ГЕОЛОГИЯ
УДК 550.8:552.574 (571.56) © Н.Н. Гриб, П.Ю. Кузнецов, 2018
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333
(Online) • Уголь №
1-2018 /1102/
Название
Прогнозирование физико-механических
свойств углевмещающих пород на основе данных геофизических исследований
скважин и математического аппарата Марковской нелинейной статистики
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-1-68-73
Авторы
Гриб Н.Н., доктор техн. наук, профессор, заместитель директора по
научной работе, заведующий кафедрой «Горное дело» Технического института (ф)
СВФУ,
Кузнецов П.Ю., канд. геол.-минер. наук, доцент, доцент кафедры
«Горное дело» Технического института (ф) СВФУ,
Аннотация
Статья посвящена прогнозированию физико-механических свойств (ФМС) углевмещающих пород по данным геофизических исследований скважин, проводимых при разведке месторождения и эксплуатации угольных месторождений горным предприятием. Авторами разработан и представлен подход, позволяющий на основе данных геофизических исследований скважин (ГИС) и математического аппарата Марковской нелинейной статистики обоснованно подойти к прогнозу ФМС углевмещающих пород, слагающих месторождение. На основании предложенного подхода для условий Эльгинского каменноугольного месторождения разработаны модельные векторы, позволяющие прогнозировать такие ФМС углевмещающих пород как: предел прочности на одноосное сжатие, предел прочности на одноосное растяжение, действительная плотность. В статье так же проанализированы данные определения ФМС углевмещающих пород, полученные в результате проведения лабораторных исследований, и результаты их прогнозирования по разработанным авторами модельным векторам. Полученные результаты оценки точности и достоверности результатов прогноза свидетельствуют об отсутствии значимых погрешностей прогнозирования, что позволяет применить предложенный авторами подход и модельные векторы прогнозирования ФМС углевмещающих пород в дальнейшем на различных стадиях эксплуатационной разведки Эльгинского месторождения.
Иллюстрации
Рис. 1. Палетка разбраковки кавернограмм для условий Эльгинского
каменноугольного месторождения
Рис. 2. План-схема расположения геологоразведочных скважин,
задействованных в формировании модельных и контрольных выборок
Ключевые слова
Эльгинское каменноугольное месторождение, физико-механические свойства (ФМС) углевмещающих пород, предел прочности на одноосное сжатие, предел прочности на одноосное растяжение, действительная плотность, лабораторные исследования, геофизические исследования скважин (ГИС), математический аппарат Марковской нелинейной статистики, модельный вектор, прогнозирование.
Список литературы
1. Архипов Г.И. Основы недропользования. Хабаровск: Издательство «РИОТИП» краевой типографии, 2008. 356 с.
2. Геотехнологии открытой добычи
минерального сырья на месторождениях со сложными горно-геологическими
условиями / отв. ред. С.М. Ткач. Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т горного
дела Севера им. Н.В. Черского. Новосибирск: Академическое издательство
«Гео», 2013. 307 с.
3. Kahraman S., Alber M. Predicting the
physico-mechanical properties of rocks from electrical impedance spectroscopy
measurements / S. Kahraman, M. Alber // International Journal of Rock
Mechanics and Mining Sciences. 2006. Vol. 43. issue 4. pp. 543-553. doi: 10.1016/j.ijrmms.2005.09.01.
4. Khandelwal M. Correlating P-wave Velocity
with the Physico-Mechanical Properties of Different Rocks / M. Khandelwal //
Pure and Applied Geophysics. 2013. Vol. 170. issue 4. pp. 507-514. doi: 10.1007/s00024-012-0556-7.
5. Kılıç A., Teymen A.
Determination of mechanical properties of rocks using simple methods //
Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2008. Vol. 67. issue
237. doi: 10.1007/s10064-008-0128-3.
6. Yaşar E., Ranjith P., Viete D. An
experimental investigation into the drilling and physico-mechanical
properties of a rock-like brittle material // Journal of Petroleum Science
and Engineering. 2011. Vol. 76. issue 3-4. pp. 185-193. doi: 10.1016/j.petrol.2011.01.011.
7. Kurtulus C., Sertçelik F.,
Sertçelik I. Correlating physico-mechanical properties of intact rocks
with P-wave velocity // Acta Geodaetica et Geophysica. 2016. Vol. 51. issue
3. pp. 571-582. doi: 10.1007/s40328-015-0145-1.
