اکتشافات ژئوفیزیکی زغال سنگ

پیمایش های ژئوفیزیکی در سطح زمین و حفر چاه ،گمانه،ترانشه و نمونه گیری از محل آن ها می تواند اطلاعات لازم در مورد یک نهشته زغال سنگ ، کیفیت آن، انواع سنگ های رسوبی همراه زغال سنگ ها و ویژگی های ساختاری برای ارزیابی ذخیره معدن و طراحی روش مناسب استخراج زغال سنگ ها را فراهم سازد.

کاربرد روش های ژئوفیزیکی در اکتشافات زغال سنگ ها به خصوص در پیدا کردن دنباله لایه های زغال سنگی در زیر زمین رواج فراوان دارد .از ابزار های ژئوفیزیکی بویژه در چاه های حفاری شده در زغال سنگ برای شناسایی ضخامت ، امتداد  و حتی کیفیت زغال ها استفاده می شود این روش به لاگ های ژئوفیزیکی معروف است.

روش های ژئوفیزیکی متداول مورد استفاده در اکتشافات زغال سنگ ها شامل روش های مقاومت سنجی ، پتانسیل القایی ،اشعه گاما –گاما (چگالی کلی)، چگالی نوترونی و رسانایی الکتریکی (ژئوالکتریک)است.

بویژه کاربرد این روش ها موقعی ضروری است که در مغزه گیری از محل حفاری های اتلاف مغزه وجود داشته باشد و یا امتداد لایه ها مشخص نباشد مثلا برای پیدا کردن دنباله لایه های زغال سنگ در کانسار پروده(حوضه زغال دار طبس) که توسط ابرفت ها ی ضخیم پوشیده شده است از روش ژئوالکتریک استفاده شد و سپس جهت شناسایی نهایی در محل حفاری صورت گرفت.

با استفاده از روش چاه پیمایی میزان تغییرات اشعه گاما (مثل روش گاما-گاما) و میزان چگالی لایه های رسوبی اندازه گیری می شود.

معمولا چگالی زغال سنگ از لایه های رسوبی دیگر کمتر است با استفاده از این ویژگی ها لایه های زغال سنگ در بین لایه های رسوبی دیگر مثل ماسه سنگ ،دلومیت، آهک و شیل و … شناسایی میشوند حتی با روش های ژئوفیزیمی میتوان لایه های زغال دار لیگنیت را از لایه های زغال سنگ های سیاه جدا کرد.

با توجه به این اندازه گیری ها هم چنین میتوان تداوم لایه ها و مقادیری مثل درصد خاکستر ،درصد کربن ،درصد رطوبت و مقدار کالری موجود در زغال سنگ ها را به صورت نیمه کمی معین نمود.

 -روش اندازه گیری پرتوهای گاما

معمولا از عناصر پرتوزایی مثل پتاسیم ،اورانیوم و توریوم سه اشعه α ،β و γ تولید می شود.

اشعه الفا قدرت نفوذ خیلی کمی دارد .اشعه بتا طول عمر بسیار کوتاه دارد و تقریبا غیر قابل اندازه گیری است.

اشعه گاما هم قدرت نفوذ زیاد و هم طول عمر کافی دارد.بدین دلیل از این اشعه برای شناسایی لایه های زغال سنگ که حاوی این عناصر پرتوزا به مقدار کافی

هستند ،استفاده می شود.

براساس آن که به چه روشی اشعه گاما را اندازه گیری نماییم روش های متعددی وجود یکی از روش ها  آن است که یک لوله همراهگیرنده اشعه در داخل زمین نرم

فرو می شود و سپس اشعه های پرتوزای داخل خاک یا رسوبات پوشاننده زغال سنگ ها توسط دستگاه اندازه گیری می شود.

الف-روش اندازه گیری پرتوی گاما ی طبیعی

در این روش پرتوهای گامای طبیعی منتشر شده از ایزوتوپ های اورانیوم ، توریوم و پتاسیم موجود در زغال سنگ های یک لایه رسوبی اندازه گیری می شوند.

معمولا زغال سنگ هایی مثل لیگنیت دارای مقداری اورانیوم هستند .گاهی هم سنگ های مجاور زغال سنگ ها دارای مقادیر زیادی رس غنی از پتاسیم و اورانیوم

هستند.زمانی نیز در اثر رسوب آب های زیرزمینی حاوی اورانیوم و رادیوم در لایه های زغال سنگ این پدیده پرتوزایی دیده می شود.این عناصر پرتوزا به مرور از خود

پرتوهای گامای طبیعی منتشر می سازند که با اندازه گیری این پرتوها می توان لایه های زغال دار را شناسایی کرد.

ب-روش چگالی گاما-گاما

روش چگالی گاما-گاما به روش چگالی کلی یا الکترون القایی نیز معروف است.در این روش بوسیله یک دستگگاه داخل چاه حفاری شده در لایه های زغال الکترون القایی فرستاده می شود.

در اثر واکنش الکترون های مصنوعی القایی با عناصر پرتوزا عنصر پتاسیم پرتوهای گاما تولید می شوند.معمولا پتاسیم در کانی های رسی (بویژه ارژیلیت)فلدسپار و میکا بصورت ناخالصی همراه زغال سنگ وجود دارد  در این صورت علاوه بر زغال سنگ حتی مواد دربرگیرنده گمانه های حفر شده نیز شناسایی می شوند.معمولا سنگ های متخلخل حاوی اجزای سبک نظیر زغال سنگ و لیگنیت در نمودار گاما-گاما چگالی ظاهری پایینی دارند. به این دلیل می توان از این نمودارها برای تعیین ضخامت و ساختار لایه های زغال سنگ استفاده کرد.

چ-روش چگالی نوترونی

روش چگالی نوترونی یا نوترون القایی شامل اندازه گیری هایی شبیه به سنجش چگالی کلی (روش گاما-گاما)است،با این تفاوت که در این روش به جای الکترون القایی توسط یک دستگاه نوترونی ،جریانی از نوترون های پر انرژی در داخل گمانه اکنشافی منتشر می شود .

این نوترون های پر انرژی با اتم های هیدروژن موجود در لایه های رسوبی گمانه واکنش انجام می دهند.

از انجا که زغال سنگ جسمی متخلخل و غنی از آب(هیدروژن)است،در نتیجه کاربرد روش چگالی نوترونی یک شاخص تخلخل بر روی نمودار های نوترونی را می توان مشاهده کرد همچنین با این روش درصد رطوبت زغال سنگ را می توان شناسایی کرد.