Совершенствование методики георадиолокационных исследований особенностей строения горного массива россыпных месторождений криолитозоны

Саввин, Денис Валерьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Совершенствование методики георадиолокационных исследований особенностей строения горного массива россыпных месторождений криолитозоны
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование методики георадиолокационных исследований особенностей строения горного массива россыпных месторождений криолитозоны"

На правах рукописи

Саввин Денис Валерьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСОБЕННОСТЕЙСТРОЕНИЯГОРНОГО МАССИВА РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ

Специальность 25.00.20 - «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

Якутск-2013 005541440

005541440

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте горного дела Севера им. Н.В.Черского Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель доктор технических наук

Омельяненко Александр Васильевич

Официальные оппоненты: Ним Юрий Александрович

доктор геолого-минералогических наук, ФГАОУ ВПО Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, кафедра геофизических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых геологоразведочного факультета, профессор

Ермаков Сергей Александрович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ИГДС СО РАН, лаборатория открытых горных работ, заведующий

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Горный институт Уральского отделения Российской академии наук

Защита состоится «30» декабря 2013 г. в 10— часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 003.020.01 на базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института горного дела Севера им. Н.В.Черского Сибирского отделения Российской академии наук по адресу: 677980, г. Якутск, проспект Ленина, д. 43, тел/факс 8(4112) 33-59-30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГДС СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направить в адрес Института.

Автореферат разослан ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

В.П. Зубков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Решение проблем разработки открытым способом месторождений Севера, в том числе россыпных, характеризующихся значительным разнообразием и сложностью горно-геологических условий, связано с совершенствованием существующих и поиском новых технологий изучения строения и состояния массива горных пород. При этом трудоемкость доразведки и эксплуатации россыпных месторождений определяется особенностями строения горного массива: мощностью продуктивного пласта и его изменчивостью, слоистостью, зонами повышенной трещиноватости, наличием валунных включений, границами реликтовых водотоков и т.д. Эти параметры даже в пределах разрабатываемых участков месторождений могут существенно изменяться, причем в достаточно широком диапазоне, что вызывает технологические трудности при их разработке.

По результатам геологоразведочных работ обычно устанавливается лишь общая характеристика горно-геологических условий. Именно поэтому, для повышения информативности и получения более детальных данных о месторождении, необходимо существенно повысить плотность разведочной сети, что приводит к значительному увеличению трудоемкости и стоимости работ. В настоящее время при доразведке месторождений полезных ископаемых большой объем исследований проводится геофизическими методами. Среди них наиболее эффективным в условиях распространения многолетнемерзлых пород представляется метод георадиолокации, о чем свидетельствуют работы таких исследователей, как В.В. Богородский, М.И. Финкельштейн, А.Д. Фролов, B.C. Якупов, Ю.А. Ним, A.B. Омельяненко, М.Л. Владов, A.B. Старовойтов, A.M. Кулижников, JI.JI. Федорова, Л.Г. Нерадовский, С.А. Великин и др.

Вместе с тем, масштабы применения георадиолокации существенно ограничиваются сложностью обработки больших объемов данных для детального изучения строения массива мерзлых горных пород. Известные программные средства обработки георадиолокационных данных не позволяют в полной мере и в автоматическом режиме использовать амплитудно-временные характеристики сигнала, несущие полезную информацию как о строении, так и о состоянии геологических сред. Для повышения оперативности обработки данных в настоящей работе предлагается использовать статистические методы анализа амплитудных характеристик, что является новым направлением в обработке и интерпретации данных георадиолокации и позволяет значительно расширить область ее применения. Преимущество использования статистических методов анализа заключается в возможности оценки нерегулярных сигналов, которые выступают в качестве «полезной» информации для автоматизации процесса обработки. В связи с вышеизложенным исследования, направленные на разработку более совершенных методических подходов к изучению особенностей строения массива россыпных месторождений в условиях криолитозоны, являются важными и актуальными.

«Разработка концепции и основ конструирования эффективных технологий освоения и сохранения недр криолитозоны, в том числе адаптированных к кластерной организации рудного вещества» (№ гос.рег. 01.2.00706516, 2007-2009 гг.), проект VII. 60.4.2. «Разработка основ новых геотехнологий эффективного освоения месторождений кластерного строения в условиях криолитозоны» (№ гос.рег. 01201050749, 2008-2012 гг.).

Объект исследования: массив многолетнемерзлых горных пород россыпных месторождений, залегающих на глубине до 30 м.

Целью работы является повышение информативности и точности оценки строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны на основе совершенствования алгоритма обработки данных и оптимизации параметров площадных георадиолокационных исследований.

Идея работы заключается в использовании методов статистического анализа при автоматизированной обработке и интерпретации данных георадиолокации для изучения особенностей строения массива мерзлых горных пород месторождений криолитозоны.

Цель работы обусловила необходимость решения следующих задач:

1) провести аналитический обзор результатов исследований строения и состояния массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны методом георадиолокации;

2) исследовать влияние степени влажности горных пород на точность определения строения горизонтально-слоистого разреза горного массива методом георадиолокации;

3) обосновать возможность повышения информативности и точности оценки особенностей строения горного массива россыпных месторождений криолитозоны на основе статистического анализа данных георадиолокации;

4) разработать и апробировать программно-методическое обеспечение и алгоритм обработки данных на основе расчета дисперсии амплитуд георадиолокационных сигналов;

5) разработать методику георадиолокационных исследований и обосновать оптимальные параметры площадного изучения горного массива для повышения информативности и точности оценки его строения;

6) апробировать разработанную методику в комплексе геолого-геофизических работ при доразведке россыпных месторождений Якутии (на примере россыпного месторождения золота ручья «Муравьевский» (Верхне-Тимптонский золотоносный район, ООО «Нирунган») и алмазов «Маят-Водораздельный» (Якутская алмазоносная провинция, ОАО «Алмазы Анабара»).

Методы исследований: анализ и обобщение литературных источников, лабораторные и полевые экспериментальные исследования, методы цифровой обработки георадиолокационных сигналов, статистический анализ и интерпретация данных георадиолокации.

Положения, выносимые на защиту:

георадиолокационных сигналов, который позволяет существенно повысить оперативность и точность выявления неоднородностей горного массива.

