Радиационно-гигиеническая оценка облицовочных горных пород включает определения мощности дозы гамма-излучения, создаваемой радиоактивными элементами горных пород на месте их залегания, и установление величины суммарной удельной активности радионуклидов в породах. Именно по этим двум показателям оценивается 236 возможность использования облицовочных горных пород для производства плит и изделий первого и других классов.
Мощность дозы гамма-излучения определяется гамма-методом путем изучения радиоактивности камня в 2я-геометрии измерений по естественным обнажениям и в 4л-геометрии при каротаже скважины. Суммарная же удельная активность радионуклидов устанавливается по содержаниям радиоактивных элементов в породах, которые определяются на основании обработки данных гамма-каротажа, в результате гамма-спектрометрических измерений непосредственно на залежи горных пород и различными методами лабораторных исследований проб пород. Все вновь разведуемые месторождения обязательно оцениваются по радиационно-гигиеническим характеристикам, но значительная часть месторождений разведаны ранее, когда требования по радиационногигиенической оценке отсутствовали. Часть из этих месторождений разрабатываются. Все это требует эффективных методов и способов радиационно-гигиенической оценки облицовочных горных пород как на стадии разведки, так и на стадии разработки месторождений. Радиационно-гигиеническая оценка полезных ископаемых на месторождениях строительных горных пород при производстве геолого-разведо - чных работ регламентируется специальными временными методическими указаниями служб геологии. А вот утвержденной методики радиационно-гигиенической оценки сырья в действующих карьерах не имеется. В связи с этим обобщение лучшего опыта в данном вопросе может способствовать разработке единой нормативно технической документации и быть полезным многим предприятиям, добывающим строительные горные породы.
Существует много способов определения радиоактивности горных пород, но предпочтение, как известно, отдается радиометрическим методам, физической основой которых являются следующие закономерности распада радиоактивных ядер:
При а—распаде ядро выбрасывает а-частицу, вследствие чего образовавшийся нуклид занимает в периодической системе элементов место на две клетки левее исходного, а его массовое число уменьшается на 4 единицы;
При Р-распаде ядро испускает электрон и вновь образуется нуклид с массовым числом таким же, как и у распавшегося нуклида, с атомным номером на единицу большим;
При электронном захвате электрон захватывается ядром радионуклида со своей оболочки. Образовавшийся нуклид занимает в периодической системе элементов место на одну клетку левее исходного нуклида. В этом случае один протон в ядре исходного нуклида превращается в нейтрон. Освободившееся место в электронной оболочке заполняется электронами с другой оболочки, в результате чего испускается характеристическое излучение у. Наиболее эффективными методами изучения естественной радиоактивности горных пород представляют методы, основанные на регистрации у-излучений из-за их большой проникающей способности.
Рядом ведущих камнеобрабатывающих предприятий страны накоплен значительный опыт радиационно-гигиенической оценки облицовочного сырья не только в процессе геологоразведочных работ, но и в карьерах действующих предприятий. Наибольшая эффективность радиационно-оценочных работ достигается при их выполнении по видам и этапам согласно схеме, приведенной на рис. 39, и соблюдении требований заранее составленного проекта этих работ.
Для планомерного и качественного изучения карьерного поля геофизическими методами и способом бурения необходим комплекс подготовительных топо-маркшейдерских работ. В качестве плановографической основы целесообразно использовать маркшейдерский (топографический) план месторождения масштаба не менее 1:1000.
Для производства детальной гамма-съемки карьера выполняется вешение параллельных профилей с расстояниями через 20 м с разбивкой по ним пикетажа (расстояние между пикетами 10 м).
По маркшейдерскому плану осуществляется геофизическая привязка проектируемых скважин колонкового бурения и пунктов геофизических наблюдений, вынос в натуру которых выполняется тахеометрическим способом.
Изучение радиоактивности нижних горизонтов полезного ископаемого, не вскрытых карьером, производится с помощью бурения скважин с последующим гамма-каротажем и литохимическим опробованием кернового материала. Скважины бурят колонковым бурением станком УКБ 200/300 с начальным диаметром 93—76 мм и конечным 59 мм до отметки утвержденных запасов. Смена диаметров бурения производится после проходки скважиной выветрелого гранита. Осадочные породы, дресва и каолин разбуриваются армированными коронками диаметром 93 и 76 мм с промывкой глинистым раствором и обсадкой ствола скважин. Бурение гранитов выполняется алмазными коронками диаметром 59 мм с промывкой 238 водой. Выход керна 80—90%. По всем скважинам осуществляется детальное порейсовое описание керна (рейсы нормальные—1—4 м).
Гамма-каротаж скважин целесообразнее всего выполнять полевым радиометром типа СРП-68-03 с точечной регистрацией радиоактивности по стволу скважины через 1 м, с непрерывным прослушиванием между точками фиксированных измерений, с детализацией аномалий, с шагом измерения — 0,1 м. По результатам измерений строятся графики гамма-каротажа.
Радиометрическое профилирование стенок карьера целесообразно выполнять прибором СРП-68-01 по профилям через Юме взятием двух фиксированных измерений на каждом профиле (одно у подножья стенки, другое на высоте 2,5 м) при непрерывном прослушивании между точками фиксированных измерений. В местах повышенной радиоактивности пород сеть замеров сгущается до 0,2 х 0,2 м.
Детальная гамма-съемка дна и уступов карьера производится также прибором СРП-68-01 с непрерывным прослушиванием между точками фиксированных измерений. В местах повышенной или резкоизменяющейся радиоактивности производится сгущение сети наблюдений до 5x5 м.
По результатам радиометрического профилирования стенок и детальной гамма-съемки дна и уступов карьера составляется план радиометрической съемки карьера и зарисовка его стенок.
Предприятия, добывающие и перерабатывающие облицовочный камень, имеют, как правило, следующие склады готовой продукции: склад блоков, склад тесано-полированной продукции, склад щебеночной продукции, получаемой от комплексной переработки отходов камнедобычи и камнеобработки.
В процессе измерения гамма-фона на складках установлено, что его производство на складе блоков и тесано-полированных изделий является малоэффективным. Наиболее эффективным является измерение гамма-фона на складе щебня, при этом необходимо на каждом конусе не менее 10 отсчетов на точках у подножия конуса и на доступной высоте. Фиксированные точки измерения следует располагать через 90° /в геометрии 4к/ с погружением детектора в щебень на глубину не менее 0,7 м.
Литохимическое опробование является основным методом, по результатам которого проводят радиационно-химическую оценку пород.
С целью изучения радиационной характеристики месторождения необходимо выполнять его опробование как по площади (опробование карьера), так и на глубину (опробование керна скважин).
Выбор способа опробования зависит от вида полезного ископаемого, характера его распределения, входящих в его состав элементов, точности и качества применяемых методов анализа и получаемых результатов.
При выборе способа опробования следует учитывать следующее:
Геологическое строение залежи (простое или сложное);
Структуру гранита (крупно-, средне-, мелкозернистая); допущение, что полезное ископаемое характеризуется равномерным распределением радиоактивных элементов — урана, тория и калия-40.