8. Kahraman S., Toraman O., Cayirli S.
Predicting the strength and brittleness of rocks from a crushability index //
Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2017. pp. 1-7. doi: 10.1007/s10064-017-1012-9.
9. Prediction of unconfined compressive strength of rocks: A review paper. / E. Momeni, R. Nazir, D. Armaghani, M. Mohd Amin, E Mohamad // Jurnal Teknologi. 2015. Vol. 77. issue 11. pp. 43-50. doi: 10.11113/jt.v77.6393.
10. Отчет о результатах детальной разведки Северо–Западного участка Эльгинского каменноугольного месторождения в Токинском угленосном районе Южно–Якутского бассейна за 1991–1996 гг.: в 3 т. / ГГГП «Южякутгеология»; исполнители: Н.П. Поляков, М.И. Павлик, Н.Н. Гриб и др. Фонды ГГГП «Южякутгеология», 1996.
11. Эльгинский Угольный Проект. Якутия Российская Федерация: предварительное ТЭО: отчет (итоговый): в 2 т. / IMC Consulting Engineers Limited. Б. м., 1999.
12. Гречухин В.В. Изучение угольных формаций геофизическими методами. М.: Недра, 1980. 360 с.
13. Гречухин В.В., Воевода Б.И., Климов А.А. Методические указания по геолого-геофизической методике изучения физических свойств пород угольных месторождений. М.: Нефтегеофизика, 1989. 102 с.
14. Прогноз устойчивости углевмещающих пород по геофизическим данным / Н.Н. Гриб, П.Ю. Кузнецов, А.А. Сясько, А.В. Качаев // Фундаментальные исследования. 2013. №6-2. С. 397-401. URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31521 (дата обращения: 15.12.2017).
15. Изучение физико-механических свойств массива горных пород по данным волнового акустического каротажа / Н.Н. Гриб, А.А. Cясько, А.В. Качаев и др. // Уголь. 2016. №10. С. 79-84. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/102016.pdf (дата обращения: 15.12.2017).
16. Jullum M., Kolbjornsen O. A
Gaussian-based framework for local Bayesian inversion of geophysical data to
rock properties // Geophysics. 2016. Vol. 81. issue 3. pp. 75-87. doi: 10.1190/geo2015-0314.1.
17. Characterisation of rock ahead and around
tunnels and boreholes by use of geophysical and geological methods / G.
Rafat, B. Lehmann, A. Toumani, H. Rueter // International Journal of Rock
Mechanics and Mining Sciences. 2001. Vol. 38. issue 6. pp. 903-908. doi: 10.1016/S1365-1609(01)00056-9.
18. Gonzatti C., Celestino T., Bortolucci A. Determination of in situ uniaxial compressive strength of coal seams based on geophysical data // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2009. Vol. 68. issue 1. pp. 65-80. doi: 10.1007/s10064-008-0175-9.
19. Черников А. Г. Рекомендации по обработке и переинтерпретации геолого-геофизических данных на основе автоматизированного геолого-математического моделирования, свойств, состава, строения угленосных отложений Южно-Якутского бассейна. М.: Геонаука, 1990.
20. Скоморошко Ю.Н. Оценка устойчивости горных пород в бортах карьеров по результатам геофизических исследований скважин (на примере Эльгинского каменноугольного месторождения): дис. … канд. техн. наук. Нерюнгри, 2001. 181 с.
21. Кузнецов П.Ю. Оценка пространственной изменчивости свойств массива горных пород для оптимизации сети инженерно-геологических скважин при разведке угольных месторождений (на примере Эльгинского месторождения): дис. … канд. геол.-минер. наук. Нерюнгри, 2005. 236 с.
22. Инструкция по изучению
инженерно-геологических условий месторождений твердых полезных ископаемых при
их разведке: Утв. 9. IV.
23. Методическое пособие по изучению инженерно-геологических условий угольных месторождений, подлежащих разработке открытым способом / М-во угольной пром-сти СССР. Всесоюз. науч.-исслед. ин-т горной геомеханики и маркшейдерского дела. Л.: Недра, 1986. 113 с.
24. ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения прочности при одноосном сжатии. М.: Издательство стандартов, 1984. 10 с.
25. ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения прочности при одноосном растяжении. М.: Издательство стандартов, 1984. 3 с.
