CC BY
76
_ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА_
2015 ГЕОЛОГИЯ Вып. 1 (26)
УДК 553.632 (470.53)
Прогнозирование содержания нерастворимого остатка в коржах рабочих пластов Верхнекамского месторождения солей
Э.О. Баяндина
ООО «Научно-производственная фирма "Геопрогноз"», 614039, Пермь, ул. Швецова, 39, оф. 201. E-mail: [email protected]
(Статья поступила в редакцию 27 января 2015 г.)
Используя данные эксплуатационной разведки шахтных полей рудников БКПРУ-2 и БКПРУ-3 ПАО «Уралкалий», получены уравнения зависимости между содержанием нерастворимого остатка (Н.О.) в рабочих пластах сильвинитового состава (Кр11 и АБ) и их коржах, которые рекомендуются для прогнозирования. Ключевые слова: эксплуатационная разведка, сильвинит, рабочие пласты, коржи, содержание Н.О., Верхнекамское месторождение солей.
Б01: 10.17072/р8и.§ео1.26.85 Введение
Основными рабочими горизонтами ВКМС являются три пласта сильвинитового состава (Кр11, АБ и В). В междуп-ластьях калийной залежи имеются относительно мощные прослои галопелитов, которые в переслаивании с каменной солью образуют коржи.При ведении очистных работ для обеспечения безопасности работающего персонала коржи подрезают комбайнами, что ведет к обогащению отбитой руды нерастворимым остатком.
Пласт каменной соли Кр1-Кр11 состоит из четырех коржей, нижние два из которых для практики имеют важное значе-ние.Корж 1 залегает непосредственно на кровле слоя 1 пласта Кр11. В основании коржа расположен наиболее мощный, по сравнению с другими коржами, прослой галопелита. Мощность коржа изменяется от 0,1 до 0,5м. Корж 2 средней мощностью 0,25м (от 0,1 до 0,6м) несколько отличается от остальных, поскольку часть его галопелитового прослоя представлена тонкослоистой пачкой глинисто-ангидрито-доломитовой породы (2-5см), в
практике именуемой «книжечкой». Наряду с пластом маркирующей глины «книжечка» является прекрасным стратиграфическим маркером ВКМС. Междупла-стье Б-В содержит один корж, представленный тонким чередованием прослойков галопелита и галита. Мощность его изменяется от 0,1 м в северо-западных частях месторождения до 0,5-0,6 м (реже более) - в юго-восточных. В каменной соли пласта В-Г выделяется один корж. Мощность его в среднем составляет 0,1-0,2 м (до 0,5 м в юго-восточных частях ВКМС).
Методика, результаты и дискуссия
При разведке ВКМС, особенно на ее ранних этапах, опробование керна межпластовой каменной соли в большинстве случаев велось не дифференцированно. Часто весь материал с интервалов меж-дупластий входил в одну пробу, вследствие чего результаты химического анализа давали лишь характеристику среднего состава всего междупластья, т.е. содержание Н.О. в коржах оставалось неизвестным. В связи с этим есть необходи-
© Баяндина Э.О., 2015
мость в прогнозировании содержания Н.О. в этих образованиях.
В работе [1] для определения содержания Н.О. в корже 1 пласта Кр11 в пределах шахтного поля рудника БКПРУ-2 было предложено уравнение у= 10,89х +1,0 , где у - содержание Н.О. в корже 1, х - содержание Н.О. в пласте Кр11 по данным разведки с поверхности.
Как известно [2, 3], при бурении скважин с поверхности имеет место избирательное истирание керна, которое ведет к снижению содержания Н.О. Следовательно основным недостатком приведённого выше уравнения является то, что оно составлено с использованием неоткорректи-рованных данных разведки. Кроме того, это уравнение было получено на основе малого объема фактического материала (данные опробования 19 солеразведочных скважин и 20 сечений бороздовых проб).
Ниже, на основе использования огромного фактического материала, полученного при эксплуатации запасов сильвинита Дурыманского (шахтное поле БКПРУ-2) и Балахонцевского (шахтное поле БКПРУ-3) участков ВКМС, изложено обоснование зависимостей между содержаниями Н.О. в рабочих пластах и залегающих над ними коржах. Следует отметить, что положение этих шахтных полей в геохимических полях таково, что интервал содержания Н.О. в их пределах является наиболее характерным для всего месторождения (табл. 1).
Таблица 1. Интервалы содержаний Н.О. в пластах и коржахв пределах шахтных полей БКПРУ-2 и БКПРУ-3
Интервал Интервал
Пласт содержания Коржи содержания
Н.О.,% Н.О.,%
Кр11 2-10 Корж 1 5-70
Корж 2 3-37
Б 3-27 Корж Б 13-67
Из-за весьма малого количества достоверных данных (неправильное опробование на площадях распространения пласта В сильвинитового состава) корж
пласта В был исключен из дальнейших исследований.