Учет возможных отклонений в распределении радиоэлементов и корректировка интервалов отбора проб осуществляется с помощью радиометрических методов.
Опробование должно осуществляться:
Методом пунктирной борозды, заключающейся в отбойке полезного ископаемого вдоль борозды (вдоль оси керна) в виде кусков размером 2—4 см в диаметре с расстоянием между местами отбойки
5— 20 см. Этот способ обеспечивает высокую скорость отбора проб, объективность и надежность опробования;
Опробование карьера производится одновременно с радиометрическим профилированием стенок и дна карьера. Оно выполняется в фоновых и аномальных зонах с учетом петрографических разновидностей пород. Длина литологических проб принимается 10 м. Опробование осуществляется по уступам и дну карьера: опробование керна производится после выполнения гамма-каротажа. По графикам гамма-каротажа осуществляется выделение аномальных и фоновых участков разреза скважин и намечаются интервалы отбора проб. В пробу отбирается материал одной петрографической разновидности. Длина секционных проб на аномальных участках 2—4,0 м, на фоновых 4,0—6,0 м. На участках, характеризующихся высокой изменчивостью интенсивности гамма-излучения, проводится сплошное опробование, а на фоновых — секциями через 1—5 м. Кроме этого, целесообразно также отбирать пробы на складе готовой продукции, лучше всего на складе щебня по 10 проб из каждой фракции.
Лабораторные работы преследуют цель определения соответствия гранитов нормам радиационной безопасности и установлению взаимосвязи между составом пород и уровнем их радиоактивности, зависящей, в частности, от содержания в породах урана, тория и изотопа калия-40. Для лабораторных исследований пробы, отобранные в карьерах и на складах готовой продукции, дробятся и оквартовываются.
Определение содержания калия-40 производится методом пламенной фотометрии, а урана и тория — рентгеноспектральным методом.
Камеральная обработка заключается в систематизации и анализе полевых геологических и геофизических материалов и результатов лабораторных работ.
По результатам геологических наблюдений целесообразно составлять геологические колонки скважин и разрезы, а также приводить сводные геологические описания скважин.
Данные геофизических наблюдений лучше всего отражать на карте радиометрической съемки карьера в виде каротажных диаграмм на колонках скважин.
Литохимическое опробование скважин и карьера лучше всего проводить на геологических колонках скважин, разрезах, а также 240
Кварцит Шокшинского месторождения Карелии (см. слева нанраво)
Гранит месторождения «Возрождение» Ленинградской обл.
Лабрадорит Головинского месторождения Житомирской обл. Украины
Гранит Каменногорского месторождения Ленинградской обл.
Грани! месторождения «Талое» Якутии
Габбро-диабаз Роиручейско! о месгоро - ждения Карелии
Андезнто-дацит Даниснарульского месторождения Аджарии
Гранит Лезниковско! о месюрождения Житомирской обл. Украины
Пегматоидный гранит Дидковичско! о месторождения Житомирской обл. Украины
Грант Токовскою месторождения Днепропетровской обл. Украины
Г ранит Корнинского северо-западного месторождения Житомирской обл. Украины
Гранит Емельяновско! о месторождения Житомирской обл. Украины
Г ранит Каарлахтинского месторождения Ленинградской обл.
Амфиболит месторождения С'юскюян - саары (о. Германа) Карелии
Андезит Гудисдонского месторождения (Южная Осетия) Г ранит Канустинского месторождения Кировоградской обл. Украины Г ранит Курдайского месторождения Казахстана Г ранит Корнинского месторождения Житомирской обл. Украины |
Гранодиорит Климентовичского месторождения Хмельницкой обл. Украины Гранит Ново-Даниловскою месторождения Николаевской обл. Украины Г ранит Сычевскою месторождения Житомирской обл. Украины Гранит Янцевскою месторождения Запорожской обл. Украины |
Днориг месторождения Шонгуй Мурманской обл.
Г ранит Ореховского месторождения Кировоградской обл. Украины
Кварцит Толкачевского месторождения Житомирской обл. Украины
Мигматит Глушковского месторождения (карьер Надежды) Белорусси
Г ранит Камснногорского месторождения Ленинградской обл.
Лабрадорит Городищенского месторождения Черкасской обл. Украины
Г раниг Мирнянского месторождения Житомирской обл. Украины
Г ранит Софиевского (Отрадненского) месторождения Николаевской обл. Украины
Г ранит Коростышевского месторождения (участок 1—2) Житомирской обл. Украины
Лабрадорит Каменнобродского первого месторождения Житомирской обл. Украины
Г ранит рапакивн месторождения Му - сгаваара Карелии
Мрамор месторождения «Марийка» Якутии
Гранит Коростышевско! о месторождения (участок 3) Житомирской обл. Украины
Гранит Осыково-Копецкого месторождения Житомирской обл. Украины
SHAPE \* MERGEFORMAT
Габбро-лабрадорит Горбулевского месторождения Житомирской обл. Украины
Гранит Старо-Бабанского месторождения Черкасской обл. Украины
Гранит Исетского месторождения Екатеринбургской обл.
Грани г Клесовского месторождения Ровснской обл. Украины
Мраморизованный известняк Молизского месторождения Грузии
Мрамор месторождения Джам Самаркандской обл. Узбекистана
Гранодиориг Тригурьевскою месторождения Жигомирской обл. Украины
Габбро Косоуцкого месторождения Молдовы
Г ранит Майкульского месторождения Казахстана
Мраморизованный известняк Верхне - дальянского месторождения Таджикистана
Мраморизованный известняк Больше - камснсцкого месторождения Закарпатской обл. Украины
Туф Ервандокерского месторождения Армении
Известняк-ракушечник Жстынбайского месторождения Казахстана (поперечный разрез)
Лабрадорит Гута-Добрынского месторождения Житомирской обл. Украины
Сиенит Лазурского месторождения Иркутской обл.
Мончегаббро Мончпун. финского месторождения Мурманской обл.
Гранодиорит Врангелевского месгорож - дения Приморского края
Мрамор Кнбнк-Кордонского месторождения Красноярского края
Лабрадорит Федоровского месторождения Житомирской обл. Украины
Кош лобрекчия месторождения Западные Гаксли Таджикистана
Известняк Поповохуторского месторождения
Габбро Брониславского месторождения Ровенской обл. Украины
Г ранит Райковского месторождения Жигомирской обл. Украины
Граноднорнг Кайрактинского месторождения Казахстана
Гранит Танского месторождения Черкасской обл. Украины
Туф Ереванскою типа Снигкасарского месторождения Армении
Туф Артикского типа Артикского месторождения Армении
Лабрадорит Лекаревского месторождения Кировоградской обл. Украины
Анортозит месторождения Васьковичи - Мсжиричка Житомирской обл. Украины
Грани г месторождения Сюскюянсаары Карелии
Базальт Мердзаванского месторождения Армении
Мраморизованный известняк Прибор - жавскою месторождения Закарпатской обл. Украины
Мраморизованный известняк Биюк-Ян - койского месторождения Крымской обл. Украины
Гранит Ак-Тюбинскою месторождения Карачаево-Черкессии
Г ранит Олынаницкого месторождения Киевской обл. Украины
Габбро Губснковского месторождения Житомирской обл. Украины
Граниг Коистантнновского месторождения Николаевской обл. Украины
Пегматоидный траниг Лозницкого месторождения Житомирской обл. Украины
Мрамориюванный известняк Кнокован - ского месторождения Армении
на плане опробования. На основании результатов исследований, вынесенных на все вышеперечисленные материалы, следует выделять классы полезного ископаемого по суммарной удельной активности естественных радионуклидов (Ас), которая рассчитывается по формуле
Ас = АЯ' + 1,43Ап + 0,0ПАк, (8.1)
В которой А к — удельная активность 40 К; АЛа и АТк—удельные активности 226Яа и 232ТЬ, находящиеся в равновесии с остальными членами уранового и ториевого семейства.
