Skoro postanowiłem pisać, to piszę, a raczej nie napiszę tylko wkleję coś co kiedyś napisałem.
Może jutro, może w przyszłym tygodniu postaram się trochę napisać o aktualnych projektach i problemach z nimi związanymi. A tym czasem enjoy ;)
Wykorzystanie metod geofizyki
inżynierskiej do ilościowej i jakościowej oceny złóż surowców skalnych.
Wstęp
Rozwój gospodarki, a w szczególności
infrastruktury drogowej, kolejowej i mieszkaniowej, powoduje, że zapotrzebowanie
na kruszywa naturalne i materiały budowlane nieustannie rośnie. Rozwijający się
rynek wymusza poszukiwania nowych źródeł zaopatrzenia - nowych złóż. W świetle
obowiązujących przepisów jest to proces skomplikowany i czasochłonny, związany
ze znacznymi nakładami finansowymi.
Zastosowanie nowoczesnych metod
prospekcji może okazać się kluczem do efektywniejszego wykorzystania czasu i środków finansowych
przeznaczonych na przygotowanie nowych złóż
do eksploatacji.
Grupa metod geofizycznych, o której
traktuje niniejszy artykuł, dzięki niezwykle szybkiemu postępowi technologicznemu znajduje bardzo szeroką
aplikację w procesie rozpoznania złóż i ich przygotowania do wydobycia. Dotyczy
to zarówno złóż kruszyw naturalnych jak również surowców skalnych , surowców do
produkcji ceramiki budowlane, surowców chemicznych itd.
Dostępne technologie pomiarowe,,
nieporównywalna z ostatnimi laty moc obliczeniowa komputerów i coraz doskonalsze oprogramowanie, uczyniły z
urządzeń geofizycznych niezwykle precyzyjne, efektywne i stosunkowo tanie
narzędzie dla geologa, górnika, a przede wszystkim Przedsiębiorcy działającego
w przemyśle materiałów budowlanych. Metody geofizyki inżynierskiej znajdują
również szerokie zastosowanie przy opracowaniach dotyczących zagadnień kształtowania i ochrony środowiska,
hydrogeologii, archeologii.
Metody geofizyczne są atrakcyjnym
uzupełnieniem tradycyjnych metod badawczych , takich jak kosztowne wiercenia
rdzeniowe, wykopy itp. Są przy tym
nieporównywalnie szybsze, a pozyskiwana informacja ma charakter przestrzenny, a
nie skupiony do jednego punktu rozpoznania.
Stosowanie poszczególnych metod( jak sejsmika inżynierska : refrakcja, refleksja,
MASW oraz badania elektrooporowe: tomografia elektrooporowa ERT) w sposób
usystematyzowany i planowy, pozwala na bardzo precyzyjne określenie zasobów
złoża, określenie zagrożeń projektowanej eksploatacji, określenie metod
udostępnienia złoża.
W łatwy i skuteczny sposób można wyznaczyć
zarówno geometryczne parametry warstw
złożowych, nadkładu, przewarstwień itd.,
jak również przeprowadzić pierwszą, wstępną, ale często decydującą o
opłacalności przedsięwzięcia, analizę parametrów jakościowych kopaliny.
Wybrane przykłady zastosowań:
Poniżej zostaną przedstawione
przykłady zastosowań powierzchownych badań geofizycznych, zrealizowanych w celu
rozpoznania złóż, a w szczególności określenia geometrii zalegania stropu warstwy złożowej, jej stanu
fizycznego i ewentualnych zagrożeń.
Okolice Opatowa
Badania
prowadzone były na przyległych do kopalni terenach leśnych i rolnych.
Ukształtowanie oraz użytkowanie terenu, jak i brak w rejonie badań
infrastruktury drogowej oraz zabudowań z punktu prowadzenia badań geofizycznych
ocenić należy jako sprzyjające.
Celem badań geofizycznych,
wykonywanych metodą tomografii elektrooporowej było określenie głębokości
zalegania stropu starszego podłoża wykształconego w rejonie badań jako wapienie i dolomity dewońskie.
 |
| Wynik tomografii elektrooporowej -ERT |
Rysunek 1.
Wynik tomografii elektrooporowej ERT
Wybór metody pomiarowej dla realizacji
powyższego zadania podyktowany był:
1)
koniecznością osiągnięcia głębokości penetracji rzędu powyżej 50 m, 2)
koniecznością uzyskania odpowiedniej do skali prac rozdzielczości pionowej i
poziomej. 3) korzystnym z punktu
widzenia prowadzenia prac geoelektrycznych kontrastem opornościowym pomiędzy
wysokooporowymi skałami podłoża a
niskooporowym nadkładem.