2. Методика георадиолокации, отличающаяся применением обоснованных объемов дискретных зондирований при площадных исследованиях горного массива и непрерывных профилирований для детализации особенностей его строения, позволяющая повысить эффективность изучения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современной сертифицированной аппаратуры, программных средств и высокой сходимостью (погрешность менее 10%) результатов георадиолокационных исследований с данными разведочных скважин и фактической отработки россыпных месторождений «Маят-Водораздельный» (ОАО «Алмазы Анабара») и ручья «Муравьевский» (ООО «Нирунган»),

Научная новизна:

1)установлено, что учет степени влажности горных пород при обработке данных георадиолокации в выделенных временных интервалах, уменьшает погрешность (до 10%) построения горизонтально-слоистого разреза горного массива;

2)разработан алгоритм обработки георадиолокационных данных массива пород россыпных месторождений криолитозоны, залегающих на глубине до 30 м, отличающийся тем, что с целью повышения достоверности обработки данных измерений используется анализ динамических и кинематических характеристик георадиолокационных сигналов во временном окне;

3) разработано и апробировано программно-методическое обеспечение автоматизированной обработки данных георадиолокационных измерений с учетом оценки дисперсии амплитудно-временных параметров сигналов, с целью выделения их аномалий, как правило, связанных с неоднородностями горного массива (зоны повышенной трещиноватости, валунных включений, границ реликтовых водотоков и т.д.);

4) разработана методика георадиолокационных исследований, отличающаяся применением обоснованных объемов дискретных зондирований и непрерывных профилирований на этапах разбраковки выявленных аномалий и их детализации, подтвержденных данными разведочного бурения.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования разработанной методики георадиолокации для изучения особенностей строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны (гипсометрии плотика россыпи, границ палеорусел, зон нарушенностей, трещиноватости, валунистости), что имеет важное значение при выборе наиболее рациональных технологических решений открытой разработки россыпных месторождений. Эффективность использования данной методики подтверждена результатами отработки россыпных месторождений ручья «Муравьевский» (Нерюнгринский район) и «Маят-Водораздельный» (Анабарский улус).

Личный вклад автора состоит в проведении экспериментов по изучению процессов распространения электромагнитных волн в мерзлом горном массиве, в

разработке методики и алгоритма специализированного программного обеспечения обработки георадиолокационных данных, в проведении большого объема экспериментальных исследований в лабораторных и полевых условиях, обработке и интерпретации данных георадиолокационных измерений на россыпных месторождениях Северо-Запада и Юга Якутии.

Апробация работы. Основные положения и результаты работ представлялись на Международных научных конференциях: «Современные проблемы и будущее геокриологии» (г. Якутск, 2008 г.), «Золото северного обрамления Пацифика» (г.Магадан, 2008 г.), «География, геоэкология, геология: опыт научных исследований» (г. Днепропетровск, 2009 г.), «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (г. Хабаровск, 2010 г.), «Проблемы инженерного мерзлотоведения» (г. Мирный, 2011 г.), «Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций в Арктике» (г. Якутск, 2011 г.), «14th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR)», (Shanghai, 2012 г.); Всероссийских научно-практических конференциях: «Безопасность горного производства в Республике Саха (Якутия)» (г. Як>чгск, 2008 г.), «Геокриология-прошлое, настоящее, будущее» (г. Якутск, 2010 г.), «Молодежь и научно-технический прогресс в современном мире» (г. Мирный, 2010 г.), «Геомеханические и геотехнологические проблемы эффективного освоения месторождений твердых полезных ископаемых северных и северо-восточных регионов России» (г.Якутск, 2011, 2013 гг.), «Проблемы безопасности и эффективности освоения георесурсов в современных условиях» (г. Пермь, 2013 г.), а также на конференциях молодых ученых 'Эрэл" (г. Якутск, 2007, 2009, 2011, 2012 гг.) и в г. Нерюнгри (2012 г.), на заседаниях ученого совета и научных семинарах лаборатории георадиолокации ИГДС СО РАН (2007 - 2013 гг.).

Публикации. Основные положения исследований отражены в 14 публикациях, в том числе в 3-х статьях, опубликованных в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 наименований и содержит 136 страниц.

Автор выражает свою благодарность научному руководителю - д.т.н.

A.B. Омельяненко, особую признательность к.т.н. JI.JI. Федоровой за постоянное внимание к работе, полезные советы и замечания, к.т.н. К.О. Соколову, а также коллективу лаборатории георадиолокации ИГДС СО РАН за помощь в проведении опытно-методических и полевых работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Настоящая работа посвящена совершенствованию метода георадиолокационного исследования особенностей строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны, залегающих на глубине до 30 м. Методологической основой и исходной теоретической базой исследований послужили работы в области электрофизических исследований горных пород

B.В. Богородского, М.И. Финкельштейна, А.Д. Фролова, B.C. Якупова, Ю.А. Нима,

A.B. Омельяненко., M.JI. Владова, A.B. Старовойтова, A.M. Кулижникова, Л.Л. Федоровой, Л.Г. Нерадовского, С.А. Великина и других ученых.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи, определены научная новизна и практическая значимость работы, положения, выносимые на защиту и т.д.

В первой главе рассмотрены горно-геологические и горнотехнические условия россыпных месторождений криолитозоны на примере Якутии. Приведены электрофизические свойства мерзлых горных пород месторождений. Обобщены и проанализированы результаты научно-исследовательских работ и практического применения георадиолокации при изучении строения горных пород криолитозоны.

Во второй главе изучены особенности формирования георадиолокационных сигналов в осадочных породах криолитозоны. Приведены результаты экспериментальных исследований по определению влияния влажности горных пород на результаты георадиолокационных исследований. Определена сгруктурно-георадиолокационная модель неоднородностей горного массива (палеорусло, зона валунистости) и обоснована возможность их выявления методом георадиолокации.

В третьей главе представлена разработанная методика георадиолокации с использованием обоснованных объемов дискретных зондирований и непрерывных профилирований для изучения больших площадей россыпи и детализации особенностей ее строения. Предложен специальный алгоритм обработки данных георадиолокации, отличающийся учетом дисперсии во временном окне динамических и кинематических характеристик георадиолокационных сигналов. Обоснованы параметры проведения полевых измерений, приведены примеры обработки и интерпретации данных георадиолокации.

В четвертой главе изложены результаты георадиолокационных исследований строения россыпных месторождений золота и алмазов Якутии. Приведены результаты комплекса исследований с использованием дискретных зондирований и непрерывных профилирований. Представлены данные обработки и интерпретации, сделаны выводы по эффективности разработанной методики георадиолокационных исследований особенностей строения массива россыпных месторождений криолитозоны.

Первое положение, выносимое на защиту: Алгоритм обработки данных георадиолокации массива мерзлых горных пород россыпных месторождений криолитозоны, отличающийся учетом дисперсии во временном окне динамических и кинематических характеристик георадиолокационных сигначов, который позволяет существенно повысить оперативность и точность выявления неоднородностей горного массива.

Типичный литологический разрез россыпных месторождений криолитозоны представляется слоистой, мерзлой песчано-глинистой средой, включающей неоднородности с различными физическими свойствами пород, перекрывающих коренные породы. Исходя из условий формирования россыпи, в качестве зон, перспективных для разработки, отмечают такие особенности строения, как палеорусла, западения плотика, валунистость и т.д., в которых преимущественно происходит концентрация полезных минералов. Для эффективного применения

метода георадиолокации при изучении таких объектов проведены исследования распространения сигналов в геологических средах с указанными особенностями строения, определены признаки, по которым их можно обнаружить, и разработан способ обработки данных для их выявления на георадиолокационном разрезе.

С помощью разработанного программного обеспечения, позволяющего вводить данные, соответствующие перечисленным выше объектам, произведены расчеты вероятностных геологических разрезов. Вероятностный геологический разрез подготавливается в графическом редакторе, при этом выбирается масштаб изображения, отображаются схематично объекты исследований, каждому объекту присваивается характерная диэлектрическая проницаемость, на основе которой

вычисляются время прохождения волны t = и френелевский коэффициент

отражения 1<1 •> = — = -7===—;===, где И - расстояние до отражающей границы (м), с А0 ^г+л/^г

- скорость света в вакууме (м/с), е- вещественная часть диэлектрической проницаемости среды, е/, е{ - диэлектрические проницаемости перекрывающих и подстилающих сред. В результате расчета строится структурно-георадиолокационная модель, включающая неоднородности горного массива (палеорусло и зона валунистости) (рис. 1а).

Расчеты проведены для различных вариантов диэлектрической проницаемости горных пород, определенных по литературным источникам. На рис. 1а представлена модель с чередованием слоев мощностью от 0,5 до 2м. (е^зд? = 6;

% ~ 5), при этом слой №6 в расчетах замещается на характерные по параметрам (размер, состав, количество границ) слой глины (с/гл= 12) и слой разнозернистых песков (е!,,- 9), указывающих на специфические условия осадконакопления в части реликтовых водотоков.

На рис. 1 а - справа показана модель с замещением слоя №4 на глыбовые и валунные отложения (£8) в западении плотика. Георадиолокационная одномерная модель разреза, полученного в результате обработки заданных параметров горного массива, содержит только оси синфазности отраженных сигналов, расположенные в соответствии с расчетным значением времени прохождения волны. Рассчитанное графическое приложение представлено на рис. 16. Линии раздела сред имеют оттенки, соответствующие амплитудным значениям (А) (максимальное - черный, минимальное - бледно-серый). Модель не учитывает декремент затухания из предположения его компенсации процедурой усиления по времени.

Расчеты показывают, что локальные изменения свойств пород проявляются на георадиолокационном разрезе зонами с хаотичным распределением осей синфазности, которые используются в качестве информационных сигналов. Появление подобных сигналов приводит к увеличению такой статистической характеристики, как дисперсия {ОХ), которая определяет отклонение энергии сигналов от среднего ожидаемого значения:

ВХ =

где Х; - амплитуда сигнала; X - среднее значение амплитуды сигнала; п -количество значений амплитуд в анализируемой совокупности данных.

а)

Модель палеорусла 10 20 30

40 Ь,м

Модель -зоны валунистости 0 10 20 30 40Ь,м

б)

Рассчитанная модель палеорусла

100

1,нс

5 А

■Я

Рассчитанная модель зоны валунистости

Графики значений дисперсии амплитуд сигналов Ч 0,29 0,28

X С 0,27

с. ее

Интервал определения аномалии

Ь,м

Интервал определения аномалии

L,м

Песчаные отложения

Песчаные

отложения □

Пески разнозернистые

Глина

Галечно-гравийно-валунная смесь

, = 6

ет= 12

гл

4.3.5,7""" 2,4.6,8 ~ -1 *-п

Ь1.3Д7 = 0,7-1,8 м Ь2.4,6.8 = 0,8- 1,7м Ьп =0,3-0,6м Ьгл=0,2-0,7м ЬГ1

8ГГВ- 8

= 0,2-0,5 м

Рисунок 1 - Структурно-георадиолокационная модель неоднородностей горного массива

а) модели условных разрезов, имитирующих палеорусло, зону валунистости;

б) графическая численная модель зон (кластеров) слоистой и хаотичной структуры;

в) графики значений дисперсии амплитуд сигналов.

По результатам статистической оценки строится график (рис. 1е): по оси X -длина профиля (Ь, м), по оси У - значение дисперсии в заданном временном окне по профилю в относительных единицах (ЭХ, о.е).

Повышение дисперсии амплитудно-временных характеристик сигналов связано с увеличением количества отражающих границ. Появление новых границ отображается крутизной изменения дисперсии, величина которой зависит от количества хаотично-распределенных сигналов в выбранном временном окне для ее расчета. Определены признаки оценки особенностей разреза: относительно сглаженное изменение дисперсии определяет слоистую неоднородную структуру, а

хаотично-распределенное изменение дисперсии соответствует нарушенной структуре с многочисленными локальными неоднородностями.

В результате расчетов обоснована возможность выявления неоднородностей мерзлого горного массива с учетом статистической оценки параметров георадиолокационных сигналов. Для эффективного использования предлагаемого подхода и снижения трудоемкости обработки больших объемов данных на первом этапе проводится подготовка георадиолокационных данных к последующей обработке. Глубинность масштабирования георадиолокационных данных проводится в соответствии со значениями вещественной части диэлектрической проницаемости осадочных пород и зависит от степени их влажности. На участках переувлажнения это приводит к ошибочному определению глубины геологических границ, что необходимо учитывать при обработке и интерпретации георадиолокационных данных. Результаты лабораторных и натурных георадиолокационных зондирований пород различной влажности показали, что использование закономерностей изменения кинематических характеристик георадиолокационных сигналов, при обработке данных измерений с учетом степени влажности пород, позволяет исследовать изменчивость строения геологического разреза и снизить до 10% погрешность определения глубины границ.

Контрастные слои, выделяемые в разрезе по повышенной диэлектрической проницаемости, к примеру, зоны переувлажнения, приводят к формированию сигналов помех переотражений. Для удаления кратных переотражений разработана процедура динамического сжатия кинематических характеристик сигналов во временном окне, применение которой позволило повысить достоверность обработки георадиолокационных данных посредством удаления кратных переотражений из процесса обработки данных.

Таким образом, разработанный алгоритм обработки данных георадиолокации массива мерзлых пород представлен следующими процедурами:

- выбор необходимой детальности исследований при формировании георадиолокационных профилей в равномерную сетку по площади;

- выбор динамического диапазона измерений георадиолокационных сигналов на временных реализациях в зависимости от наличия в разрезе контрастных горизонтов;

- учет влияния степени влажности пород, позволяющий исследовать изменчивость строения разреза;

- расчет дисперсии в заданных пределах глубин разреза динамически ограниченного временного окна (1, Ь) для повышения достоверности информации;

Увеличение оперативности обработки данных георадиолокации с учетом дисперсии амплитудно-временных характеристик сигналов достигается применением предварительной подготовки данных, включающей следующие процедуры:

Послабление первого наведенного сигнала (в интервале 1= 0 30 не на -20 -40 дБ);

2) временное усиление сигнала до 40 дБ в интервале его распространения - г, для компенсации декремента затухания;

3) выравнивания границ посредством учета влияния степени влажности пород по профилю;

4) нормализация сигналов георадиолокационного разреза посредством процедур полосовой фильтрации;

5)устранение амплитудно-частотных спектральных помех с использованием многополосного режекторного фильтра;

6)устранение фазово-временных помех процедурой замещения реализаций искаженных сигналов.

Апробация разработанного алгоритма произведена при обработке георадиолокационных данных исследования участка прииска «Маят-Водораздельный» (ОАО «Алмазы Анабара»), Исследования проводились с целью установления корреляционной связи аномалий, выявленных методом георадиолокации (ГРЛ) с данными дипольного электромагнитного профилирования (ДЭМП) и опробования скважин (рис. 2).

а)

б)

в)

Рисунок 2 - Пример совместного анализа данных георадиолокации и дипольного электромагнитного профилирования по единичному профилю скважинного опробования участка 405 месторождения «Маят-Водораздельный»

а) глубинный георадиолокационный разрез;

б) значение дисперсии георадиолокационного сигнала;

в) значения удельного электрического сопротивления.

Интервал дЬ; определения аномалии по ДЭМП в пределах соотношения

р: 1/3

о 15000 о

х' 10000

5000

Скв.5.5

480 560 640 Цм

Интервал д Ь, подтверждающий аномалии по ГРЛ в пределах соотношения ОХ: 1/3

На рис. 2а показан георадиолокационный глубинный разрез участка исследований. По данным бурения коренные породы участка исследований представлены доломитами, в верхней части сильнотрещиноватыми. Перекрывающие породы сложены илами, песчаными и суглинистыми отложениями (рис. 2а - Скв.4). Профиль получен по методике непрерывного профилирования при детализации площади участка 405. После предварительной обработки по разрезу выделяется интервал с характерными амплитудно-временными изменениями георадиолокационных сигналов. В обоснованном временном окне, определенном по параметрам отраженных сигналов, выбран наиболее информативный предел, соответствующий глубинам 15-20 м, и в котором произведен расчет дисперсии сигналов.

По результатам оценки единичного профиля построен график значений дисперсии (рис. 26). Установлено, что максимальные значения дисперсии выделяются в пределах ДЬ^ 280 460 м по разрезу профиля. Увеличение значений дисперсии на графике связано с повышением количества хаотично отраженных сигналов, что свидетельствует о нарушенности слоистой структуры участка исследований.

В соответствии с графиком значений удельных электрических сопротивлений по данным ДЭМП, аномалия выделяется в пределах ДЬг= 230 640 м исследуемого профиля и характеризуется пониженными значениями удельных электрических сопротивлений, как правило, связанных с разуплотнением пород (рис. 2е). При комплексной обработке данных ГРЛ и ДЭМП выделена область максимальной корреляции наименьших значений электросопротивлений и наибольших значений дисперсии сигналов. Данные разведочного бурения подтвердили результаты сопоставления данных геофизических методов и позволили интерпретировать аномалии с изменением состава пород доломитов на экзогенно-измененные глинистые породы, многократно переотложенные в частях реликтовых водотоков (рис. 2а - Скв.5.5).

Предлагаемый к реализации алгоритм обработки данных георадиолокации массива горных пород апробирован при исследовании кровли плотика на месторождении россыпного золота ручья «Муравьевский» (Нерюнгринский район). По буровой линии Л0П и данным георадиолокации выделены основные границы раздела сред. Кровля плотика определена на глубине 4-6 м. Средняя мощность песков по данным опробования составляет 0,6 м. На участке буровой линии (скважины №34-№48) выявлен выход интрузивного тела. По предварительно обработанному георадиолокационному разрезу выбрано временное окно (рис. За), в котором рассчитана дисперсия амплитуд сигналов. Исследования показали, что такие нарушения массива, возможно выделять по пониженным значениям дисперсии сигналов, характеризующихся зонами затухания и ослабления во времени (рис. 36). Интрузия выявляется по динамическому признаку и пространственно прослеживается характерной массивной структурой. Неоднородность слоистого разреза по данным дисперсии сигналов выделяется на участке профиля ДЬ= 160 340 м. Интерпретационный геологический разрез по линии Л0П представлен на рис. Зв. Выделена мощность торфов от 2,9 до 7 м и песков от 0,6 до 1,0 м. Глубина залегания плотика на участке изменяется в пределах от 3,5 до 8 м. Участок профиля

от 380 до 620 м, где буровые работы не проводились, построен по данным георадиолокации. Оценка дисперсии амплитуд отраженных сигналов показала отсутствие на участке выходов интрузивных тел. Границы на участке подтверждены Скв.24 по буровой линии 44, пересекающей участок в поперечном направлении.

120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 Ь. м

Ь, м

80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 Ц м Хк_в.5_6 _ .Скв.48 . Скв.40 _ Скв.32 Скв.24 (Л44)

' ?! -——-»Торфа*-1*—2

Галечник Алевролит 11нтрузив1 со щебнем тело

Границы по данным ГРЛ

Рисунок 3 - Результат применения методики георадиолокационного профилирования на россыпном месторождении (участок «Муравьевский») по линии Л0П

а) георадиолокационный профиль;

б) график расчета дисперсии георадиолокационного сигнала по профилю;

в) интерпретационный геологический разрез по линии Л0П.