Удельную активность (А) каждого радиоактивного элемента с учетом его концентрации (С %) в породах вычисляют по формуле
С% _
А=--------- А, (8.2)
100%
Где А — радиоактивность 1 г радионуклида (Ки), составляющая АКа= 1,0 Ки/г; Л у (в_ равновесии) = 3,4 • 10“7 Ки/г; А1Ъ (в равнове - сии)= 1,1 • 10-7 Ки/г, Ак (природного) = 8,5 • Ю-10 Ки/г.
Подставляя значение удельной активности радионуклидов, определяемое по формуле (8.2) в выражение (8.1), с учетом числовых значений радиоактивности 1 г радия, тория и калия и с учетом перевода значения Ки/г в пКи/г (1Ки = 1012 пКи) выражение (8.1) приобретает вид
С„,% ,, Ст„%
А с = -51— • 1012 +1,43 —1— • 1,1 ■ 10' 7 • 10‘2 + с 100 100
£
+ 0,077—-8,5-Ю" “МО12 пКи. (8.3)
100
Таким образом, если в выражение (8.3) подставить значения содержаний радия, тория и калия и выполнить расчет, получим значение Ас.
Если в горных породах определяется концентрация урана, а не радия, в формулу (8.3) подставляется содержание равновесного урана со значениями радиоактивности 1 г радионуклида в Ки по урану (А и) и выражение (8.3) приобретает вид
А=— -3,4-10_71012+1,43—-1,1 • 10~7-1012 + с 100 100
С
+ 0,077 —-8,5-10_,о1012. (8.4)
100
|
Пример. Рассмотрим расчет суммарной удельной активности естественных радионуклидов в граните по содержанию радия, урана, тория и калия, заимствованный из «Временных методических указаний по радиационно - гигиенической оценке полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на месторождениях строительных материалов». Например, имеются следующие данные по содержанию радиоактивных элементов в граните: радия
9 — Облицовочный камень
(С*,)=1,2- I0~lo%; урана (Cu)=3,5-10 4; тория (Сть)= 18,0-10 4%; калия «70 = 3,6%.
Для расчета Ас по значениям радия, тория и калия используем выражение (8.3)
+0,077-%-8,510',o10‘J пКи/г.
100
Подставляя в это выражение указанные значения содержаний С». (%), Сл,(%), Ск (%), получаем
1,2-10“10 ,, 18,0 • 10“4 , ,,
Ас=-!—^---------- 10|Д+1,43 ___ 1,1 10-710,2 +
100 100
+ 0,077 — • 8,5 • 10-10 • 10*2 = 6,3 пКи/г.
100
Для расчета этой же суммарной удельной активности (Лс) по значениям урана, тория и калия используем выражение (8.4)
З,4.1о-7..о-2+,,4з1М^.1,.ю-7-1о12+
+ 0,077^-8,5-10"10 1012 пКи/г = 6,3 пКи/г.
100
Подставляя в это выражение указанные значения содержаний Си(%), Сть(%) и Ск(%), получаем
/4c=35i6o -•3»4-io~7-io>t-n,4318,0|0|><) 1,1 10~71012+
+0;077^-8,5 10-|о-1012 пКи/г = 6,3 пКи/г.
Согласно вышеприведенных расчетов, гранит, содержащий радионуклиды, характеризуется величиной Лс = 6,3 пКи/г, что позволяет относить его согласно табл. 8.4 к первому классу строительных материалов.
Расчеты можно упростить, если воспользоваться таблицами 8.6, 8.7 и 8.8, в которых приводятся величины удельной активности радионуклидов в породах, рассчитанные соответственно для определенных содержаний урана, тория и калия. Таблицы позаимствованы авторами из «Временных методических указаний по радиационно-гигиенической оценке полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на месторождениях строительных материалов».
Учитывая, что многие предприятия при производстве радиационногигиенической оценки используют приборы со шкалами внесистемных единиц измерения, в настоящем справочнике основные радиационные характеристики наряду с системой СИ приводятся также во временно допускаемой к применению системе.
242
Величины удельной активности (А) радионуклидов в породах, рассчитанные для определенных содержаний урана (Си)
|
Таблица 8.7
Величины удельной активности (А) радионуклидов в породах, рассчитанные для определенных содержаний тория (Сть)' 1,43
|
Сщ х
X КГ4, % |
Ап 1.43 | Сщ X
Х|(Г % |
А ть | •1.43 | С"ть х х 10“*. % | •4 т» | •1,43 | |
ПКи/г | Бк/г | ПКи/г | Бк/г | ПКи/г | Бк/г | |||
5 | 0,79 | 0,02923 | 38 | 5,98 | 0.22126 | 71 | 11,17 | 0.41329 |
6 | 0,94 | 0,03478 | 39 | 6,13 | 0,22681 | 72 | 11,83 | 0,41921 |
7 | 1,10 | 0.04070 | 40 | 6,29 | 0,23273 | 73 | 11.48 | 0,42476 |
8 | 1,26 | 0.04662 | 41 | 6.45 | 0,23865 | 74 | 11.64 | 0,43068 |
9 | 1,42 | 0.05254 | 42 | 6.61 | 0,24457 | 75 | 11.80 | 0,43660 |
10 | 1,57 | 0,05809 | 43 | 6,76 | 0,25012 | 76 | 11,95 | 0,44215 |
11 | 1,73 | 0,06401 | 44 | 6,92 | 0,25604 | 77 | 12,11 | 0,44807 |
12 | 1,89 | 0,06993 | 45 | 7.08 | 0,26196 | 78 | 12.27 | 0.45399 |
13 | 2,04 | 0,07548 | 46 | 7.24 | 0,26788 | 79 | 12.43 | 0,45991 |
14 | 2.20 | 0,08140 | 47 | 7,39 | 0,27343 | 80 | 12,58 | 0.46546 |
15 | 2,36 | 0,08732 | 48 | 7,55 | 0,27935 | 81 | 12,74 | 0,47138 |
16 | 2,52 | 0,09324 | 49 | 7,71 | 0,28527 | 82 | 12,90 | 0.47730 |
17 | 2,67 | 0,09879 | 50 | 7,87 | 0,29119 | 83 | 13.06 | 0.48322 |
18 | 2,83 | 0,10471 | 51 | 8,02 | 0.29674 | 84 | 13,21 | 0,48877 |
19 | 2,99 | 0,11063 | 52 | 8,18 | 0.30266 | 85 | 13,37 | 0,49469 |
20 | 3,15 | 0,11655 | 53 | 8,34 | 0,30858 | 86 | 13,53 | 0,50061 |
