Гравітаційний моніторинг родовищ самородної сірки під час їх експлуатації методом підземної виплавки

Abstract

The relevance of the study of regularities of karst development of the Carpathian sulphur basin is conditioned by the searches of the best method of development and mastering of deposits of sulphur, further development and increase of her production in the conditions of mining-and-geological complications of booty and activation of technogenic karst, by the necessity of further development of scientific questions of karst formation. A great importance here has reliability of tracing contours of sulfur melting zones, that differ from a surrounding sulphuric layers the relative reduction of density. Identification, mapping and control of the development of such decompression zones can be done based on the results of detailed high precision gravity observations before and after the industrial sulfur melting using automated interpretation. The aim of this master’s work is a substantiation of application of the gravitational monitoring, as an effective means to control the state of the melting during the exploitation of native sulfur by underground melting method. Data of which provide the increase of efficiency of the re-melting and allow to estimate the ecological condition of cut within the limits of sulphuric layers so above them. First of all, the work was the analysis and synthesis of the totality of available geological and geophysical information obtained from the results of research of IFNTUOG and Spetsheolohorozvidka. An important part of the work is to perform a gravity simulation modeling from the expected decompression zones by a computer program „Complex.Gravity” (S. Anikeev 1994-1999). Simulation modeling is directed to the estimation of geological efficiency of the interpretation of geophysical data, specified on possibility of reliable determination of zones of the intensive melting of sulphur by means of computer interpretation of gravimetrical materials. Gravity modeling, ie the solution of direct and inverse problems of gravimetria helps to make detailed studies and contouring of decompression zone both in plan and in incision of deposits. This method of quantitative interpretation of space-time anomalies of the gravity field based on the use of computer technology to refine and detailing a density models of geological environments. Work violates the problem of resolution of the gravity field, which depends on the depth, size of sulfur melting zones and melting intensity. Through modeling which is made in MathCad environment, considering the real geometrical parameters of decompression zones and a density of rocks of the typical cut of sulphuric deposits, are defined the optimal parameters of the detection anomaly from the zones of sulphur melting. Ultimately, was confirmed efficiency of using gravimetria to monitor the karst processes on the areas of underground sulfur melting. Актуальність вивчення закономірностей розвитку карсту Передкарпатського сірконосних басейну обумовлена пошуками найкращого способу розробки та освоєння родовищ сірки, подальшого розвитку та збільшення її виробництва в умовах гірничо-геологічних ускладнень видобутку та активізації техногенного карсту, необхідністю подальшого розвитку наукових питань карстоутворення. Велике значення при цьому має достовірність простежування контурів зон виплавки сірки, які відрізняються від вміщуючої сірчаної товщі відносним зниженням густини. Виявлення, картування та контроль розвитку таких зон розущільнення може здійснюватись за результатами детальних високоточних площинних гравіметричних спостережень до і після промислової виплавки сірки із застосуванням систем автоматизованої інтерпретації. Метою даної дипломної роботи є обґрунтування застосування гравітаційного моніторингу, як ефективного засобу по контролю за станом виплавки в процесі експлуатації родовищ самородної сірки методом підземної виплавки (ПВС). Дані якого забезпечують підвищення ефективності повторної виплавки та дозволяють оцінити екологічний стан розрізу у межах сірчаних товщ так і над ними. Перш за все в роботі було здійснено аналіз та узагальнення сукупності наявної геолого-геофізичної інформації, яка отримана з результатів досліджень ІФНТУНГ та «Спецгеологорозвідка». Важливою частиною роботи є виконання тестового гравітаційного моделювання поля сили тяжіння від очікуваних зон розущільнення за допомогою комп’ютерної програми “Complex.Gravity” (С. Анікеєв 1994-1999). Імітаційне моделювання, спрямоване на оцінку геологічної ефективності інтерпретації геофізичних матеріалів, вказало на можливість достовірного визначення зон інтенсивної виплавки сірки за допомогою комп’ютерної інтерпретації гравіметричних матеріалів . 6 Гравітаційне моделювання, тобто рішення прямих і обернених задач гравірозвідки, допомагає робити детальні дослідження та оконтурення зони розущільнення як в плані, так і в розрізі родовища. Ця методика кількісної інтерпретації просторово-часових аномалій поля сили тяжіння базується на використанні комп’ютерних технологій для уточнення і деталізації довільних густинних моделей геологічних середовищ. Робота порушує також проблему роздільності поля сили тяжіння, яка залежить від глибини залягання, розмірів зон виплавки сірки та інтенсивності виплавки МПВС. За допомогою моделювання, яке виконано в середовищі MathCad з врахуванням реальних геометричних параметрів зон розущільнення та густинної характеристики порід типового розрізу сірчаних родовищ, визначено оптимальні параметри виявлення аномалій від зон виплавки сірки. В кінцевому рахунку виконання роботи, було підтверджено ефективність використання гравірозвідки з метою моніторингу карстових процесів на ділянках ПВС. Актуальность изучения закономерностей развития карста Предкарпатского сероносным бассейна обусловлена поисками наилучшего способа разработки и освоения месторождений серы, дальнейшего развития и увеличения ее производства в условиях горно-геологических осложнений добычи и активизации техногенного карста, необходимостью дальнейшего развития научных вопросов карстообразования. Большое значение при этом имеет достоверность прослеживания контуров зон выплавки серы, которые отличаются от вмещающей серной толщи относительным снижением плотности. Выявление, картирование и контроль развития таких зон разуплотнения может осуществляться по результатам детальных высокоточных плоскостных гравиметрических наблюдений до и после промышленной выплавки серы с применением систем автоматизированной интерпретации. Целью данной дипломной работы является обоснование применения гравитационного мониторинга, как эффективного средства контроля по состоянию выплавки в процессе эксплуатации месторождений самородной серы методом подземной выплавки (ПВС). Данные которого обеспечивают повышение эффективности повторной выплавки и позволяют оценить экологическое состояние разреза как в пределах серных толщ, так и над ними. Прежде всего, в работе был осуществлен анализ и обобщение совокупности имеющейся геолого-геофизической информации, полученной по результатам исследований ИФНТУНГ и ДП «Спецгеологоразведка». Важной частью работы является выполнение тестового гравитационного моделирования поля силы тяжести ожидаемых зон разуплотнения с помощью компьютерной программы "Complex.Gravity" (С. Аникеев 1994-1999). Имитационное моделирование, направленное на оценку геологической эффективности интерпретации геофизических материалов, указало на 10 возможность достоверного определения зон интенсивной выплавки серы с помощью компьютерной интерпретации гравиметрических материалов. Гравитационное моделирование, то есть решение прямых и обратных задач гравиметрии, помогает делать детальные исследования и оконтуривания зоны разуплотнения как в плане, так и в разрезе месторождения. Эта методика количественной интерпретации пространственно-временных аномалий поля силы тяжести, базируется на использовании компьютерных технологий для уточнения и детализации произвольных плотностных моделей геологических сред. Работа нарушает также проблему разрешения поля силы тяжести, которая зависит от глубины залегания, размеров зон выплавки серы и интенсивности выплавки МПВС. С помощью моделирования, которое выполнено в среде MathCad с учетом реальных геометрических параметров зон разуплотнения и плотностных характеристики пород типичного разреза серных месторождений, определены оптимальные параметры обнаружения аномалий от зон выплавки серы. В конечном счете выполнения работы, было подтверждено эффективность использования гравиметрии с целью мониторинга карстовых процессов на участках ПВС.