Факторы, определяющие удельное электрическое сопротивление горных пород и руд

Практическое использование параметров пористости, трещиноватости и влажности горных пород для определения величины их удельного электрического сопротивления.

Цель работы – Закрепление знаний об основах теории электропроводности вещества и факторах, определяющих удельное электрическое сопротивление горных пород и руд и приобретения навыков оценки величины удельного электрического сопротивления слабосвязанных пород по их параметрампористости, трещиноватости и влажности.

 

Задачи лабораторной работы:

1. На основе приведенных теоретических сведений и представленных зависимостей между удельным электрическим сопротивлением горных пород и величин параметров  пористости, трещиноватости и влажности определить величину удельного электрического сопротивления горных пород.

2. По результатам работы составляется отчет, в котором содержатся цели и задачи выполненной работы, основные теоретические сведения, ход решения поставленной задачи, результаты, полученные в процессе выполнения, их анализ и ответы на поставленные вопросы.

 

Теоретические сведения

Удельное электрическое сопротивление (УЭС), измеряемое в омметрах (Ом*м),

определяется по фор­муле:

где R – сопротивление проводника или горной породы в омах, s — площадь поперечного се­чения горной породы в кв. метрах, и l – длина ее в метрах.

Если s и l выбрать равными единице, то r будет численно равна R, т.е. сопротивлению образца этой породы, имеюще­го форму куба с ребром в 1 м, выраженному в омметрах (ом*м). Иногда r выражают в омсантиметрах (1 ом м = 100 ом см).

 

УЭС характеризует способность пород оказывать электрическое сопротивление прохождению тока и является наиболее универсальным электромагнитным свойством. Оно меняется в горных породах и рудах в очень широких пределах: от 10^-3 до 10¹⁵ Ом*м.

 Величина обратная  называется электропроводностью и измеряется в сименсах на метр (См / м).

Поскольку горные породы представляют собой, за небольшим исключением, совокупность трех фаз – твердого вещества, жидкос­ти и газа, механизм электропроводности их является суммарным, включающим электронную, ионную и смешанную проводимости. Вместе с этим у каждой конкретной горной породы обычно доми­нирует какой-то один тип электропроводности, чаще ионный.

По электропроводности все множество минералов можно разделить на три группы: а) минералы-проводники, б) мине­ралы-полупроводники и в) минералы-непроводники (диэлектрики).

Факторы, определяющие удельное электрическое сопротивление горных пород и                              руд.

Величина и тип электропроводности горных пород определя­ются рядом факторов, решающими среди которых являются:

1.  электрические свойств минералов, слагающих твердый скелет породы;

2.  электрические свойств жидкостей и газов, заполняющих поры горных пород;

3.  влажность породы;

4. пористость;

5. структура породы, т. е. формы и взаимного расположения пор и минерального скелета породы;

 6.  характера процессов, происходящих в пограничных между твердой и жидкой фазой областях;

 7. температура;

 8. давление, которое испытывает порода;

 9. степени метаморфизма и др

3.   Теоретические и экспериментальные зависимости между параметрами пористости трещиноватости, водонасыщенности и удельным электрическим сопротивлением пород.

При инженерно-геологических и гидрогеологических изысканиях возникает необходимость определения пористости, трещиноватости и влажности горных пород. Теоретические и экспериментальные исследования позволили установить связь между этими параметрами и удельным электрическим сопротивлением пород. Эти же связи можно использовать и для определения УЭС пород, по известному параметру пористости и тещиноватости.