21 | 3,30 | 0,12210 | 54 | 8,49 | 0,31413 | 87 | 13.69 | 0,50653 |
22 | 3,46 | 0,12802 | 55 | 8,65 | 0,32005 | 88 | 13,84 | 0,51208 |
23 | 3,62 | 0,13394 | 56 | 8.81 | 0.32597 | 89 | 14.00 | 0,51800 |
24 | 3,78 | 0,13986 | 57 | 8,97 | 0,33189 | 90 | 14,16 | 0,52392 |
25 | 3.93 | 0,14541 | 58 | 9,12 | 0,33744 | 91 | 14,31 | 0,53947 |
26 | 4,09 | 0,15133 | 59 | 9,28 | 0,34336 | 92 | 14.47 | 0,53539 |
27 | 4,25 | 0,15725 | 60 | 9,44 | 0,34928 | 93 | 14,63 | 0,54131 |
28 | 4,40 | 0,16280 | 61 , | 9,60 | 0,35520 | 94 | 14,79 | 0,54723 |
29 | 4,56 | 0,16772 | 62 | 9,75 | 0,36075 | 95 | 14,94 | 0,55278 |
30 | 4,72 | 0,17464 | 63 | 9,91 | 0,36667 | 96 | 15,10 | 0.55870 |
31 | 4,88 | 0,18056 | 64 | 10,07 | 0,37250 | 97 | 15,26 | 0.56462 |
32 | 5,03 | 0,18611 | 65 | 10,22 | 0,37804 | 98 | 15.42 | 0.57054 |
33 | 5.19 | 0.19203 | 66 | 10,38 | 0,38406 | 99
100 |
15,57
15.73 |
0,57609
0,58201 |
Таблица 8.8 |
Величины удельной активности (А) радионуклидов в породах, рассчитанные дла определенных содержаний калия (С,) • 0,077
|
С.. % | Л | ■0,077 | С., % | Л | 0.077 | С., % | Л. | 0,077 |
ПКи/г
Бк/г
ПКи/г
Бк/г
ПКи/г
Бк/г
1,1
0,72
0,02664
4.4
2,88
0,10656
7,7
5,04
0,18648
1,2
0,79
0,02923
4,5
2,95
0,10915
7,8
5,11
0,18907
1,3
0,85
0,03145
4,6
3,01
0,11137
7,9
5,17
0.19129
1,4
0,92
0,03404
4,7
3,08
0,11396
8,0
5,24
0.19388
1,5
0,98
0,03626
4,8
3,14
0,11618
8,1
5,30
0,19610
1,6
1,05
0,03885
4,9
3,21
0,11877
8,2
5,37
0,19869
1,7
1,11
0,04107
5,0
3,27
0,12109
8,3
5,43
0,20091
1.8
1,18
0,04366
5,1
3,34
0,12358
8,4
5,50
0,20350
1,9
1,24
0,04588
5,2
3,40
0,12580
8,5
5,56
0,20572
2,0
1.31
0,04847
5,3
3,47
0.12839
8.6
5,63
0,20831
2,1
1,37
0.05069
5,4
3,53
0,13061
8.7
5,69
0,21053
2,2
1,44
0,05328
5,5
3,60
0,13320
8.8
5,76
0,21312
2,3
1.51
0,05587
5,6
3,67
0,13579
8,9
5,83
0,21571
2,4
1,57
0,05809
5,7
3,73
0,13801
9,0
5,89
0,21793
2,5
1,64
0,06068
5,8
3,80
0,14061
9,1
5,96
0,22052
2,6
1,70
0,06290
5,9
3,86
0.14282
9,2
6,02
0,22274
2,7
1,77
0,06549
6,0
3,93
0,14541
9,3
6,09
0,22533
2,8
1,83
0,06771
6,1
3,99
0,14763
9,4
6,15
0,22755
2,9
1,90
0,07030
6.2
4,06
0,15022
9,5
6,22
0,23014
3,0
1,96
0,07252
6,3
4,12
0,15244
9,6
6,28
0,23236
3,1
2,03
0,07511
6,4
4,19
0,15503
9,7
6,53
0,23495
3,2
2.09
0,07733
6,5
4,25
0,15725
9,8
6,41
0,23717
3,3
2,16
0,07992
6,6
4,32
0,15984
9,9
10,0
6,48
6,54
0,23976
0,24198
При поисках и разведке облицовочных горных пород непосредственное представление о раздельном содержании урана, тория, калия можно получить на основе замеров переносными спектрометрами СП-4 и РКП-305 (СП-5) с порогом чувствительности 1 х 10~4% по урану, торию и 0,2% по калию.
Гамма-спектральные замеры следует вести вслед за определением общей гамма-активности камня на участках с повышенной радиоактивностью пород. В пределах площади развития пород одного литологического или петрографического типа с однозначной радиоактивностью замеры спектрометрами производятся по отдельным точкам в нескольких местах. На локальных гамма-аномалиях содержание урана, тория и калия устанавливают в горных породах в местах с максимальными значениями радиоактивности. Аномальные зоны и участки массива пород с резко изменчивой радиоактивностью обследуются по линиям, совпадающим с профилями гамма-съемки, причем для исследований выбирают 1—2 характерных профиля. Точки замеров на профилях намечают таким образом, чтобы получить данные о содержании радионуклидов в камне с разным уровнем гамма-активности, поэтому расстояния между точками замеров могут колебаться от 1 до 20 м и более. Измерения спектрометрами производят в горных выработках и на обнажениях в таких местах,
Где обследуемые породы имеют выходы площадью не менее 1 м2 с ровной поверхностью. Наиболее приемлемым и наиболее распространенным вариантом исследований — измерение на плоской поверхности (геометрия замеров 2л) при отсутствии бокового гамма - излучения или незначительном его влиянии, которым можно пренебречь. Если замеры приходится выполнять в сложной геометрии, в расчетные величины содержаний радионуклидов необходимо вносить соответствующие поправки, приводимые в паспортах приборов и методических руководствах по гамма-спектральной съемке. »
С целью оценки точности измерений спектрометрии выполняют контрольные исследования в объеме не менее 10%. Среднеквадратическая погрешность измерений не должна превышать ±15% для средних и высоких концентраций и ±30% для низких содержаний радионуклидов. Понятие высокой и низкой концентрации приводится в руководстве по гамма-спектрометрическим съемкам. Результаты замеров отражаются в специальных журналах и выносятся на зарисовки обнажений и горных выработок. Данные полевых гамма - спектральных измерений используют для определения величины суммарной удельной активности радионуклидов в облицовочных горных породах.
Для контроля и повышения достоверности определения содержаний радионуклидов в породе используются также лабораторные методы. Этими методами определяют содержание радиоактивных элементов, по которым рассчитывают радиационную характеристику пород. Для лабораторных исследований используют пробы облицовочного камня, отобранные из мест со значениями гамма-активности, превышающими параметры радиоактивности стройматериалов первого класса, а также пробы товарной продукции, общее количество которых определяется исходя из системы разработки месторождения и намечаемой продукции с учетом результатов полевых радиометрических работ. С результатами лабораторных исследований на радионуклиды в облицовочном камне должны быть увязаны показания гамма-активности пород и итоги интерпретации данных гамма-каротажа, что позволяет уверенно выделять горные породы различных классов радиоактивности по площади и в разрезе месторождения.
Для определения содержания радионуклидов в пробах горных пород могут применяться гамма-спектрометрический, рентгеноспектральный, химический, радиохимический и нейтронно-активационный методы лабораторных исследований.
Гамма-спектрометрический метод наиболее приемлем для изучения проб горных пород на радиоактивность с целью получения их радиационной характеристики. Этим методом определяется раздельное содержание радиоактивных элементов (226Яа, 238 и, 232ТЪ и 40К) в одной навеске массой 500 г при размере частиц не более 1 мм, чем и обеспечивается большая представительность измерений. Исследования ведут стандартной аппаратурой либо серийно выпускаемыми блоками анализирующей аппаратуры.
Для определения содержания в породе урана и тория может применяться рентгеноспектральный метод, при котором измерения ведутся по малым навескам (3—4 г). При этом используется серийная рентгеноспектральная аппаратура типа ФРА-4, АРФ-4М, АРФ-6, ФРС-2 и другие. Метод характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью анализа.
При массовых исследованиях проб облицовочных горных пород на радиоактивные элементы нейтронно-активационный, химический и радиохимический методы пока не находят широкого применения.
Нейтронно-активационный и химический методы изредка используются для определения концентрации урана и тория, а радиохимический — радия и тория. Нейтронно-активационный метод требует для анализа сложного оборудования (ядерные реакторы), а химический и радиохимический методы требуют предварительного разделения и концентрирования радиоактивных элементов. К тому же эти методы трудоемки и малопроизводительны, поэтому они используются редко. Методы, позволяющие анализировать содержание только урана и тория или радия и тория, дополняются определением калия способом пламенной фотометрии.
Радиационная характеристика облицовочного камня дается по суммарной дозе излучения, обусловленной радием, торием и калием. В случае определения концентрации урана, а не радия, в расчетах этой характеристики дается использование данных по урану. Но следует помнить, что расчет величины суммарной удельной активности радионуклидов по содержанию урана является достоверным, если в исследуемой породе сохранено состояние радиоактивного равновесия между ураном и радием.
При измерениях гамма-активности облицовочного камня в обнажениях и карьерах определяется общая радиоактивность (в 2л - геометрии). Данные замеров гамма-активности пород используются для выделения в залежи минерального облицовочного сырья с радиационными параметрами стройматериалов первого и других классов.
Гамма-активность пород замеряется радиометрами типа СРП-68-01 и другими со сцинтилляционными детекторами. Измерение радиоактивности горных пород ведется по поверхности обнажений, стенками и дну карьера. Вначале порода прослушивается с помощью телефона прибора. При прослушивании определяется общий характер гамма поля, отмечаются участки с аномальной радиоактивностью. На участках с нормальным фоном гамма-излучения фиксированные измерения ведутся по сети 1x1 м (1x2 м), на аномальных участках со сгущением точек наблюдений до 0,2 х 0,2 м (0,1 х 0,1 м). На больших по площади обнажениях и в карьерах определение радиоактивности камня путем прослушивания на телефон ведется по Z• образным маршрутам. Труднодоступные участки изучаются с помощью телефона по линейному маршруту вдоль основания вертикальной поверхности пород. Фиксируемые замеры гамма-активности камня производятся по профилям, ориентируемым по возможности вкрест простирания пород. Замерные профили прокладываются через дно и стенки и по периметру карьера. Уступы карьеров и вертикальные стенки обнажений обследуются по профильным линиям путем удлинения гильзы в два приема с нижней и верхней части обрыва или, при необходимости, с помощью каротажной аппаратуры. Расстояния между профилями выбираются в зависимости от геологических особенностей обследуемой залежи изменчивости гамма-поля, размеров обнажений и карьеров. Они могут изменяться от 2—5 до 25—50 м. Расстояния между точками замеров на профилях изменяются от 1—2 м до 5 м со сплошным прослушиванием промежутков. Выявленные аномалии детализируются путем уменьшения фиксированных интервалов до 0,2—0,1 м с оконтуриванием аномальных участков за пределами профиля.
Обследование гамма-активности пород на месторождении ведут таким образом, чтобы были охарактеризованы все встреченные разновидности пород. Жилы, зоны дробления, рассланцевания, гидротермальной переработки, минерализации и области контактов между различными породами обследуются особо, со сгущением сети гаммаиз - мерений. Полученные данные проверяют 10%-ным объемом контрольных измерений, выполненных тем же методом, но другим прибором. Среднеквадратическая относительная погрешность замеров не должна превышать +10%. Значения гамма-активности пород в точках замеров показываются на планах или зарисовках карьеров и обнажений или на накладных кальках, которые совмещаются с этими планами или зарисовками. На основании полученных значений радиоактивности пород по карьеру или обнажению выделяют участки развития горных пород, соответствующих по гамма-активности стройматериалам первого и других классов. На участках залежи, на которых радиоактивность превышает первый класс, намечаются места для гамма-спектромет - рических исследований и опробования на радиоактивные элементы.
Определение гамма-активности облицовочного сырья по скважинам при его поисках, предварительной, детальной и эксплуатационной разведках производится посредством гамма-каротажа, при котором мощность дозы гамма-излучения, создаваемой породами, определяется вдоль оси скважины (в 4 л-геометрии), что дает возможность использовать результаты измерений для получения данных о содержании радиоактивных элементов в породах. При гамма-каротаже измерение радиоактивности пород по скважине осуществляется сцинтилляционной аппаратурой (СРП-68-02, СРП-68-03, КУРА-1, КУРА-2, РУР-1, РУР-2, РСК-М, РСК-У, ДРСА, ДРС1-3-60, ДРС1-1 и другой). Регистрацию гамма-активности породы ведут путем непрерывной или точечной записи. После обработки данных замеров и внесения в них поправок на поглощение гамма-излучения буровым раствором и обсадными трубами полученные результаты отображают на геологическом разрезе по скважине в виде кривой гамма-активности пород.
