Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 11 (спецвып.63)

МИР ГОРНОЙ КНИГИ

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Горного информационноаналитического
бюллетеня

Л.Х. ГИТИС – Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

Главный редактор

А.Б. ЖАБИН – Тульский ГУ

А.Б. МАКАРОВ – РГГРУ

А.А. АБРАМОВ

В.Н. АМИНОВ – Петрозаводский ГУ

В.А. АТРУШКЕВИЧ

Н.А. ГОЛУБЦОВ

Е.В. ДМИТРИЕВА

И.Ю. РАССКАЗОВ – ИГД ДВО РАН

– МГИ НИТУ МИСиС

– МГИ НИТУ МИСиС

– Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

Члены редколлегии

– Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

А.А. БАРЯХ – ГИ УрО РАН

В.Н. ЗАХАРОВ – ИПКОН РАН

В.Н. ОПАРИН – ИГД СО РАН

В.Л. ПЕТРОВ – МГИ НИТУ МИСиС

С.А. ЭПШТЕЙН – МГИ НИТУ МИСиС

В.Л. ШКУРАТНИК – МГИ НИТУ МИСиС

Д.Р. КАПЛУНОВ – ИПКОН РАН

В.А. КОВАЛЁВ – КузГТУ

М.В. КУРЛЕНЯ – ИГД Сибирского отд. РАНКузГТУ

ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ

MINING INFORMATIONAL
AND ANALYTICAL
BULLETIN
(SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL)

(НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ)

КАМЧАТКА-2

2015

СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 63

УДК 622

УДК 622

ББК 33

ББК 33

Коллектив
авторов, 2015

К18

К18

ISSN 0236-1493 (в пер.)

ISSN 0236-1493
Издательство «Горная книга», 2015

Издательство «Горная книга», 2015
Дизайн книги.

Камчатка-2: Горный информационно-аналитический бюллетень
(научно-технический журнал)
and anal tical
Mining Informational
y
bulletin scientific and ec nica journal . Специальный выпуск
.
(
t
h
l
)
63
32 с.
М.: Издательство «Горная книга».
2015.
.
№ 11
4

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным
для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124-94). Санисанитарным

сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
77.99.60.953.
№
Д.014367.12.14

тарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в

Представлены новые результаты исследований в области технологии комплексного освоения геотермальных ресурсов, разработки геотермальных
месторождений, а также тепловых и минеральных ресурсов близповерхностных очагов магматогенных геотермальных систем. Приведены результаты экспериментальных исследований бактериально-химического выщелачивания сульфидных медно-никелевых руд.
Для научных и инженерно-технических работников горнодобывающей
отрасли, аспирантов и студентов горных и геологических специальностей
вузов, а также специалистов в области освоения геотермальных систем,
разработки геотермальных месторождений и геотермальной энергетики.

ИЗДАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ
ПРИ СОДЕЙСТВИИ:

Инвестиционного фонда
поддержки горного книгоиздания,
проект ГИАБ-1
3011
5

Издательства Горная книга”,
“

© Ð.È. Ïàøêåâè÷, Å.Þ. Ïîïîâ,  
Å.Ã. Ñàâåëüåâ, Ð.À. Ðîìóøêåâè÷,  
Ê.À. Ïàâëîâ, 2015 
 
ÓÄÊ 536.2+536.631 
 
Ð.È. Ïàøêåâè÷, Å.Þ. Ïîïîâ, Å.Ã. Ñàâåëüåâ,  
Ð.À. Ðîìóøêåâè÷, Ê.À. Ïàâëîâ 

ÝÊÑÏÅÐÈÌÅÍÒÀËÜÍÛÅ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß ÒÅÏËÎÂÛÕ 
ÑÂÎÉÑÒ ÏÎÐÎÄ ÀÂÀ×ÈÍÑÊÎÉ ÃÅÎÒÅÐÌÀËÜÍÎÉ 
ÑÈÑÒÅÌÛ, ÊÀÌ×ÀÒÊÀ 

Ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé êîìïëåêñà òåïëîâûõ ñâîéñòâ (òåïëîïðîâîäíîñòü, îáúåìíàÿ òåïëîåìêîñòü, êîýôôèöèåíò òåïëîâîé àíèçîòðîïèè) îáðàçöîâ ïîðîä Àâà÷èíñêîé ãåîòåðìàëüíîé ñèñòåìû ïðè 
àòìîñôåðíûõ òåðìîáàðè÷åñêèõ óñëîâèÿõ â äâóõ ñîñòîÿíèÿõ íàñûùåíèÿ îáðàçöîâ: ñóõîì è âîäîíàñûùåííîì. 
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãîðíûå ïîðîäû, òåïëîïðîâîäíîñòü, îáúåìíàÿ òåïëîåìêîñòü, êîýôôèöèåíò òåïëîâîé àíèçîòðîïèè, ìåòîä îïòè÷åñêîãî 
ñêàíèðîâàíèÿ, Àâà÷èíñêàÿ ãåîòåðìàëüíàÿ ñèñòåìà. 
 
 
 
ïðåäåëåíèå çíà÷åíèé òåïëîâûõ ñâîéñòâ ïîðîä ãåîòåðìàëüíûõ ñèñòåì íåîáõîäèìî äëÿ îöåíêè òåïëîâûõ 
ðåñóðñîâ, à òàêæå äëÿ ïîëó÷åíèÿ äîñòîâåðíûõ ðåçóëüòàòîâ 
òåðìîãèäðîäèíàìè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ãåîòåðìàëüíûõ ìåñòîðîæäåíèé [1, 2]. Ðàíåå â [2] áûëè ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû 
èçìåðåíèé òåïëîâûõ ñâîéñòâ ïîðîä ãåîòåðìàëüíûõ ìåñòîðîæäåíèé Êàì÷àòêè ïðè íîðìàëüíûõ è ïëàñòîâûõ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ 
óñëîâèÿõ ïî ìåòîäàì [3] è [4]. Â äàííîé ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû 
ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé òåïëîâûõ ñâîéñòâ îáðàçöîâ ïîðîä Àâà÷èíñêîé ãåîòåðìàëüíîé ñèñòåìû íà Êàì÷àòêå, êàê â ñóõîì, òàê è 
â âîäîíàñûùåííîì ñîñòîÿíèÿõ, ïðè àòìîñôåðíûõ òåðìîáàðè÷åñêèõ óñëîâèÿõ. Èññëåäîâàíû îáðàçöû êåðíà ïîðîä, ïîëó÷åííûå 
ïðè áóðåíèè òåðìîìåòðè÷åñêèõ ñêâàæèí â þæíîé ÷àñòè Àâà÷èíñêîé ãåîòåðìàëüíîé ñèñòåìû [5]. Èçìåðåíèÿ áûëè âûïîëíåíû 
íà ñîâðåìåííîé àïïàðàòóðíî-ìåòîäè÷åñêîé áàçå [6]. 
Äëÿ èçìåðåíèé òåïëîïðîâîäíîñòè, òåìïåðàòóðîïðîâîäíîñòè è îáúåìíîé òåïëîåìêîñòè âîäîíàñûùåííûõ è ñóõèõ îáðàçöîâ ïîðîä ïðè àòìîñôåðíûõ óñëîâèÿõ ïðèìåíÿëñÿ íåðàçðóøàþùèé, áåñêîíòàêòíûé, ïðåöèçèîííûé ìåòîä îïòè÷åñêîãî 
ñêàíèðîâàíèÿ [4, 7]. 

Î

Ìåòîä îïòè÷åñêîãî ñêàíèðîâàíèÿ ïîçâîëÿåò îïðåäåëÿòü 
ãëàâíûå çíà÷åíèÿ òåíçîðà òåïëîïðîâîäíîñòè , òåìïåðàòóðîïðîâîäíîñòè à, êîýôôèöèåíò òåïëîâîé àíèçîòðîïèè Ê è îáúåìíóþ òåïëîåìêîñòü Ñ, è ñòåïåíü òåïëîâîé íåîäíîðîäíîñòè β 
(ïðåäñòàâëÿþùóþ ñîáîé êîýôôèöèåíò âàðèàöèè òåïëîïðîâîäíîñòè âäîëü ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ) ãîðíûõ ïîðîä íåïîñðåäñòâåííî íà ïîëíîðàçìåðíîì èëè ñòàíäàðòíîì êåðíå. 
Ïðèíöèï ìåòîäà îïòè÷åñêîãî ñêàíèðîâàíèÿ îñíîâàí íà íàãðåâå ïëîñêîé èëè öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè èçó÷àåìîãî 
îáðàçöà êîíöåíòðèðîâàííûì èñòî÷íèêîì òåïëîâîé ýíåðãèè è 
ðåãèñòðàöèè òåìïåðàòóðû íàãðåâàåìîé ïîâåðõíîñòè èíôðàêðàñíûìè äàò÷èêàìè òåìïåðàòóðû, äâèãàþùèìèñÿ âìåñòå ñ èñòî÷íèêîì íàãðåâà îòíîñèòåëüíî èçó÷àåìûõ îáðàçöîâ ïîðîä ñ 
îäèíàêîâîé è ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ [4, 7]. 
Ìåòîä èçìåðåíèé ðåàëèçîâàí â ëàáîðàòîðíîé óñòàíîâêå 
îïòè÷åñêîãî ñêàíèðîâàíèÿ äëÿ èçìåðåíèé íà ïîëíîðàçìåðíîì 
êåðíå è øòóôíûõ îáðàçöàõ [6]. 
Ïåðåä èçìåðåíèÿìè òåïëîâûõ ñâîéñòâ îáðàçöû ðàñïèëèâàëèñü ñ öåëüþ ïîäãîòîâêè ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè è âûñóøèâàëèñü 
ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå â òå÷åíèå 15 äíåé. Ïîñëå èçìåðåíèé íà îáðàçöàõ â ñóõîì ñîñòîÿíèè, ïåðåä ïîñëåäóþùèìè èçìåðåíèÿìè, îáðàçöû íàñûùàëèñü äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé ñ 
äîáàâëåíèåì ñîëè NaCl (18 ã/ë) ïîä âàêóóìîì â ñîîòâåòñòâèè ñ 
ÃÎÑÒ 26450.1–85 [8]. 
 õîäå òåïëîôèçè÷åñêèõ èçìåðåíèé äëÿ êàæäîãî îáðàçöà 
ñòàíäàðòíîãî êåðíà îïðåäåëÿëèñü: 

 òåïëîïðîâîäíîñòü // âäîëü ëèíèè ïàðàëëåëüíîé íàïðàâ
ëåíèþ âûáóðèâàíèÿ êåðíà (ëèíèÿ 1); 

 òåïëîïðîâîäíîñòü  â íàïðàâëåíèè ïåðïåíäèêóëÿðíîì 

íàïðàâëåíèþ âûáóðèâàíèÿ êåðíà (ëèíèÿ 2); 

 îáúåìíàÿ òåïëîåìêîñòü Ñ; 
 êîýôôèöèåíò òåïëîâîé íåîäíîðîäíîñòè β// âäîëü ëèíèè 1; 
 êîýôôèöèåíò òåïëîâîé íåîäíîðîäíîñòè β âäîëü ëèíèè 2; 
 êîýôôèöèåíò òåïëîâîé àíèçîòðîïèè Ê. 
Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü íà ïëîñêèõ ïîâåðõíîñòÿõ îáðàçöîâ ïî äâóì âçàèìíî-ïåðïåíäèêóëÿðíûì íàïðàâëåíèÿì. Îäíà 
ëèíèÿ ñîâïàäàëà ñ íàïðàâëåíèåì îñè êåðíà, äðóãàÿ – ïåðïåíäèêóëÿðíà ê îñè êåðíà. Ñêàíèðîâàíèå âäîëü äâóõ âçàèìíî

ïåðïåíäèêóëÿðíûõ íàïðàâëåíèé ïðèìåíÿëè äëÿ îõâàòà áîëüøåãî îáúåìà èçó÷àåìûõ îáðàçöîâ è ïîëó÷åíèÿ áîëåå ïðåäñòàâèòåëüíûõ ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé, à òàêæå äëÿ îöåíêè àíèçîòðîïèè. 
Îöåíêà àíèçîòðîïèè è îïðåäåëåíèå ãëàâíûõ çíà÷åíèé òåíçîðà òåïëîïðîâîäíîñòè ïðîâîäèëèñü äëÿ îáðàçöîâ, íà êîòîðûõ 
áûëî âîçìîæíî îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå âûáóðèâàíèÿ êåðíà 
èëè âûäåëèòü âèçóàëüíî íàïðàâëåíèå îðèåíòèðîâàííîé òðåùèíîâàòîñòè/ïîðèñòîñòè. Îïðåäåëåíèå ïîðèñòîñòè îáðàçöîâ 
ïðîâîäèëîñü âåñîâûì ìåòîäîì ïî ÃÎÑÒ 26450.1–85 [8]. 
Ïîëíàÿ ïîãðåøíîñòü îäíîêðàòíîãî èçìåðåíèÿ ñîñòàâëÿëà 
±3,5 % äëÿ òåïëîïðîâîäíîñòè è ±6 % äëÿ îáúåìíîé òåïëîåìêîñòè (äëÿ äîâåðèòåëüíîé âåðîÿòíîñòè 0,95). 
Âîñåìü îáðàçöîâ êîëëåêöèè áûëè ðàñïèëåíû òàêèì îáðàçîì, ÷òî óäàëîñü ïðîâåñòè èçìåðåíèÿ íà äâóõ ïîëó÷èâøèõñÿ 
÷àñòÿõ îáðàçöà. Ëàáîðàòîðíûå íîìåðà ýòèõ îáðàçöîâ ñîäåðæàò 
â íîìåðå îáîçíà÷åíèå «_1», òàáë. 1. Òàêèì îáðàçîì, îáùåå êîëè÷åñòâî îáðàçöîâ ñîñòàâèëî 57. 
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè ïî òåïëîâîé àíèçîòðîïèè 
ïëîñêîñòü ðàçðåçà âûáèðàëàñü òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îíà áûëà 
ïàðàëëåëüíà öèëèíäðè÷åñêîé îáðàçóþùåé êåðíà.  ñëó÷àå íåâîçìîæíîñòè îïðåäåëåíèÿ îðèåíòàöèè îáðàçöà ïî îáðàçóþùåé 
èëè ïî íàïëàñòîâàíèþ, ïëîñêîñòü ðàñïèëèâàíèÿ âûáèðàëàñü òàê, 
÷òîáû ïîëó÷èòü ìàêñèìàëüíî âîçìîæíóþ ïëîùàäü äëÿ ïðîâåäåíèÿ èçìåðåíèé. Äëÿ îáðàçöîâ áåç îïðåäåëåííîé ïðîñòðàíñòâåííîé îðèåíòàöèè òåïëîâàÿ àíèçîòðîïèÿ íå îöåíèâàëàñü. 
Äëÿ îáðàçöîâ, ãäå íå óäàëîñü îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå âûáóðèâàíèÿ èëè òðåùèíîâàòîñòè, äâå âçàèìíîïåðïåíäèêóëÿðíûå 
ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ âûáèðàëèñü èç óñëîâèÿ èõ ìàêñèìàëüíîé 
äëèíû. 
Íà ðèñ. 1 ïðèâåäåí ïðîôèëü òåïëîïðîâîäíîñòè äëÿ îäíîãî 
îáðàçöà ñ êîýôôèöèåíòîì íåîäíîðîäíîñòè, ïîëó÷åííûì â õîäå èçìåðåíèé â ñóõîì ñîñòîÿíèè. 
×àñòü èçìåðåíèé áûëà ïðîâåäåíà íà îáðàçöàõ (12 øò.) ñ 
ëèíåéíûìè ðàçìåðàìè ìåíåå 40 ìì â äëèíó è øèðèíó, íå ñîîòâåòñòâóþùèì òðåáîâàíèÿì îáîðóäîâàíèÿ ê ðàçìåðàì îáðàçöîâ, 
ò.å. îáðàçöû áûëè íà 4—7 ìì ìåíüøå òðåáóåìûõ ðàçìåðîâ 
(òàáë. 1). Èçìåðåíèÿ íà ýòèõ îáðàçöàõ áûëè ïðîâåäåíû äëÿ ïîëó÷åíèÿ áîëåå ïîëíîé èíôîðìàöèè ïî òåïëîâûì ñâîéñòâàì  

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0
10
20
30
40
50

Теплопроводность, Вт/(м.К)

Расстояние, мм

β = 0,29

 
Ðèñ. 1. Ïðîôèëü òåïëîïðîâîäíîñòè äëÿ îáðàçöà № 81 â ñóõîì ñîñòîÿíèè. Ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ – ëèíèÿ ñêàíèðîâàíèÿ 
 
îáðàçöîâ êîëëåêöèè. Ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé òåïëîïðîâîäíîñòè è îáúåìíîé òåïëîåìêîñòè, ñâÿçàííûå ñ íåáîëüøèìè ðàçìåðàìè îáðàçöà, îöåíèâàþòñÿ â 6–7 % â ñòîðîíó çàíèæåíèÿ ðåçóëüòàòîâ. 
Îáùåå êîëè÷åñòâî îáðàçöîâ, äëÿ êîòîðûõ áûëî îïðåäåëåíî íàïðàâëåíèå âûáóðèâàíèÿ êåðíà ñîñòàâèëî 31 øò. Äëÿ íèõ 
áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ðàçíèöà ìåæäó çíà÷åíèÿìè òåïëîïðîâîäíîñòè, èçìåðåííûìè â ñóõîì ñîñòîÿíèè ïî äâóì âçàèìíîïåðïåíäèêóëÿðíûì íàïðàâëåíèÿì, îáóñëîâëåíà ñóùåñòâåííîé 
íåîäíîðîäíîñòüþ îáðàçöîâ êîëëåêöèè. Íàëè÷èå íåçíà÷èòåëüíîé òåïëîâîé àíèçîòðîïèè îáíàðóæåíî íà øåñòè îáðàçöàõ – 
ëàáîðàòîðíûå íîìåðà 27, 31, 32, 33, 48. Ñîïîñòàâëåíèå ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé äëÿ ñóõèõ è âîäîíàñûùåííûõ îáðàçöîâ 
ïîêàçàëî, ÷òî âîäîíàñûùåíèå îáðàçöîâ ïðèâåëî ê óìåíüøåíèþ 
êîýôôèöèåíòà àíèçîòðîïèè, ÷òî ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä î 
òîì, ÷òî àíèçîòðîïèÿ ïîðîä îáóñëîâëåíà, ãëàâíûì îáðàçîì, 
îðèåíòèðîâàííîé ìèêðîòðåùèííîâàòîñòüþ. 
 òàáë. 1 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé. Äëÿ èçîòðîïíûõ îáðàçöîâ ïðîâîäèëîñü óñðåäíåíèå çíà÷åíèé êîýôôèöèåíòà òåïëîïðîâîäíîñòè ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé âäîëü äâóõ ëèíèé ñêàíèðîâàíèÿ (1 è 2).