В результате, по итогам экспериментальных исследований больших объемов данных георадиолокации, подтвержденных бурением, обоснована возможность повышения точности и информативности оценки строения горного массива россыпных месторождений криолитозоны и разработан алгоритм обработки данных на основе расчета дисперсии амплитуд георадиолокационных сигналов, отличающийся новым подходом к обработке большого объема данных, обеспечивающий автоматизированный процесс выявления, и в последующем, при наличии наработанной базы данных, классификацию неоднородностей горного массива.

Второе положение, выносимое на защиту: Методика георадиолокации, отличающаяся применением обоснованных объемов дискретных зондирований при площадных исследованиях горного массива и непрерывных профилирований для детализации особенностей его строения, позволяющая повысить эффективность изучения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны.

Разработанная методика георадиолокационного исследования особенностей строения массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны включает в себя выбор аппаратуры, оптимизацию параметров измерений для проведения обоснованного объема полевых работ, обработку данных в соответствии с разработанными алгоритмом и программным обеспечением георадиолокации.

Выбор комплекса георадиолокационной аппаратуры основывается на рассмотрении вероятностных геологических моделей разрезов исследуемого объекта. В реальном спектре используемых в георадиолокации частот 10-1000 МГц, разрешающая способность метода по выявлению неоднородностей сред составляет 2-0,1 м, при энергетических возможностях типовых георадиолокаторов, ограниченных диапазоном 90-120 дБ, обеспечивается детальность исследования мерзлых горных пород до 30 м.

Возможность оптимизации параметров георадиолокационных исследований рассмотрим на примере участка 405 россыпного месторождения алмазов «Маят-Водораздельный» (ОАО «Алмазы Анабара») (рис. 4). Геофизические исследования на россыпном месторождении проводились с целью георадиолокационной детализации литолого-структурной ситуации в пределах выявленных и разведанных блоков россыпей алмазов. Линии объектов разбурены скважинами с глубиной заложения 15-45 м. В соответствии с данными бурения, коренные породы, доломиты, перекрыты рыхлыми отложениями до 5-10 м. Максимальные глубины зон выявленных аномалий 40 м. Минимальные мощности отдельных слоев 0,5 м. Достаточная детальность разреза достигается при разрешении 1-2 м. На основе анализа представленных разрезов и возможностей георадиолокации в различных спектрах частот для требуемой глубинности выбрана аппаратура «ОКО-2М» Тритон-30/60. Для изучения возможности детализации разрезов в пределах глубин исследований до 10 м используется аппаратура «ОКО-2М» АБ-150 с разрешением по слоям мощностью до 0,5 м.

По результатам анализа предшествующих геофизических работ (магниторазведка, электроразведка) принято решение о проведении площадной георадиолокационной съемки участка 405 в целом. Общий объем профилей -36540 м. Экспериментальные исследования и расчеты показали, что дискретные зондирования целесообразно проводить на участках профилирования с шагом до 2,5 -5м при расстоянии между профилями 100 м.

Рекомендуемые значения дискретных зондирований позволяют оптимизировать объемы полевых работ и уменьшить трудоемкость при проведении площадных съемок по залесенной и пересеченной местности. Измерения проводились дискретными зондированиями с шагом 5 м. По каждому профилю получено 348 точек измерений. Производительность работы составила 3 профиля в сутки при обшем количестве профилей 21. На производство работ потребовалось 7 рабочих дней.

144 112 80 48 16 0 Миксты (Пк.)

в)

Сопоставление результатов 2-х методов

г) Детальное непрерывное георадиолокационное профилирование

1750 Цм 0 250 750 1250 1750 Цм

- 2000

и) Карта аномалий георадиолокационных дискретных зондирований, с шагом 5м

0 250 750 1250 1750 Цм 2018- • • •

1500

I ®~1 Скважины поискового л Подтвержденные и - опробования ! уточненные аномалии

Профили непрерывного

[7~| георадиолокационного % Отбракованные

профилирования аномалии

1000

- 500

С)) Карта аномалий поданным

дипольногоэлектромагнитного профилирования (разнос антенн 40 м)

Цм

11икеты (Пк.)

000

89!,9

126.8 р, Ом*м

Рисунок 4 - Разбраковка аномалий по результатам картирования участка 405 месторождения «Маят-Водораздельный» методами георадиолокации и дипольного электромагнитного профилирования

В результате обработки данных площадных измерений по разработанному алгоритму выделены 4 аномальные зоны с повышенными значениями дисперсии амплитуд (рис. 4а). Методика обработки георадиолокационных сигналов на основе расчета дисперсии амплитуд позволила провести оперативное изучение геологического строения значительного участка по площади, размером 3,57 км2. Первая зона определяется в интервале профилей 4 -МО (участок I) и представлена наибольшим распространением по площади исследований. Вторая аномальная зона выделена в пределах профилей 12 16 (участок И) и имеет более равномерное распространение. Аномальные участки, пересекающиеся профилями 0-^-2 (участок 1П) и 8-10 (участок IV), по отношению к вышеописанным имеют незначительные размеры. Результаты георадиолокации сопоставлены с данными дипольного электромагнитного профилирования, полученными в предшествующий полевой сезон. По данным ДЭМП на участке выявлены 4 аномальные зоны, характеризующиеся пониженными значениями электросопротивлений (рис. 46).

Для комплексной обработки данных геофизических методов, включающих георадиолокацию, предложено использовать кластерный анализ на основе метода максимального корреляционного подобия. При этом сначала строятся однометодные модели (рис. 4а, б). Далее параметры, полученные в ходе однометодных обработок, нужно интерполировать на общую координатную сетку. В результате интерполяции на общую сетку каждый её узел характеризуется набором значений двух параметров (дисперсия отраженных сигналов и значение электросопротивлений). На втором этапе проводится выявление областей (кластеров), в которых рассматриваемые параметры дают максимальный коэффициент корреляции. При картировании эти кластеры могут рассматриваться как основа для разбиения модели на литологические типы. При комплексной обработке площадной съемки данных ГРЛ и ДЭМП участка 405 выделены две области максимальной корреляции аномалий (рис. 4в). В результате, по данным ДЭМП, отбраковываются выделенные георадиолокационные аномалии участков 1П и IV.