Данные гамма-каротажа используют для:
Расчета величины граничной интенсивности гамма-излучения в измерении 4л-геометрии стройматериалов первого класса для выделения
По геологическому разрезу скважины камня с радиационными параметрами строительных материалов этого класса;
Определения суммарной удельной активности радионуклидов для горных пород, имеющих низкую радиоактивность (первого класса);
Выполнения количественной интерпретации по определению содержаний радиоактивных элементов в эквиваленте одного радионуклида в интервалах с активностью, превышающей радиоактивность стройматериалов первого класса.
|
|
|
|
МкР/ч
ПА/кг
МкР/ч
ПА/кг
МкР/ч
ПА/кг
ДРСТ-1, ДРСТ-3-60
41
2,9397
40
2,8680
43
3,0831
КУРА-1, РУР-2, КУРА-2
47
3,3699
46
3,2982
50
3,5850
РСК-М, РСК-У, БКР-2, ДРСТ-2
50
3.5850
49
3,5133
55
3,3435
ДРСА. РУР-1
56
4,0152
54
3,8718
61
4,3737
ПРКС-2, СРП-68-02. СРП-68-03
62
4.4454
60
4,3020
64
4,5888
СРП-2К
74
5,3058
71
5,0907
76
5,4492
|
Величина граничной интенсивности гамма-излучения в измерении 4я-геометрии для горных пород первого класса рассчитывается с учетом типа применяемой аппаратуры по следующей формуле
Гамма-каротаж позволяет определять радиоактивность, связанную с несколькими радионуклидами, поэтому, не имея данных о раздельном содержании каждого радиоактивного элемента, суммарную радиоактивность можно выразить в эквиваленте одного радионуклида.
Таким образом, полагая, что радиоактивность камня обусловлена целиком только одним радионуклидом, с учетом выражения (8.5) граничное значение гамма-активности (1) можно рассчитать по урану
TOC o "1-5" h z 1 = *^-100 (8б)
Ли
По торию. КТ„ЛС100
. (8'7)
По калию. *к/4с1<Ю
1 = ——. (8.8)
0,077 - Ак К '
Образец расчета граничной интенсивности гамма-излучения (I), заимствованный из «Временных методических указаний по радиоаци - онно-гигиенической оценке полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на месторождениях строительных материалов», приводится ниже.
Измерения радиоактивности камня в скважине производились аппаратурой СРП-68-02. Согласно табл. 8.9 для указанного прибора значение аппаратурного пересчетного коэффициента Ка составляет по урану (Ка)—210 мкР/ч на 0,01%, по торию (А"тк)—94,5 мкР/ч на 0,01%, по калию (Кк)—420-10~4 мкР/ч на 0,01%. Учитывается величина суммарной удельной активности радионуклидов граничного значения стройматериалов первого класса, которая согласно табл. 8.4 равна 10 пКи/г. Значения радиоактивности 1_г радионуклидов в Ки (А) составляют для урана в равновесии (Аи) 3,4 • 10“7 Ки/г, тория в равновесии (Яп)—1,110_7Ки/г и калия природного (Лк)—8,5• 10”10 Ки/г.
Пример. Используя формулы (8.6), (8.7), (8.8), производим расчет:
А) по урану
210 210 10-100%----------------------------------------------------------- 10 100%
TOC o "1-5" h z, К • А ■ 100 0,01% 0,01%
1=-*-^---------- =------------------------------------- =------ —=62 мгР/ч;
Я„ 3,4 10-7 3,4 ■ 10 • 10
Б) по торию
94 5 94 5
10 100% --------------------------------------------------------------------------------------------------- !— 10 • 100%
, Кп А -100% 0,01% 0,01%
1 =--------------------------------------- =--------------------- —=----- —=60 мкР/ч;
1,43 /?^ 1,431,МО'7 1,43 • 1,1 • 10 • 10
Таблица 8.9
Значения коэффициента (А) пересчета интенсивности гамма-излучения в процентное содержание радионуклида (на 0,01%) для урана (К,), тория (Хп), калия (Кк) при измерениях аппаратурой различного типа Коэффициенты пересчета (на 0,01%)
|
Примечание: Для определения Кп и Кк приняты значения гамма-эквивалента тория по урану 0,45, калия по урану — 2-Ю”4 соответственно.
420-10'* 420•10~4
-------------------------------------------------------- 10-100%--------------------------- 10-100%
, К. А-100% 0.01% 0.01%
1=----------------- =--------------------------- =---------------------- = 64 мкР/ч.
0,077 • Ак 0,077 -8,5 -10“10 0,077-8,5-10~10 • 1012
При отнесении пород к первому классу за граничное значение гамма - активности принимается наименьшее из величин, рассчитанных по урану, торию и калию.
Суммарная удельная активность облицовочного камня с низкой радиоактивностью определяется по формуле
/А
Л,=--------------- , (8.9)
С К-100%
Где Ас — суммарная удельная активность, выраженная через значение удельной активности одного радионуклида; 1 — гамма-активность породы, измеренная конкретным прибором, мкР/ч, (пА/кг).
В табл. 8.10 приведены величины граничной интенсивности гамма-излучения для различной измерительной аппаратуры, которые берутся в расчет.
Принимая условия, что радиоактивность пород связана с присутствием только одного какого-либо радиоактивного элемента, суммарная удельная активность рассчитывается по формулам;
По урану
)А„
Ас-------------- —,------------------------------------------------------------------------ (8.10)
С ЛГЦ -100%
По торию
/• 1,43 • Ать
Ас---------------- (8.11)
С Кть-100%
По калию
/• 0,077 Ак
Аеш------ I------- (8.12)
С Кк ■ 100%
Пример. Рассмотрим расчет суммарной удельной активности естественных радионуклидов (Ас) в породах по данным гамма-каротажа, заимствованный авторами из «Временных методических указаний по радиационно-гигиенической оценке полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на месторождениях строительных материалов».
Измерение радиоактивности камня в скважине выполнялось аппаратом СРП-68-02. Интенсивность гамма-излучения пород (/) в скважине равна 25 мкР/ч. Учитывается величина аппаратурного пересчетного коэффициента для урана (АГи)-— 210 мкР/ч на 0.01%, тория (Кть) — 94,5 мкР/ч на 0,01% и калия—420“ 10~4 мкР/ч на 0,01% и значение радиоактивности 1 г радионуклида в Ки, равное для урана (Ли) в равновесии 3,4• 10~7 Ки/г, тория /4ТЬ) в равновесии —1.1 -10_ 7 Ки/г и калия (Ак) природного — 8.5 10"10 Ки/г.
Полагая, что радиоактивность пород обусловлена только каким-либо одним радионуклидом, величина Ас согласно формулам (8.10), (8.11) и (8.12) рассчитывается:
А) по урану
/Я 25-3,4-10"7
А =—:---------- =------------------ =4,0 пКи/г
АТ, 100% 210
----------------------------------- 100%
По торию
/• 1,43 • Ап 25-1,43-1,МО-7
А =------------- --------------------------------- =4,2 пКи/г
Кть ■ 100% 210
---------------------------------------- 100%
По калию
/• 0,077 Ак 25 0,077-8,5-10*10
А =------------- -------------------------------- = 3,9 пКи/г.
С АТ. ■ 100% 420-10~4
------------------------------------------- 100%
Таким образом, полученные значения Ас позволяют отнести камень с гамма-активностью по каротажу 25 мкР/ч к первому классу.