Выборка по содержанию Н.О. в пласте Кр11 и корже 1 включает 815 пар значений, из них 86 - данные опробования скважин подземного бур
ения, а 729 - данные бороздового опробования. Коэффициент корреляции между этими параметрами 0,43, его явно недостаточно для получения надежного линейного уравнения зависимости вида Н.О .Корж1 = /(Н.О.Крп). После отбраковки выдающихся значений (43 значения) путем построения эллипса рассеяния (рис. 1) коэффициент корреляции увеличился до 0,45. Однако и это значение говорит об отсутствии тесной корреляционной связи между рассматриваемыми признаками. Дальнейшие действия заключались в поиске зависимости вида
Н.О.корж! = Н.О.КрЦ+
где б - средняя разность между содержаниями Н.О. в корже 1 и пласте Кр11.
Н.О • корж 1, %
0123456789
Н.О.Кр„,%
Рис. 1. Поле корреляции содержаний Н.О. в пласте Кр11 и корже 1
Для правомерности определения среднеарифметического б необходимо установить характер распределения значений этого параметра. Гистограмма распределения частных значений 5 имеет вид, весьма близкий к классическому колоколу (рис. 2, а), за исключением ее крайней левой части. После исключения 30 значений, не попадающих в интервал Хср± 2о, были рассчитаны значения Рр по классам
выборки (табл. 2).
а)
Рис. 2. Гистограмма распределения значений 3 и положение кумулятивной линии на вероятностной бумаге
Таблица 2. Расчет значений Рр
№ Содержание Н.О., % п £ % Рр
класса Интервал Середина интервала
1 20-25 22,5 2 0,2548 0,0025
2 25-30 27,5 43 5,4777 0,0573
3 30-35 32,5 120 15,2866 0,2102
4 35-40 37,5 167 21,2739 0,4229
5 40-45 42,5 206 26,2420 0,6854
6 45-50 47,5 136 17,3248 0,8586
7 50-55 52,5 86 10,9554 0,9682
8 55-60 57,5 25 3,1847 1,0000
Используя данные табл. 2, на вероятностной бумаге была построена линия накопленных частостей (Рр), которая соответствует закону нормального распределения (рис. 2, б).
Расчет по оставшимся данным (785 значений) показал, что б = 41,53%. Таким образом, для определения истинного содержания в корже 1 пласта Кр11 в практике необходимо применять формулу
Н.О . корж! Н.О • КрП + 41,53. (1)
Исходная выборка содержаний Н.О. пласта Кр11 и коржа 2 содержит 123 пары значений, из них 79 - данные опробования скважин подземного бурения, а 44 -данные бороздового опробования. Коэф-
п, знач.
35
0-3 3-6 6-9 9-12 12-15 15-18 18-21 21-24 24-27 27-30 30-33 33-36 36-39
Содержание Н.О. в корже 2, %
Рис. 3. Гистограмма распределения значений содержания Н.О. в корже 2 пласта КрП
фициент корреляции равен 0,37. Гистограмма значений содержания Н.О. в корже 2 характеризуется двумя четко выраженными вершинами с максимумами в интервалах 6-9 и 18-21% (рис. 3). Из этого следует вывод, что данная выборка неоднородна. По-видимому, это связано с тем, что опробование этого коржа не всегда проводилось одинаково и правая часть вариационной кривой отражает содержания Н.О. в тех интервалах, где была опробована только нижняя глинистая часть. Количество значений, попадающих в правую часть гистограммы (Н.О.корж2>18%), составляет 20 пар (16,3% объема всей выборки).
Для получения зависимости между содержаниями Н.О. в пласте и корже 2 была использована часть исходной выборки с содержанием Н.О. в корже до 18% (см. рис. 3, левая часть гистограммы). Количество парных значений составило 103. Анализ поля корреляции этих признаков (рис. 4) говорит о том, что 6 точек являются аномальными, т.е. находятся за пределами эллипса рассеяния. Таким образом, в окончательной выборке были использованы данные по 97 пересечениям.
Коэффициент корреляции равен 0,56, что говорит о достаточно тесной корреляционной связи между этими параметрами. Зависимость между содержанием Н.О. в пласте Кр11 и содержанием Н.О. в корже 2 может быть описана уравнением простой регрессии
Н.О . корж2 .КрП + 2,22. (2)
Для получения зависимости между содержанием Н.О. в пласте Б и его корже
была взята выборка, состоящая из 100 пар значений, из них 40 - данные опробования скважин подземного бурения, а 60 -данные бороздового опробования. По аналогичной методике было построено поле корреляции между этими парами значений, путем построения эллипса рассеяния было отбраковано семь выдаю-
щихся значений, расположенных за его пределами (рис. 5). По итоговой выборке был рассчитан коэффициент корреляции, равный 0,63, и получено уравнение регрессии
Н.О.