По выделенным аномалиям для их подтверждения и уточнения проводятся детальные георадиолокационные исследования (рис. 4г). Для детальных исследований проведены непрерывные профилирования с расстоянием между профилями 10 м. По 9 профилям получен объем измерений - 4900 м, с общим количеством точек зондирований 28300. В результате детальных непрерывных георадиолокационных профилирований с заданными параметрами (накопление - 64, скорость перемещения - 2-3 км/ч, привязка - пикетирование-ОРБ, расстояние между точками зондирования - 0,05 - 0,15 м) подтверждены аномалии ДЭМП участков 1 и 2. Связь аномалий ДЭМП и ГРЛ подтверждаются скважинным геологическим опробованием. Участки в геологическом отношении характеризуются изменением состава пород в частях реликтовых водотоков по площади исследований. Аномалии участков 3 и 4 по данным геолого-геофизической интерпретации в большей степени связаны с тектоникой и по данным георадиолокационных исследований не подтверждаются.

По данным детальной площадной георадиолокационной съемки выявленные особенности строения по площади свидетельствуют о перспективности участков для

опробования с целью обнаружения полезных ископаемых, что имеет принципиальное значение при разработке месторождений подобного типа и принятии технологических решений для их рационального освоения.

По итогам реализации комплекса проведенных исследований массива горных пород россыпных месторождений криолитозоны предлагается разработанная методика георадиолокации, отличающаяся применением обоснованного объема как дискретных зондирований при площадных исследованиях горного массива, так и непрерывных профилирований при детализации особенностей его строения.

Положительный опыт применения разработанной методики получен при решении задач доразведки строения геологических разрезов на россыпных месторождениях золота «Юрский» (Нерюнгринский район, Республика Саха (Якутия)) и алмазов «Верхняя Кула» (Анабарский улус, Республика Саха (Якутия)).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научно-практической задачи совершенствования методики георадиолокационных исследований особенностей строения горного массива россыпных месторождений криолитозоны с целью повышения информативности и точности оценки его строения.

Основополагающим в разработанной методике является оптимизация параметров режима георадиолокационной съемки и обработка данных с использованием статистического анализа динамических и кинематических характеристик георадиолокационных сигналов в ограниченной области заданного временного окна, что позволяет на стадии доразведки месторождений оперативно и с достаточной точностью изучать особенности строения пород горного массива россыпных месторождений криолитозоны.

Полученные автором основные результаты исследований состоят в следующем:

1. На основе данных лабораторных и натурных экспериментов установлено, что учет степени влажности горных пород при обработке данных георадиолокации уменьшает погрешность построения горизонтально-слоистого разреза горного массива до 10%.

2. Повышение достоверности интерпретации данных георадиолокации мерзлых горных пород, включающих неоднородности повышенной влажности, достигается на основе динамического сжатия сигналов во временном окне.

3. На основе данных моделирования распространения георадиолокационных сигналов в горном массиве россыпных месторождений криолитозоны и результатов экспериментальной георадиолокации обоснована возможность ее применения, и определены признаки выявления зон структурных неоднородностей на основе статистической оценки параметров георадиолокационных сигналов.

4. Разработан алгоритм обработки данных георадиолокации массива пород россыпных месторождений криолитозоны, залегающих на глубине до 30 м, отличающийся тем, что с целью повышения оперативности обработки данных измерений используется анализ динамических и кинематических характеристик сигналов во временном окне.

5. Разработано и апробировано программное обеспечение автоматизированной обработки данных георадиолокационных измерений (Гос. регистрация ВНТИЦ. - № 50201350032 - 2012 г.) на основе оценки дисперсии амплитудно-временных параметров сигналов с целью выделения их аномалий, как правило, связанных с неоднородностями горного массива (зон повышенной трещиноватости, валунных включений, границ реликтовых водотоков и т.д).

6. Для комплексной обработки данных геофизических методов, включающих георадиолокацию, предложено использовать кластерный анализ на основе метода максимального корреляционного подобия.

7. Разработана методика георадиолокации, отличающаяся обоснованным объемом дискретных зондирований, при площадных исследованиях горного массива и непрерывных профилирований, при детализации его неоднородностей. Установлены оптимальные параметры георадиолокационной съемки: дискретные зондирования 2,5м при глубине исследований - до 10м, 5м при глубине исследований до 30м; расстояние между профилями 50 и 100м, соответственно; непрерывное профилирование проводится с расстоянием 10-20м, в зависимости от необходимой детализации.

8. Установлено, что по данным детальной площадной георадиолокационной съемки мерзлого горного массива возможно выделение перспективных участков для опробования с целью обнаружения полезных ископаемых.

9. Результаты практической реализации разработанной методики георадиолокации на россыпном месторождении золота ручья «Муравьевский» (Южная Якутия) и россыпном месторождении алмазов «Маят-Водораздельный» (Северо-Западная Якутия) показали эффективность применения георадиолокации для изучения массива горных пород россыпных месторождений в условиях криолитозоны.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

В научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Омельяненко, A.B. Геофизическое картирование подповерхностных геологических структур криолитозоны / A.B. Омельяненко, Д.В. Саввин, Н.Д. Прудецкий // Горн, информ. - аналит. бюл. - 2009. - отд. вып. №4: Дальний Восток - 1,-С. 106-114.

2. Саввин, Д.В. Результаты экспериментальных исследований криогенного состояния горных пород методом георадиолокации в условиях открытой разработки месторождений криолитозоны / Д.В. Саввин, A.B. Омельяненко, JI.JI. Федорова, М.Р. Никифорова // Горн, информ. - аналит. бюл. - 2011. - №8. - С. 300-305.

3. Саввин, Д.В. Динамическая фильтрация георадиолокационных данных мерзлого горного массива неоднородной структуры / Д.В. Саввин, JT.JI. Федорова, A.B. Омельяненко // Горн, информ. - аналит. бюл. - 2012. - №9. - С. 143-147.

Программное обеспечение:

4. Федорова, JI.JI. Программное обеспечение обработки георадиолокационных данных (Организация - разработчик ИГДС СО РАН) /JI.JI. Федорова, К.О. Соколов, Д.В. Саввин. - Гос. регистрация ВНТИЦ. - № 50201350032 - 2012 г.