Попытки рассчитывать значения граничной интенсивности гамма - излучения стройматериалов второго, третьего и четвертого классов, а также суммарной удельной активности радионуклидов для пород с повышенной радиоактивностью успеха не приносят. Результаты являются приближенными и пригодны для использования лишь в комплексе с данными лабораторных исследований. Если же гамма-каротаж выявляет в скважине аномальные участки залежи с радиоактивностью пород, превышающей граничное значение гамма - активности стройматериалов первого класса, проводится количественная интерпретация по определению содержаний радиоактивных элементов в эквиваленте урана. В этих целях широко используется графический способ количественной интерпретации результатов гамма - каротажа, в основу которого положена зависимость
5=КЦ-СЦ-А, (8.13)
Где А — мощность интервала пород по стволу скважины, обогащенных радионуклидами, см; Си — средняя концентрация урана в породах аномального интервала, 0,01% урана; Ки — аппаратурный пересчетный коэффициент (мкР/ч) на 0,01% равновесного урана.
Средняя концентрация урана (%) в породах аномального участка вычисляется из выражения
С--йкгЬ*' 18,41
В масштабе 1:20—1:50 строится графическое изображение кривой гамма-каротажа, по которой графически определяется площадь аномалии и мощность аномального интервала. В зависимости от формы кривой гамма-активности пород мощности аномального интервала устанавливается различными способами. Существует несколько способов определения этой мощности, из которых считаем необходимым привести наиболее характерные случаи.
Одним из характерных случаев может быть аномалия локальной формы, связанная с единичным маломощным (до 0,4 м) телом, имеющим четкие контакты с вмещающими породами. Границы
Такого тела определяются, так называемым, способом (рис. 40).
На крылья аномалии выносят точкй А к В со значением гамма - излучения, Соответствующим максимальной интенсивности без фона
1 V
Вмещающих пород, то есть
Расстояние между этими точками и прямой, проведенной из максимума аномалии на ось глубин, соответствует значениям Zl и Z1,
Которые в сумме составляют Z^^. По специальным номограммам,
Приведенным в геофизических справочниках или инструкциях по гамма-каротажу, выбирают график, соответствующий конкретной плотности пород и диаметру скважины, после чего определяют точку
Пересечения величины Z-с выбранным графиком. Из этой точки
Проводят перпендикуляр на линию мощностей, по которой и определяется мощность изучаемого тела. Затем из точки С на оси глубин, соответствующей максимуму гамма-аномалии, в обе стороны откладывают отрезки, равные половине мощности, определенной по номограмме, как показано на рис. 40. В сумме оба отрезка характеризуют мощность тела.
Вторым характерным примером является аномалия с максимумом овальной формы, вызванная единичным телом с мощностью более
И
0,4 м, для определения границ которого применяется метод -/т„.
По этому методу, как показано на рис. 41, положение точек А и В на
Крыльях кривой соответствует В этом случае расстояние между
Точками соответствует мощности тела с повышенной радиоактивностью.
На практике часто встречаются случаи, когда в залежи полезного ископаемого имеется несколько близко расположенных тел, обогащенных радиоактивными элементами. В этом случае, как показано на рис. 42, положение точек А и В на крыльях диаграммы устанавливают
По краевым максимума на -/тах, а затем определяют общую мощность группы тел.
ИкР/ч
Рис. 40. Графнческое определение мощности маломощного тела, обогащенного |
Радионуклидами, способом Z-:
/т.. — максимальная интенсивность гамма - излучения; Л— мощность тела по стволу скважины; 5—площадь аномалии; А и В— точки на крыльях аномалии, в которых
Интенсивность гамма-излучения равна
О — О' — ось глубин; С—точка на оси глубин, соответствующая
И 7. і — полуширина аномалии на уровне
Рис. 41. Графическое определение мощности тела достаточной мощности, обогащенного радионуклидами, способом |
О—О' — ось глубин; /та, — максимальная интенсивность гамма-излучения; А и В— точки на крыльях аномалии, в которых
Л—мощность тела по стволу
Скважины; $—площадь аномалии
|
Рис. 42. Г рафнческое определение мощности близко расположенных радиоактивных тел по кривой сложного строения:
О—О' — ось глубин; /„, — интенсивность гамма-излучения в краевых максимумах аномалии: А и В—точки на внешних крыльях краевых максимумов. . 1 .
В которых I— - ; X—площадь анома
Лии; А — общая мощность радиоактивных тел по стволу скважины
В рассмотренных выше случаях определение мощности аномальных интервалов, как видно из рис. 40, 41, 42 площадь аномалий (заштрихованная на рисунках) ограничивается графиком гамма-каротажа, линиями нормального поля и границами интервала пород, обогащенных радионуклидами, и осью глубин.
Но для случая, когда в залежи полезного ископаемого имеется несколько близко расположенных тел, обогащенных радиоактивными элементами, существует способ определения их мощности по величине граничной интенсивности гамма-излучения стройматериалов первого класса. Этот способ целесообразнее всего применять при условии, когда плавная гамма-каротажная кривая, связанная группой тел, с постепенным уменьшением концентраций радиоактивных элементов к краевым частям аномальной зоны. Положение точек А и В, как показано на рис. 43, на графике определяют по величине граничной интенсивности гамма-излучения стройматериалов первого класса, установленной для конкретной аппаратуры, пользуясь табл. 8.11. Границы аномальной зоны определяются по проекциям на ось глубин из этих точек. Площадь аномалии в рассматриваемом варианте ограничивается графиком гамма-каротажа, границами интервала пород, обогащенных радионуклидами, и осью глубин. Установленную таким графическим способом мощность аномального тела и пересчитанную в необходимые параметры величину площади гамма - аномалии подставляют в расчетную формулу 8.14 и по ней вычисляют содержание урана (С„%) для определения Ас.
В качестве примера приведем определение суммарной удельной активности естественных радионуклидов (Лс) в породах при количественной интерпретации данных гамма-каротажа, заимствованное из «Временных методических указаний по радиационно-гигиенической оценке полезных ископаемых при производстве геологоразведочных работ на месторождениях строительных материалов».
Кривая записи аномального интервала при гамма-каротаже выполнена при помощи аппарата СРП-68-02. Масштаб записи по оси скважины 1:50, а по оси скоростей счета — в 1 см — 20 мкР/ч, как показано на рис. 44.
Содержание урана (%) рассчитываем по формуле (8.14).
Cu=100KuA'
Пользуясь табл. 8.9, находим значение аппаратурного пересчетного коэффициента по урану (Ки) для прибора СРП-68-02, которое равно 210 мкР/ч на 0,01%.
Мощность аномального интервала А, установленная способом
^Л«х (максимальной интенсивности), составляет 90 см.
Площадь гамма-аномалии S (см • мкР/ч), определяется следующим образом. Существующими способами (с помощью палетки или планиметра) подсчитываем площадь в границах замкнутого контура 256
Таблица 8.11
Журнал количественной интерпретации данных гамма-каротажа
Экспедиция Партия
|
|
|
|
|
Интервал
№ сква
Аномалии.