корж
1,43Н.О.б + 18,04.
(3)
Рис. 4. Поле корреляции содержаний Н. О. в пласте Кр11 и корже 2
Н.О.,
%
70 60 50 40 30 20 10 0
коржБ
г = 0,63 п = 93
Н.О. КорЖБ
1,43Н.О.б+ 18,04
0
10
15
20
25 Н.О.п, %
Рис. 5. Поле корреляции содержаний Н.О. в пласте Б и его корже
Заключение
Таким образом, получены три уравнения (1-3), которые можно рекомендовать для применения на практике с целью прогнозирования содержаний Н.О. в коржах 1 и 2 пласта Кр11 и корже пласта Б. Следует
отметить, что в данные уравнения необходимо подставлять истинные значения содержаний Н.О. в рассматриваемых пластах, т. е. или уже откорректированные данные разведки с поверхности, или данные эксплуатационного опробования.
Библиографический список
1. Кудряшов А.И., Шмагина Е.Б., Рунец Г.В.
Прогнозирование содержания нерастворимого остатка в калийных рудах и вмещающих породах шахтного поля БКРУ-2 (Верхнекамское месторождение) // Материалы научно-технической конференции молодых специалистов и ученых-галургов (20-21 окт. 1977, Березники) / УФ ВНИИГ. Пермь, 1978. С. 107-109.
2. Мягков В.Ф. К вопросу об определении по-
правочного коэффициента к данным поверхностной разведки шахтных полей Верхнекамского калийного месторождения // Сб. научн. тр. Пермского политехнического института. 1961. № 8. С. 95101.
3. Мягков В.Ф., Раевский В.И. Избирательное разрушение кернов сильвинитов и карнал-литовых пород при бурении скважин на Верхнекамском месторождении // Изв. вузов. Горный журнал. 1964. № 5. С. 8-12.
Forecasting of the content of the insoluble residue in clay layers of productive beds of the Verkhnekamskoe salt deposit
E.O. Bayandina
Geoprognoz LLC, 39 Shvetsova Str., Office 201, Perm 614039, Russia E-mail: [email protected]
Using data from the exploration drilling at the mines BKPRU-2 and BKPRU-3 of JSC Uralkali, the relationship equations between the content of insoluble residue in the productive sylvinite beds and thick interbedded clay layers at their top referred to as «korj's» are worked out. Knowledge of composition and thickness of clay layers is very important for rockfall protection during mining work. The results of analysis of drilling data are often not reliable because of the losses of clay material in the extracted core. The resulting equations are recommended for forecastingof insoluble residue in «korj's» of those beds.
Keywords: operational exploration; sylvinite; productive beds; korj's; clay content; Verkhnekamskoe salt deposit.
References erkhnostnoy razvedki shakhtnykh polei
Verkhnekamskogo kaliynogo mestorozh-
1. Kudriashov A.I., Shmagina E.B., Runets deniya [On a problem ofdefinition of the cor-G.V. 1978.Prognozirovanie soderzhaniya ne- rection coefficient to the data of surface pro-rastvorimogo ostatka v kaliynykh rudakh i specting of mine fields at the Verhnekamskoe vmeshchayushchikh porodakh shakhtnogo salt deposit]. Sbornik nauchnykh trudov PPI. polya BKRU-2 (Verkhnekamskoe mes- 8: 95-101. (in Russian)
torozhdenie) [Forecasting of the content of 3. Myagkov V.F., Raevskii V.I. 1964. Izbiratelno
the insoluble residue in potassium formations razrushenie kernov silvinitov i karnallitovykh
and enclosing rock of mine field BKRU-2 porod priburenii skvazhin naVerkhnekam-
(Verkhnekamskoe salt deposit)]. Materialy skom mestorozhdenii [Selective destruction
nauchno-tekhnicheskoy konferentsii mo- of cores of sylvinite and carnallite during
lodykh spetsialistov i uchenykh-galurgov. well drilling at the Verhnekamskoe salt de-
Berezniki-Perm, pp. 107-109. (in Russian) posit]. Izvestiya VUZov. Gornyy zhurnal. 5:
2. Myagkov V.F. 1961. K voprosu ob opredelenii 8-12. (in Russian)
popravochnogo koeffitsienta k dannym pov-