В других научных изданиях:

5. Омельяненко, A.B. Детализация структурных особенностей геологических разрезов россыпных месторождений золота / A.B. Омельяненко, Д.В. Саввин, К.П. Данилов// «Золото северного обрамления Пацифика»: материалы Международного горно - геологического форума, посвящ. 80 - летию Первой Колымской экспедиции Ю.А. Билибина, г. Магадан, 10-14 сент. - 2008. - Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2008. - С. 103-104.

6. Саввин, Д.В. Использование георадиолокации при разработке россыпных месторождений Якутии / Д.В. Саввин // «География, Геоэкология, геология»: материалы VI Международной научной конференции студентов и аспирантов. -Киев.: ГНПП «Картография», 2009. - Вып. 6. - С. 145.

7. Саввин, Д.В. Оптимальный комплекс геофизических методов для малоглубинных исследований россыпных месторождений криолитозоны / Д.В. Саввин. Н.Д. Прудецкий, П.А. Омельяненко // «Проблемы комплекса освоения георесурсов»: материалы III Международной научной конференции. -Хабаровск, 2010. - Т. 4. - С.71-75.

8. Саввин, Д.В. Результаты исследования неглубокозалегающих геологических структур методом георадиолокации / Д.В. Саввин // «Геомеханические и геотехнологические проблемы эффективного освоения месторождений твердых полезных ископаемых северных и северо-восточных регионов России»: Всероссийская научно-практическая конференция, посвящ. памяти чл. - корр. РАН М.Д. Новопашина, г. Якутск, 13-15 сент., 2011 г. - Якутск, 2011.-С. 259-262.

9. Саввин, Д.В. Выявление структурных неоднородностей мерзлого горного массива динамической фильтрацией георадиолокационных сигналов / Д.В. Саввин // Проблемы горной науки: материалы научной конференции молодых ученых и специалистов ИГДС СО РАН, посвящ. памяти академика РАН Н.В Черского, г. Якутск, 2013 г. - Якутск, 2011. - С.107-112.

Подписано в печать 21.11.13. Формат 60x84/16. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 362 Издательский дом Северо-Восточного федерального университета, 677891, г. Якутск, ул. Петровского, 5.

Отпечатано в типографии ИД СВФУ

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Саввин, Денис Валерьевич, Якутск

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В.Черского Сибирского отделения Российской академии наук

04201455167

На правах рукописи

аввин Денис Валерьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ ГОРНОГО МАССИВА РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ

Специальность: 25.00.20 - «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, А.В. Омельяненко

Якутск -2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОРОД РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ МЕТОДОМ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ 9

1.1. Горно-геологические и горнотехнические условия россыпных месторождений криолитозоны (на примере Якутии) 9

1.2. Электрофизические свойства горных пород россыпных месторождений криолитозоны 25

1.3. Результаты научно-исследовательских работ и практического применения георадиолокации при изучении строения массива горных пород криолитозоны 29 Выводы и задачи исследований 38 ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ КРИОЛИТОЗОНЫ 41

2.1. Влияние влажности горных пород на результаты

георадиолокационных исследований 41

2.2. Структурно - георадиолокационная модель неоднородностей мерзлого горного массива 48

2.3. Повышение эффективности обработки и интерпретации георадиолокационных данных при изучении массива горных пород криолитозоны 55 Выводы 65 ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ 66 3.1. Комплекс полевых измерений. Выбор аппаратуры и параметров георадиолокации 66

3.2. Обработка и интерпретация данных георадиолокационных исследований массива мерзлых горных пород 76

3.3. Апробация методики георадиолокации геологических структур россыпных месторождений криолитозоны (на примере участков россыпных месторождений «Маят-В одораздельный» и ручья «Муравьевский») 88 Выводы 95 ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЯКУТИИ 96

4.1. Результаты экспериментальных исследований криогенного состояния массива горных пород 96

4.2. Исследование перекрывающих пород россыпных месторождений золота 102

4.3. Результаты изучения строения массива горных пород при доразведке россыпных месторождений алмазов 109 Выводы 122 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123 ЛИТЕРАТУРА 126

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Решение проблем разработки открытым способом месторождений Севера, в том числе россыпных, характеризующихся значительным разнообразием и сложностью горногеологических условий, связано с совершенствованием существующих и поиском новых технологий изучения строения и состояния массива горных пород. При этом трудоемкость доразведки и эксплуатации россыпных месторождений определяется особенностями строения горного массива: мощностью продуктивного пласта и его изменчивостью, слоистостью, зонами повышенной трещиноватости, наличием валунных включений, границами реликтовых водотоков и т.д. Эти параметры даже в пределах разрабатываемых участков месторождений могут существенно изменяться, причем в достаточно широком диапазоне, что вызывает технологические трудности при их разработке.

По результатам геологоразведочных работ обычно устанавливается лишь общая характеристика горно-геологических условий. Именно поэтому, для повышения информативности и получения более детальных данных о месторождении, необходимо существенно повысить плотность разведочной сети, что приводит к значительному увеличению трудоемкости и стоимости работ. В настоящее время при доразведке месторождений полезных ископаемых большой объем исследований проводится геофизическими методами. Среди них наиболее эффективным в условиях распространения многолетнемерзлых пород представляется метод георадиолокации, о чем свидетельствуют работы таких исследователей, как В.В. Богородский, М.И. Финкелыптейн, А.Д. Фролов, B.C. Якупов, Ю.А. Ним, A.B. Омельяненко, M.JI. Владов, A.B. Старовойтов, A.M. Кулижников, J1.JI. Федорова, Л.Г. Нерадовский, С.А. Великин и др.

предлагается использовать статистические методы анализа амплитудных характеристик, что является новым направлением в обработке и интерпретации данных георадиолокации и позволяет значительно расширить область ее применения. Преимущество использования статистических методов анализа заключается в возможности оценки нерегулярных сигналов, которые выступают в качестве «полезной» информации для автоматизации процесса обработки. В связи с вышеизложенным исследования, направленные на разработку более совершенных методических подходов к изучению особенностей строения массива россыпных месторождений в условиях криолитозоны, являются важными и актуальными.

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук в соответствии с планами НИР: проект 7.7.3.3. «Разработка концепции и основ конструирования эффективных технологий освоения и сохранения недр криолитозоны, в том числе адаптированных к кластерной организации рудного вещества» (№ гос.per. 01.2.00706516, 2007-2009 гг.), проект VII. 60.4.2. «Разработка основ новых геотехнологий эффективного освоения месторождений кластерного строения в условиях криолитозоны» (№ гос.рег. 01201050749, 2008-2012 гг.).