Жины и
М
Пп
Ее место
Положе
От
До
Ние
|
|
|
|
|
|
|
Дата ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Интерпретатор__________________________________________________________________________________________________
(фамилия, подпись)
Таблица 8.12
Журнал радиометрическою исследования керна
|
Рис. 44. Графическое определение мощности аномального интервала способом 1 ' |
|
Рис. 43. Графическое определение мощности близко расположенных радиоактивных тел но величине граничной интенсивности гамма-излучения стройматериалов первого класса: О — О' — ось глубин; А н В—точки на крыльях аномалии, определяющие общую мощность тел с заданной интенсивностью гамма-излучения: /—интенсивность гамма-излучения, соответствующая граничному значению радиоактивности стройматериалов первого класса; 5—площадь аномалии: А—Общая мощность тел по стволу скважин
2/““:
/ш, — интенсивность гамма-излучения: А и В — точки на крыльях аномалии, в которых
; О.— О'—ось глубин; А — мощность
Аномального интервала по стволу скважины; 5—площадь аномалии, ограниченная замкнутым контуром ОССАВОЕО' (заштрихована)
ОССАВйЕО' в см2 согласно рисунку 44. В рассматриваемом случае 5 составляет 9,22 см2. Учитывая масштаб по оси глубин и по оси скоростей счета, полученное значение переводят в сммкР/ч
5=9,22-50-20 = 9220.
Подставляя в формулу (8.14) цифровые значения 5, К„ и А, определяем содержание урана (Си) в аномальном интервале залежи полезного ископаемого.
Согласно формуле (8.2) определяем суммарную удельную активность радионуклидов по урану
|
|
3,4-10~7-10“ пКи= 16,46 пКи/г.
Пример. Для сравнения выполним расчет Ае по данным лабораторных анализов проб из аномального интервала, согласно выражению (8.4). Получено С„ = 0,0014%, Ст„ = 0,0049%, С. = 4,01%
/,,'ТШ5’3-4'10”'|0'!лКи/г+'-43Шх
Х 1,1 ■ 1(Г7 • 1012 пКи/г+ 0,077 -^-8,5 • КГ10 х
1Ци /о
ХЮ12 пКи/г= 1,4 • 10~э • 10“1 *3,4' 10-7 • 1012 пКи/г +
+1,43-4,9-10-3-10”* -1.1 • 10~71012 пКи/г +
+0,077 4,01 • 10“2 -8,5 • Ю'10 • 1012 пКи/г= 15,09 пКи/г.
Полученные значения суммарной удельной активности радионуклидов, равные 16,46 и 15,09 пКи/г, позволяют согласно табл. 8.4 отнести исследуемые горные породы ко второму классу.
Аномалии, выявленные гамма-каротажем, и производимые по ним расчеты отражаются в специальном журнале количественной интерпретации данных гамма-каротажа. Табл. 8.11 отражает требуемую форму журнала интерпретации.
Итоги интерпретации и исходные данные гамма-каротажа для интервалов с радиоактивностью, превышающей гамма-активность строительной облицовочной продукции первого класса, используются в комплексе с результатами лабораторных анализов проб керна на радиоактивные элементы. При опробовании выход керна по опробованным интервалам должен составлять не менее 80%. Само же опробование производится по отдельным скважинам с расчетом получения сведений о содержании радионуклидов в горных породах каждого литологического (петрографического) типа с различной степенью радиоактивности.
Установив соотношение значений радиоактивности, определенной по гамма-каротажу и данным лабораторных исследований, в геологических разрезах скважин выделяют интервалы горных пород с радиационными параметрами строительных материалов второго, третьего и четвертого классов.
В случае же невозможности полного охвата гамма-каротажем всего разреза по скважине, непрокаротированная часть его радиометрически обследуется по керну, но при этом измеряют также керн с прокаротированных интервалов для сравнения и увязки полученных данных с результатами гамма-каротажа. Радиометрическому изучению по керну скважин подвергаются аномальные участки, выявленные при гамма-каротаже и намечаемые к опробованию на радиоактивные элементы.
Радиометрическое изучение пород по керну выполняется любым высокочувствительным радиометром, чаще всего СРП-68-01. Измерения радиоактивности облицовочного камня начинаются с прослушивания в телефон частоты поступления импульсов при медленном перемещении датчика радиометра вдоль оси столбиков керна. Особая тщательность требуется при прослушивании керна аномальных участков, установленных по гамма-каротажу. Керн с повышенной радиоактивностью промеряют с двух противоположных сторон через 10 см по его оси при плотном прижатии к радиометру. При замерах
Обращают внимание даже на незначительные повышения радиоактивности. Радиоактивность пород по керну в 0,3585—0,4302 пА/кг на фоне 0,1434—0,2151 пА/кг считается аномальной.
Результаты радиометрического промера скважин заносятся в специальный журнал, форма которого приводится в табл. 8.12.
С учетом данных радиометрического промера на аномальных участках устанавливают места отбора проб керна для определения концентрации радиоактивных элементов. Значения радиоактивности пород по керну используются совместно с результатами гамма - каротажа для выделения в разрезе скважины облицовочного камня с радиационными характеристиками стройматериалов первого и последующих классов.
Эквивалентная концентрация (удельная активность) радионуклидов, мощность экспозиционной дозы гамма-излучения по гамма-каротажу и гамма-съемке, мощность тела, обогащенного радионуклидами, площади аномалии являются случайными величинами статистической совокупности, поэтому при их анализе целесообразнее всего использовать аппарат математической статистики и прежде всего среднего значения для определения простейших сводных характеристик распределения отмеченных количественных признаков по отдельности из зависимости
(8.15)
Среднее квадратическое отклонение наиболее вероятного значения признака о целесообразно определять из зависимости
(8.16)
При этом коэффициент вариации, т. е. относительной величины среднего квадратического отклонения отдельных измерений от величины среднего значения (%) можно вычислить по формуле
Для анализа одномерной статистической совокупности целесообразно строить гистограммы распределения случайных величин отдельно для каждого параметра. Так как распределение случайных величин для большинства месторождений близкое к нормальному, то для установления (обнаружения) корреляционной зависимости между двумя из них правомерным будет использование корреляционного анализа, включающего следующие практические приемы:
Построение корреляционного поля и составление корреляционных таблиц;
Вычисление коэффициентов корреляции по общепринятым в математической статистике формулам и составление уравнений зависимости.
Для установления степени пригодности камня к использованию на основании полученных данных проверяется условие соответствия породы нормам радиационной безопасности (НРБ-88), одобренных национальной комиссией по радиационной защите Минздрава Украины, по формуле
Где С., СТь, СКа — концентрация калия, тория и радия как продукта распада урана.
Радиационно-гигиенические требования к строительным материалам, а значит, и сырья, из которых они изготовлены, изложены в НРБ-88 и предусматривают разделение материалов на 5 классов в зависимости от эквивалентной концентрации радионуклидов (Сэ„:
I класс<10, II < 20, III <60, IV <100, У>100).
На основании данных радиационно-гигиенической оценки массива пород полезное ископаемое месторождения делится на классы и устанавливается область использования сырья.
Оставить комментарий