Pomiary
wykonano układami pomiarowymi Wenner oraz dipol-dipol. Do końcowej
interpretacji wykorzystano dane zarejestrowane układem Wennera jako charakteryzujące
się najlepszą w tym przypadku rozdzielczością poziomą i pionową. Pomiary
wykonano z krokiem bazowym elektrod pomiarowych równym 4m, 5m oraz 7m. Zmiany
kroku pomiarowego podyktowane były uzyskaniem odpowiedniej głębokości
penetracji układu pomiarowego. Jako metodę uzupełniającą zastosowano metodykę
badań sejsmicznych w wariancie badań MASW (wielokanałowa analiza fal powierzchniowych).
 |
| Wynik MASW |
Przy interpretacji geologicznej
otrzymanych wyników przetwarzania danych pomiarowych przyjęto następujące
założenia dotyczące wartości oporności elektrycznej dla utworów występujących
na terenie badań.
- warstwa gruntów przypowierzchniowych
– około 30 ohmm i mniej. Oporności te identyfikowane są z gruntami gliniastymi
spotykanymi w rejonie badań.
-
warstwa przypowierzchniowych utworów gliniastych oraz piaszczystych – zakres
rejestrowanych oporności na poziomie 30-70 ohmm (najprawdopodobniej są to gliny
piaszczyste, przy wyższych opornościach przechodzące piaski gliniaste, paski)
- skała spękana - od 100 do 300 ohmm (skała o
różnym stopniu spękania, przy czym wzrost wartości oporności odpowiada spadkowi
stopnia spękania)
- skała lita - od 400 ohmm do
1000 ohmm (identyfikowana z twardymi niespękanymi skałami podłoża dolomitami
oraz wapieniami)
Zgromadzone dane geoelektryczne
poddane zostały procesowi przetwarzania celem otrzymania rozkładu rzeczywistych
wartości oporności. W procesie tym otrzymano wyniki obarczone błędem inwersji
na poziomie około 3 procent(Rysunek 1).
Wynik taki należy uznać za bardzo dobry, pozwalający uznać wyniki interpretacji
danych pomiarowych za wiarygodne.
Wynikiem przeprowadzonych badań
sejsmicznych jest profil MASW (Rysunek
2). Przedstawia on rozkład prędkości fali poprzecznej VS w badanym
ośrodku. Zakres prędkości do 400m/s odpowiada glebie, 400-1200m/s zwietrzelinie
a prędkości powyżej 1200 m/s identyfikowane są ze skałą litą wykształconą jako
wapienie dewońskie. Dzięki zastosowaniu
metod sejsmicznych otrzymujemy szereg informacji o strefach uskokowych,
spękaniach, urabialności skał do celów eksploatacji, parametrów
geomechanicznych ośrodka skalnego a także wstępną informację o klasach
górotworu (KFG, RMR) oraz modułów sprężystości i współczynnika Poissona.
Uzyskane dane pomiarowe umożliwiły
inwestorowi analizę ekonomiczną opłacalności udostępnienia i eksploatacji
złoża.
Kopalnia Serpentynitów
Celem
badań było rozpoznanie geofizyczne ośrodka skalnego pod katem występowania
skały serpentynitowej, oraz określenie lokalizacji ewentualnych stref spękań,
stref nawodnionych w obrębie skały macierzystej.
 |
| Prace terenowe w kopalni odkrywkowej. |
Wyraźny kontrast opornościowy pomiędzy skałą
litą a strefami występowania skały spękanej (rysunek 4), skały o różnym stopniu
zwietrzenia jest korzystny z punktu widzenia prowadzenia prac geoelektrycznych.
Umożliwia na podstawie zarejestrowanego rozkładu oporności ocenę jakości skały
budującej złoże.
Oporności skały litej i skały mało
spękanej osiągają wartości na poziomie kilkuset do kilku tysięcy ohmm,
natomiast skała spękana, również rumosz skalny, charakteryzuje się znacznie
niższymi opornościami na poziomie kilkudziesięciu do 100 ohmm. Dodatkowo
obecność wody w obrębie skały spękanej powoduje znaczne obniżenie obserwowanych
wartości oporności znacząco wpływając na
poprawę kontrastu opornościowego.
 |
| Wynik tomografii elektrooporowej ERT. |
Uzyskane wyniki badań elektrooporowych
pozwalają na określenie obszarów, stref, w których jakość skały z uwagi na
stopień spękania, wietrzenia jest niższa (strefy niskich oporności), oraz
strefy występowania skały litej, mało spękanej ( strefy wysokooporowe)
Podsumowanie
W artykule przedstawione zostały
niektóre aspekty wykorzystania badań geofizycznych w problematyce poszukiwań i
eksploatacji złóż. Zaprezentowane metody, dzięki:
-ograniczeniu kosztów i czasu prac,
-wykonywaniu pomiarów bez ingerencji w
środowisko przyrodnicze,
- zastosowaniu technologii „3D”
są
atrakcyjną alternatywą, a co najmniej
koniecznym uzupełnieniem, czasochłonnych i kosztownych badań metodami
tradycyjnymi opartymi głównie o wiercenia rdzeniowe.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz