Geofizikai, földtani, bányászati, fluidumbányászati és környezetvédelmi Vándorgyűlés és kiállítás Pécs, Palatinus Szálló 2009. szeptember 24-26. Mélyfúrás-geofizikai eredmények a bátaapáti kutatásokban felszín alatti fúrások vizsgálata Szongoth Gábor (Geo-Log) ifj. Zilahi-S. László (ELGI, Geo-Log) Hegedűs Sándor (Geo-Log) Bevezetés A felszíni mérések során a lösz mellett a gránit jellemző tulajdonságait is megismertük, új eszközöket, akusztikus lyukfaltelevízió (BHTV), nagyérzékenységű áramlásmérő (HPF) alkalmaztunk a repedezett kőzetek vizsgálatához, komplex méréseket és kiértékeléseket végeztünk több ezer méter fúrásban. Alapvető adatokat és információkat szolgáltattunk a felszíni geofizika, a geológia, a tektonika, a hidrogeológia és a fúráskivitelezés számára. A munka második fázisa a felszín alatti tevékenység: vágathajtás a kijelölt tárolótér megközelítése érdekében, valamint a tárolótér kialakítása. Az e munkához kapcsolódó földtani-geofizikai munkáknál más elvárásokkal találkoztunk, itt elsősorban a kőzetek geotechnikai állapota a kérdéses, erről kell minél objektívebb, a vágathajtás tervezését segítő információkat szolgáltatni. Az előadás a Geo-Log ezen a területen végzett munkáját és érdekesebb eredményeit mutatja be. Szongoth Gábor 1
Tartalom műszerek felkészítése a felszín alatti munkákhoz földtani információk természetes gamma mérés repedések száma, települése akusztikus lyuktelevízió előzetes kőzettest-osztályozás (RMR, Q) elektromos és akusztikus mérés korrelációs lehetőségek közeli fúrások között vízbeáramlások helye hőmérséklet (és HPF) mérés fúrások térbeli elhelyezkedése ferdeség mérés EDZ vizsgálat optikai lyuktelevízió Szongoth Gábor 2
Felszín alatti objektumok Szongoth Gábor 3
A felszín alatti kutatásnál alkalmazott szondák Műszerek felkészítése a bányabeli mérésekre A felszín alatti közel vízszintes (-1-5 -os), 96 vagy 76 mm-es, vízzel telt magfúrásokban végzett mérések igen sok technikai kihívást jelentenek a műszerek és a munkavégzés szempontjából. Csak felsorolásszerűen leírunk néhány alapvető szempontot: az izotópos méréseket (sűrűség, neutron-porozitás) mellőzni kell a túlzott kockázat miatt, a mérőberendezést hordozó gépkocsinak min. Euro 4-es motorral és 4x4 meghajtással kell rendelkeznie, csörlőberendezést és a mélységmérést a vízszintes fúrásokhoz át kell alakítani, a szondák betolásához speciális gyorsan szerelhető rudazatot kell használni, minél vékonyabb lehetőleg 36-43 mm-es szondákat célszerű alkalmazni, a 3 karú lyukátmérő szondát át kell alakítani egykarúvá, merev törzsű (fém hullámcsapdás) akusztikus szondával kell mérni, nagyfelbontású hőmérséklet, differenciál hőmérséklet mérő szondát kell alkalmazni, BHTV speciális rugó és vízszintesen is mérő szonda szükséges, ferdeségmérés vízszintes közeli furatban, HPF speciális központosítás szükséges a pakkerek tökéletes zárása érdekében, a felszíni műszerek nem bányabeli (párás) körülményekre készültek, ezért meg kell óvni őket a páralecsapódás következményeitől. Szongoth Gábor 4
A leghosszabb (160 m-es) kutatófúrás Földtani/petrológiai információk A felszín alatti mérési összeállításban elsősorban a természetes gamma mérés érzékeny a kőzet típusokra. Nagyon jól elkülöníti az (aplit) teléreket; a plagioklász kis aktivitással, míg a kálium-földpát nagy aktivitással jelentkezik. Igen alacsony (20 µr/h) aktivitásúak a tektonizált zónák magjában lévő bontott, agyagosodott zónák. Ezt az ellenállásmérés is jól jelzi, az erősen töredezett gránitnál is alacsonyabb, 20 Ohmm alatti ellenállás értékekkel. A természetes gamma görbék szintjét három sávra osztottuk: magas (>50 µr/h), alacsony (<35 µr/h) szint, közepes a kettő között. A természetes gamma mérés jól jelzi a kőzettani változásokat a vékony telércsíkokat is, ezért nagyon jól használható a magok mélységegyeztetéséhez, az esetleges maghiányok pótlására, a kőzettani határok kijelölésére. Szongoth Gábor 5
Tektonikus zóna harántolása A fúrás kb. 57-62 m között egy erősen tektonikus zónát harántolt, aminek a közepe teljesen elagyagosodott. (A zónát több fúrásban is lehetett követni.) Az elagyagosodott zóna, a gránitra jellemző 25-40 µr/h természetes gamma szint helyett 20 µr/h alatti (agyagot jelző) értéket mért, és az ellenállás szelvény még az erősen töredezett gránitnál is alacsonyabb 20 Ohmm alatti értéket mutat. Az akusztikus felvételen szinte nincs is visszaérkező hullám, a kőzet mindent elnyel. Szongoth Gábor 6
Akusztikus lyuktelevíziós mérés közel vízszintes fúrásban A közel vízszintes fúrásban végzett akusztikus lyuktelevíziós (BHTV) mérésnél a felvétel elején jelentkező fehér, illetve piros kúp a fúrás szájánál lévő vízszintet jelzi. A mérés a következő információkat szolgáltatta: nagy pontosságú (72 v. 144 irányú) lyukátmérő mérés (ovalitás görbe is készíthető), dőlés és dőlésirány mérés; ebből határoztuk meg a fúrás tényleges irányát, a talp helyzetét, a fúrás pontjainak X, Y, Z koordinátáit, valamennyi repedés települését (dőlés, csapás), a repedés típusát (zárt, nyitott, félig nyitott, stb.), repedéssűrűség szelvény, átlag amplitúdó szelvény, repedésstatisztikák, repedés eloszlási (polár) diagramok. Szongoth Gábor 7
Kőzettest osztályozás I. Az elektromos és az akusztikus módszerek igen érzékenyek a harántolt kőzetek geotechnikai állapotára. A legegyszerűbben az elektromos mérésből (E40) adható meg a kőzetállapot előrejelzés (RMR, illetve Q típusú). Az ábrán látszik, hogy az akusztikus mérésből meghatározott Vp (longitudinális sebesség) görbe jól korrelál az elektromos méréssel, így az is felhasználható a kőzetállapot számszerű jellemzésére. Az elektromos mérés igen jól korrelál az akusztikus sebességgel, valamint a repedéssűrűséggel is (következő ábra), bár ezen mérések fizikai alapja eltérő. A mérésekből automatikusan meghatározott kőzetállapot besorolást manuálisan összevonjuk (figyelembe véve a reális fejtési fúráshosszokat), így kapjuk a szürke görbét. Az ábrán feltüntettük a magok alapján meghatározott kőzetosztályokat (RMR, Q). A görbéket összehasonlítva megállapítható, hogy egyezés a legtöbb esetben igen jó, egy kőzetosztályon belül van. Szongoth Gábor 8
Kőzettest osztályozás II. Egy másik fúrás mérése alapján végzett kőzettest osztályozás. Az alsó sávban az akusztikus lyuktelevíziós mérésből készített amplitúdó átlag görbét is feltüntettük. Látszik, hogy ez is jól korrelál az elektromos és a sebesség görbékkel, tehát hasonlóan jelzi a kőzet geotechnikai állapotát. Szongoth Gábor 9
Korreláció szondafúrások között A teljesszelvényű, 65 mm átmérőjű, 20-25 méter hosszú szondafúrásokban is végeztünk elektromos méréseket kis átmérőjű szondákkal. Az elektromos mérés alapján az RMR kőzettest osztályozást is elvégeztük, ezek az ábrán és a következő ábrán láthatóak. Ezekben a fúrásokban igen rossz volt a kőzet állapota (IV-V kőzetosztály). Csak egy mérés érte el a 23 m-es lyuktalpat, a többi elakadt (a lyuktisztítás ellenére is) 12-16 m között. A Bs-30-as fúrás 15-18 m között igen alacsony ellenállást (~20 ohmm) és rossz (0 körüli) RMR értéket jelez. Ez a szakasz a tektonizált zóna elagyagosodott magja, ami erős omlásveszélyt jelent, ezért különleges biztosítást igényel. Szongoth Gábor 10
Korreláció szondafúrások között Az ábrán látható, hogy a négy fúrás korrelációja a 2-2 egymás fölötti, kb. 1,5 méterre lévő fúrás között igen jó. A két fúráspár között is felfedezhető kapcsolat (a távolság 2,5 m), de kisebb mértékben. A görbék menete alapján a 30-as fúrásról átvihető a tektonizált zóna vastagsága (kb. 5 méter), a másik három fúrásra is, így a négy fúrásban végzett mérés alapján meghatározható a tektonikus zóna települése és kiterjedése. Szongoth Gábor 11
Vízbeáramlások kimutatása A nagy felbontású hőmérséklet és diff. hőmérséklet mérés általában jól jelzi a vízbeáramlások helyét, a mértéke azonban csak tág határok között határozható meg, különösen, ha a fúrás aljából nagyobb mennyiségű víz áramlik a fúrásba. Az ábrán látható, hogy a potenciális beáramlási helyek a töréses zónák széleinél vannak. Szongoth Gábor 12
Vízbeáramlások helyének és mértékének meghatározása Eddig egy felszín alatti fúrásban végeztünk HPF (hőimpulzus terjedési idő mérésén alapuló nagyfelbontású áramlás-) mérést. A mérés segítségével a többi (elektromos, akusztikus lyuktelevíziós) mérés figyelembevételével 1-2 m-es pontossággal meghatározható a beáramlások pontos helye, valamint mennyisége is. A beáramlás helye mindig egybeesik egy-egy jól meghatározható repedéssel, de ez nem feltétlenül tartozik egy jelentős tektonikus zónához (pl. 34 m-nél egy relatíve kis repedés ad beáramlást). Szongoth Gábor 13
Ferdeségmérés A 10 cm-es sűrűséggel mért (a BHTV-nél 4 mm mintavételezésű) ferdeségmérések adatait összevontuk (átlagoltuk) egy méterenként, ezekből meghatároztuk a fúrástengely koordinátáit (X, Y, Z), majd meghatároztuk a koordináták eltérését a tervezett és a fúrógép beállított irányától is. Szongoth Gábor 14
MGE, MHFT, OMBKE Vándorgyűlés és Optikai lyuktelevíziós felvétel, EDZ vizsgálat során Az EDZ (kitermeléssel megzavart zóna) vizsgálatára mélyült jellemzően pozitív, ezért száraz fúrásokban optikai lyuktelevíziós felvételeket készítettünk, amely segítségével meghatároztuk a torkrét beton vastagságát és a mechanikusan igénybe vett (összetört) zóna vastagságát. 1-5-ig terjedő skálán minősítettük az EDZ-t, a sötét foltok (törések, repedések) aránya alapján. Szongoth Gábor 15
Köszönöm a figyelmet! Az előadásban bemutatott ábrákon felhasznált adatok, eredmények az RHK Kft. által finanszírozott A Bátaapátiban létesítendő, a kis és közepes aktivitású radioaktív hulladékok végleges elhelyezésére szolgáló Nemzeti Radioaktív Hulladéktároló felszíni, illetve felszín alatti létesítmények beruházási munkáival kapcsolatosak. EDZ fúrások kitűzése Szongoth Gábor 16