Файл: Викторов Г.Г. Мюонный метод определения плотности горных пород.pdf

измеряемую на оси цилиндра, составляет около 10 /г, где h — высота цилиндра, пли мощность пласта. Таким образом, ра­ диус действия гравитационного метода является наибольшим

исоставляет десятикратную мощность исследуемого пласта.

Сувеличением мощности пласта увеличиваются абсолют­

ные радиусы действия мюонного и гравитационного методов,

меров Дер и эффективной плотности Сэфф. Плотность вмещающих пород принята равной 2,0 г/см3:

метода остается постоянным.

Обобщенные данные о дальнодействии каждого из методов показаны на рис. 4.10 и 4.11. Ясно, что все лабораторные ме­ тоды определения плотности имеют радиус действия, равный примерно дальнодействию гамма-гамма-плотностного метода.

Теперь рассмотрим, как меняется величина кажущейся плотности в зависимости от положения плотностной неодно­ родности относительно оси скважины или ее расстояния от

однородных пород только в том случае, если неоднородность расположена не далее чем 2,5 h от оси скважины (см.

ная неоднородность н принимается за реальную, так как ееыестоположение, размеры и эффективная плотность таковы, что создают соответствующие величины о“ и о«.

Возможны и качественные оценки расстояния до неодно­ родности на основе комплексной интерпретации данных гам- ма-гамма-плотностного, гравитационного и мюонного мето­ дов. Для всех случаев, когда расстояние до передней кромки неоднородности превышает 0,5 м, гамма-гамма-метод дает

стоянии R > 2,5 /?.

Определенные перспективы открываются также при ком­ плексном использовании подземной гравпразведки и мюон­ ного метода в шахтном варианте. Известно, что получение информации по гравитационным данным о строении нижеле­ жащей толщи возможно лишь при тщательном учете выше­ лежащих плотностных неоднородностей. Вычисление соот­ ветствующих поправок на основании обычно приблизительных сведений о размерах и распределенйи вышележащих неодно­ родностей не всегда дает желаемые результаты. Использова­ ние же мюонного метода, позволяющего получить необхо­ димую в данном случае именно кажущуюся плотность для ограниченного объема горных пород, может существенно рас­ ширить возможность подземной гравиразведки.

разнообразных задач. Геологическая эффективность этого ме­ тода была проиллюстрирована в настоящей главе, поэтому ниже рассмотрена только экономическая эффективность ис­ пользования космических мюонов для определения плотности пород.

Приведем пример расчета экономической эффективности мюонного метода при определении плотности ледниково-мо­ ренных отложений на площадках «мезонная ■фабрика» и «нейтринный генератор». Плотность указанных отложений определяли в восьми скважинах, глубина которых в среднем составляла 20 м.

Стоимость определения плотности мюонным методом в этих условиях складывается из стоимости проходки скважи­ ны и затрат на их исследование. Затраты на проходку одной

зических исследований в одной скважине составляет 200 руб. (определяется трудовыми затратами, полученными на осно­ вании опытных работ). Таким образом, стоимость определе­ ния плотности в восьми скважинах мюонным методом сос­ тавляет (200 + 200 руб.)Х8 = 3200 руб.

Определение плотности ледниково-моренных отложений лабораторными методами с достаточной достоверностью можно производить лишь в шурфах. Стоимость определения плотности грунтов ниженерно-геологическимн методами скла­ дывается из проходки шурфа (102 руб.х20 = 2040 руб., Спра­

ределение плотности лабораторными способами в восьми шур­

метода заключается не только в экономии денежных средств, но и в том, что его использование позволяет получать важную информацию о средней плотности пород для относительно больших объемов. Так, при исследовании основания под уни­ кальное сооружение (см. §4.2) для определения плотности галечников мюонным методом было пробурено 35 скважин глубиной до 10 м. При глубине регистрации 10 м объем гор-, ных пород, для которых определяется плотность, составляет ■около 3000 лг3 [см. формулу (3.18)]. Следовательно, объем галечников, для которых была определена средняя плотность, составляет 3000x35=105 000 м3.

Чтобы определить плотность галечников в таком же объе­ ме экскавационным методом (единственно возможным в этих условиях (необходимо пройти 2625 шурфов сечением 2X2 л и глубиной около 10 м общей стоимостью около 3 млн. руб. (в то время как затраты на бурение 35 скважин составляет около 9 тыс. руб.). Естественно, что такие затраты только для оценки одного физического параметра горных пород бу­ дут слишком велики, и количество шурфов будет сокращено.

З А К Л ЮЧ Е Н И Е

Мюонный метод определения плотности горных пород, являющийся одной из модификаций метода подземной реги­ страции космического излучения, получил свое развитие лишь в последние десять лет. За это время разработаны физичес­ кие основы метода, методика проведения работ и приемы ин­ терпретации, а также аппаратура, позволяющая проводить регистрацию мюонной компоненты космического излучения в горных выработках (шахтах) и скважинах.

Проведенные многочисленные экспериментальные работы показывают высокую геолого-экономическую эффективность этого метода при решении многих геолого-геофизических п инженерно-геологических задач.

Для дальнейшего развития метода необходимо создание шахтной аппаратуры, позволяющей регистрировать потоки мюонов не только в широких углах, но и приходящих в де­ тектор в достаточно малых телесных углах из различных на­ правлений (годоскопические системы). Применение годоско­ пических установок позволит более дифференцированно оп­ ределять плотность горных пород и достаточно просто произ­ водить учет влияния рельефа местности.

В области развития скважинного варианта метода важна разработка скважинного зонда меньшего диаметра, но с эф­ фективной площадью детектора, не менее чем в скважинной аппаратуре типа ИИКЛ-2.

Проведение комплексных исследований гамма-гамма-плот- ностным, мюонным и гравитационным методами позволит наиболее полно решать задачи определения физических свойств горных пород в естественном залегании.