Цель работы обусловила необходимость решения следующих задач:

Положения, выносимые на защиту:

1. Алгоритм обработки данных георадиолокации массива мерзлых горных пород россыпных месторождений криолитозоны, отличающийся учетом дисперсии во временном окне динамических и кинематических характеристик георадиолокационных сигналов, который позволяет существенно повысить оперативность и точность выявления неоднородностей горного массива.

георадиолокационных исследований с данными разведочных скважин и фактической отработки россыпных месторождений «Маят-В одораздельный» (ОАО «Алмазы Анабара») и ручья «Муравьевский» (ООО «Нирунган»).

Научная новизна:

1) установлено, что учет степени влажности горных пород при обработке данных георадиолокации в выделенных временных интервалах, уменьшает погрешность (до 10%) построения горизонтально-слоистого разреза горного массива;

2) разработан алгоритм обработки георадиолокационных данных массива пород россыпных месторождений криолитозоны, залегающих на глубине до 30 м, отличающийся тем, что с целью повышения достоверности обработки данных измерений используется анализ динамических и кинематических характеристик георадиолокационных сигналов во временном окне;

Личный вклад автора состоит в проведении экспериментов по изучению процессов распространения электромагнитных волн в мерзлом горном массиве, в разработке методики и алгоритма специализированного программного обеспечения обработки георадиолокационных данных, в проведении большого объема экспериментальных исследований в лабораторных и полевых условиях, обработке и интерпретации данных георадиолокационных измерений на россыпных месторождениях Северо-Запада и Юга Якутии.

Апробация работы. Основные положения и результаты работ представлялись на Международных научных конференциях: «Современные проблемы и будущее геокриологии» (г. Якутск, 2008 г.), «Золото северного обрамления Пацифика» (г. Магадан, 2008 г.), «География, геоэкология, геология: опыт научных исследований» (г. Днепропетровск, 2009 г.), «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (г. Хабаровск, 2010 г.), «Проблемы инженерного мерзлотоведения» (г. Мирный, 2011 г.), «Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций в Арктике» (г. Якутск, 2011 г.), «14th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR)», (Shanghai, 2012 г.); Всероссийских научно-практических конференциях: «Безопасность горного производства в Республике Саха (Якутия)» (г. Якутск, 2008 г.), «Геокриология-прошлое, настоящее, будущее» (г. Якутск, 2010 г.), «Молодежь и научно-технический прогресс в современном мире» (г. Мирный, 2010 г.), «Геомеханические и геотехнологические проблемы эффективного освоения месторождений твердых полезных ископаемых северных и северо-восточных регионов России» (г. Якутск, 2011, 2013 гг.), «Проблемы безопасности и эффективности освоения георесурсов в современных условиях» (г. Пермь, 2013 г.), а также на конференциях молодых ученых "Эрэл" (г. Якутск, 2007, 2009, 2011, 2012 гг.) и в г. Нерюнгри (2012 г.), на заседаниях ученого совета и научных семинарах лаборатории георадиолокации ИГДС СО РАН (2007 -2013 гг.).

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОРОД РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ МЕТОДОМ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ

Две трети территории Российской Федерации, на которой разрабатывается большое количество россыпных месторождений полезных ископаемых, в том числе алмазов и золота характеризуется распространением многолетнемерзлых горных пород. В условиях Севера круг решаемых задач в области геотехнологии разработки месторождений полезных ископаемых тесно связан в первую очередь со сложностью горно-геологичёских и горнотехнических условий их разработки.

1.1. Горно-геологические и горнотехнические условия россыпных месторождений криолитозоны (на примере Якутии)

В Якутии, как и в целом по России, около 70% золота добывается из россыпных и порядка 30% - из коренных месторождений. Сырьевая база республики представлена 700 месторождениями золота, из них 39 коренных и 659 россыпных.

Якутия является основным регионом России по добыче алмазов. В основном, запасы алмазов Якутии (более 90%) сосредоточены в коренных источниках, а алмазы из россыпей составляют 7% от утвержденных запасов, в то время как прогнозные ресурсы в них - 65% от суммарных прогнозных ресурсов, учитываемых по республике. По состоянию на 1 января 2010 г. в Республике Саха (Якутия) учитываются 47 месторождений, в том числе 17 месторождений коренных алмазов, 30 - россыпных [1].

По данным программы «Социально-экономическое развитие Республики Саха (Якутия) на период до 2025 года и основные направления до 2030 года» развитие минерально-сырьевой базы алмазов остается одним из ведущих направлений геологической отрасли республики. Прирост

запасов алмазов намечается на уже разведанных, разведываемых и намечаемых к разведке коренных и россыпных месторождениях. Наряду с разведкой выявленных месторождений предполагается увеличить интенсивность геологических и геофизических поисковых работ. Перспективы дальнейшего расширения минерально-сырьевой базы по золоту связаны с переводом прогнозных ресурсов россыпного золота в промышленные запасы. Прогнозные ресурсы россыпного золота оцениваются в 30-35 % от числящихся промышленных запасов в россыпях. Основные ресурсы россыпного золота сосредоточены в Южно-Якутском (5560%), Верхне-Индигирском (30%) и других районах (10%) республики.

Одним из главных факторов образования россыпей является эрозионно-аккумулятивная деятельность речных потоков, которые размывают коренные породы, переносят обломочный материал и отлагают их в речных долинах. В строении наиболее распространенных типов россыпей различают следующие основные части: а) торфа, б) пески или пласт и в) плотик [2].

Неоднородности в массиве россыпных месторождений криолитозоны генетически многообразны по формам проявления. К таким неоднородностям можно отнести наличие скопления крупных валунов, резких подъемов и западений плотика, где обычно скапливается обломочный материал, линзы, породы различной влажности и льдистости, карстовые явления, нарушения, зоны разуплотнений. В рассматриваемых неоднородностях, как правило, происходит концентрация полезных минералов [3,4,5].

На территории Якутии в генетическом плане выделяются в основном аллювиальные месторождения. Типы и строение россыпей хорошо известны в Вос

Информация о работе

Саввин, Денис Валерьевич
кандидата технических наук
Якутск, 2013
ВАК 25.00.20

Диссертация

Совершенствование методики георадиолокационных исследований особенностей строения горного массива россыпных месторождений криолитозоны - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы