой, и времена возникновения электрического поля Тв, Т д, Твз в каждом пункте, вычисляют по результатам измерений модули напряженности электрического поля в каждом пункте Е, Е, Ез и при выполнении условий Ед>(Е,,Ез) и TE =

=TE = T определяют границу рудного тела над вторым пунктом наблюдения.

15мс

° ц фф (21) 3557206/18-25 (22) 28.02.83 (46) 15.07.84. Бюл. № 26 (72) О. Л. Кузнецов, А. А. Кокорев, Н. И. Мигунов и Л. Д. Селезнев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (53) 550.837 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 584473, кл. G Ol V 3/08, 1940.

2. Авторское свидетельство СССР № 494713, кл. G 01 V 3/00, 1975.

3. Назарный С. А. и др. Обнаружение и корреляция рудных тел сейсмоэлектрическим методом из штолен. — сб. Методика и техника разведки, ОНТИ ВИТР № 95.

Л., 1975, с. 20 — 23 (прототип). мну мм

7J

7х

Тх

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

„„SU„„1103178 А

1103178

Изобретение относится к способам геофизической разведки месторождений полезных ископаемых, например алмазоносных кимберлитовых тел и сульфидных руд.

Известен способ определения границ рудного тела, предусматривающий регистра цию и изучение во времени абсолютно величины сейсмоэлектрического потенциала, возникающего под действием искусственных сотрясений (1).

Недостатком этого способа является

его низкая помехозащищенность, что в ряде случаев делает невозможной его реализацию.

Известен способ определения границ рудного тела, в котором наряду с упругими воздействиями, через горную породу дополнительно пропускают постоянный электрический ток и величину сейсмоэлектрического эффекта измеряют в постоянном электрическом поле (2) .

Однако этот способ сложен в осуществлении, а также не позволяет четко ограничивать рудные тела, так как при регистрации сейсмоэлектрического эффекта оценивается изменение потенциала поля, характеризующего значительный объем изучаемых пород.

Наиболее близким к изобретению по числу существенных признаков и решаемой задаче является способ определения границ рудных тел, заключающийся в возбуждении сейсмоэлектрического эффекта рудных тел упругими колебаниями и измерении градиента потенциала электрического поля с последующим определением по результатам измерений границ рудного тела.

Способ предусматривает следующие операции: возбуждение упругих колебаний, регистрацию во времени градиента электрического (поля) потенциала, в том числе и аномального, обусловленного сейсмоэлектрическим эффектом рудного тела, определение скорости сейсмических волн и вычисление расстояния от пункта возбуждения до аномального объекта путем умножения скорости на время, прошедшее с момента возбуждения до момента регистрации аномального градиента электрического поля (3).

Однако способ не позволяет определять границы рудных тел с достаточной точностью, так как в его основе лежит определение скоростей упругих волн на участках работ. Известно, что упругие волны имеют дифрагированный характер и, что возможны значительные ошибки в определении скоростей, а следовательно и в вычислении расстояния до искомого рудоносного объекта.

Кроме того, точность установления границ рудного тела данным способом зависит от количества взрывов и для единичного (возбуждения) взрыва мала.

Указанный способ предполагается использовать только в подземных выработках, т. е. решать сравнительно узкий круг поисковых задач.

Кроме того, в данном способе невозможно отличить пьезоэлектрические сигналы от сейсмоэлектрических.

Цель изобретения — повышение точности определения границ рудных тел.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения границ рудных тел, заключающемуся в возбуждении упругих колебаний и измерении градиента потенциала электрического поля с последующим определением по результатам измерений границ рудного тела, измеряют три взаимно перпендикулярных компоненты градиента потенциала электрического поля по крайней мере в трех пунктах на15 блюдений, размещенных вдоль прямой, и времена возникновения электрического поля TE, TEE, Tg в каждом пункте, вычисляют по результатам измерений модули напряженности электрического поля в каждом пункте Е1, ЕЕ, Е и при выполнении

20 условий E >(E,, Ез) и Tg, =Т1,=Те, определяют границу рудного тела под вторым пунктом наблюдения.

Данный способ осуществляется следующим образом.

На исследуемом профиле задают точки измерения, расстояние между которыми равняется 3 — 50 м в зависимости от конкретных геологических условий.

Возбуждают упругие колебания в изучаемом массиве горных пород путем подрыва заряда взрывчатых веществ (ВВ) (на поверхности Земли или на забое специально пробуренной скважины), или любым механическим путем. Прохождение сейсмическими волнами границы рудного тела с вмещающими породами приводит к возникновению аномально высокого сейсмоэлектрического эффекта, обусловленного искомой границей.

Регистрируют в трех пунктах наблюдения, лежащих на одной прямой, вдоль изу4О чаемого профиля амплитуду и время возникновения компонент градиента потенциала электромагнитного поля по трем взаимно перпендикулярным осям: Х, У вЂ” горизонтальная плоскость, — вертикальная пло

45 скость.

Измерения проводят с помощью установки симметричного типа, которая позволяет осуществлять регистрацию компонент градиента потенциала в трех пунктах на5о блюдения одновременно. В каждом пункте наблюдения располагают три взаимно перпендикулярных датчика, которые регистрируют горизонтальные (ad Гх и дфад1у и вертикальные (gonad U ) компоненты градиента потенциала электрического поля со ответственно. В качестве приемного датчика используют пару стальных стержнейэлектродов (расстояние между электродами 10 — 20 м). При.этом одну пару электро1103178 дов для регистрации grad г, и grad (г располагают вдоль профиля, другую перпендикулярно профилю на поверхности Земли. В третьей ларе один из приемных электродов для регистрации grad 7z размещают в скважине на глубине 10 — 20 м, другой— на поверхности Земли. Пункт наблюдения относят к точке пересечения всех трех пар приемных датчиков. Расстояние между пунктами наблюдения (база измерительной установки) и между приемными электродами определяют опытным путем, исходя из условия наилучшей помехозащищенности приемных каналов записывающей аппаратуры и решаемой геологической задачи. В общем случае расстояние между пунктами наблюдения в измерительной установке равняется 20 — 50 м. Центр измерительной установки соответствует среднему (второму) пункту наблюдений.

Таким образом, центр измерительной установки размещают в точке измерения на исследуемом профиле. Пункт взрыва располагают на расстоянии 10 — 30 м (в зависимости от условий и мощности взрыва) от крайнего (первого) пункта наблюдения. Возбуждаемое сейсмическими волнами электромагнитное поле сейсмоэлектрического эффекта регистрируют при помощи серийной аппаратуры. Осуществляют вычисление модуля вектора напряженности электрического поля в каждом пункте наблюдения по формуле:

Е= ($8ad Px) + Фасйту9+(grad÷ß, где г- — модуль вектора напряженности в данном пункте наблюдения; а ай Р— компоненты градиента потенциала электромагнитного поля по осям Х, У, Z в данном пункте наблюдения.

Затем определяют время возникновения компонент сейсмоэлектрического поля по трем осям соответственно, и проверяют условие

Т»=Т„=Т =Т.

Далее сравнивают модули векторов напряженности по трем пунктам наблюдения и время их возникновения и при выполнении условия Е,>(Е,,Е3) и ТИ1 — — ТИх =TE3 определяют границу рудного тела под вторым пунктом наблюдения.

Для выполнения указанного условия последовательно уменьшают расстояние (по профилю) между точками измерения до 3 м и повторяют всю технологическую последовательность операций для каждой точки измерений так, чтобы крайние пункты наблюдения совпадали между собой (одна точка перекрытия) . Таким образом, при достижении условий Eg>(Eg, Е3) и Т

=Т вЂ” — Тя3 определяют точку пересечения исследуемого профиля с искомой границей рудного тела на поверхности. Далее проводят аналогичные исследования вблизи найденной точки, и тем самым прослеживают горизонтальную проекцию границы рудного тела, т. е. определяют контуры рудного объекта на поверхности Земли с достаточно высокой точностью.

На чертеже показана схема расположения измерительной установки на профиле наблюдений, пункты взрыва и соответствующие осциллограммы сейсмоэлектри5

10 ной установке использовались две взаимно перпендикулярные пары стальных стержнейэлектродов (расстояние между электродами 15 м), расположенные на поверхности

Земли (ось У ориентирована профилю 4 — 4).

45 При такой схеме измерений приемными датчиками регистрируются горизонтальные компоненты градиента потенциала электрического поля (grad » и grad Ту ) в каждом пункте наблюдения соответственно. Расстояние между пунктами наблюдения 20 м, пункт взрыва удален от первого пункта наблюдения также на 20 м.

Представленные осциллограммы получены в момент нахождения центра измерительной установки (датчики бх и бу) в указанной на рисунке точке измерения. На осциллограммах видно, что через 15 мс (Т, =Т =Т88 =15 мс) всеми приемными датчиками измерительной установки (каналы 5у, 5», 63, б» и 7, 7») регистрируется импульсный сигнал, при этом дат40 чики, расположенные по осям Х и У регистрируют соответственно компоненты grad » и grad P> в каждом пункте наблюдения.

Простым расчетом определяют горизонтальную составляющую модуля вектора напряженности электрического поля в каждом

45 пункте наблюдения по формуле

E rap.=

Егор.1= = /182500;

Его88 = +(= 73Й28 .

8гор2= (80.28) t (го lfd= 4078400 и сравнивают

Его 2 >(егоp.1;Frop Я

1 1= Т4= 1Ь

Следовательно, искомая граница рудного тела находится под вторым пунктом на блюде ни я.

55 ческих сигналов, зарегистрированные на одной из кимберлитовых трубок в зимнее время.

На чертеже обозначены пункт взрыва 1, точка измерения 2 (центр измерительной установки), искомая граница кимберлитового тела 3, исследуемый профиль 4 — 4, номера приемных датчиков и электрических каналов осциллограммы 5„, 5„, б„, бу, 7У, 7».

В качестве приемных датчиков сейсмоэ20 лектрических сигналов в данной измеритель1103!7ь

Составитель Л. Воскобойников

Редактор Л. Авраменко Техред И. Верес Корректор И. Муска

Наказ 4974/35 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

11еобходпмо отметить, что при выполне нии аналогичных исследований на точках измерения, удаленных от показанной на чертеже, на расстояние более трех метров (по профилю) неравенство Ejopgg/pp Егора) нарушается, а время возникновения сейсмоэлектрическогo сигнала увеличивается.

Таким образом, положение точки измерения (второй пункт наблюдения) над границей рудного тела определено с достаточной точностью. Пробуренная в данной точке скважина вскрыла границу кимберлитовой трубки, залегающую на глубине 10 м.

Предлагаемый способ опробован в алмазоносной провинции как в зимних, так и в летних условиях, выявлена принципиальная возможность выделения кимберлитовых тел, глубина залегания которых не превышает 50 м. Следует отметить, что зарегистрированныее сейсмоэлектрические сигналы граничных зон кимберлитовых тел имеют частоту, соизмеримую с частотой сейсмических волн, проходящих через эти границы, следовательно, сейсмоэлектрические сигналы отличаются от соответствующих пьезоэлектрических как более низкочастотные.

По сравнению с известными способами предлагаемый обладает следующими преимуществами: измерение модуля вектора напряженности сейсмоэлектрического поля позволяет повысить точность определения

10 границ рудного тела; поисковые работы данным способом могут вестись как в шахтах, так и на поверхности Земли; при использовании поверхностных взрывов (без бурения специальных скважин) существенно снижается стоимость поисковых работ и возрастает их мобильность.

Таким образом, предлагаемый способ сокращает трудовые и временные затраты при геофизических исследованиях и является надежным и экономичным.