22
ГКЗ 5-6 ' 2017
3.2. Използване на топлинна инфрачервена снимка за
търсене на полезни изкопаеми и природни
богатства (геотермални източници)
Преките методи за търсене на полезни изкопаеми често се основават първо на откриване на микроелементи или техни съединения в атмосферата, и на второ място - идентифициране на топлинни аномалии, свързани с отлагания на въглеводороди и сулфиди. Над въглеводородния топлинен поток предизвикан от жизнената дейност на бактерии и други микроорганизми, излизащи на повърхността, се образуват положителни топлинни аномалии. Подобни структури могат да бъдат открити в инфрачервения и радиотоплинния диапазон с помощта на високочувствителни датчици, монтирани върху летателни апарати. Този принцип се използва и при търсене на сулфидни находища. Спектрометричното заснемане обикновено се прави в комбинация с инфрачервено и радиотоплинно заснемане. Растенията, които растат върху земната повърхност над определени типове находища на полезни изкопаеми, например находища на мед, съдържат в листата си повишено количество мед. Участъците с такава растителност при топлинната снимка изглеждат като топлинни аномалии. Топлинните космически снимки с ниска и средна разделителна способност не могат да засекат геотермални аномалии с малка амплитуда, непряко свързани с отлагания на залежи на въглеводороди. Анализът, изготвен от дистанционни геотермални карти, позволява откриването на кинематичните и морфологичните особености на дълбочинни деформации за сметка на идентифицирането на геотермaлни аномалии с различна морфология, привързани към дизюнктивни нарушения и зони на напуканост. Комплексният анализ на такива карти и цялата геоложка и геофизична информация за дадена територия позволява извършването на нефто-газодобивно райониране на перспективни територии за възлагане на детайлни проучвателни дейности. Описани са примери за използване на геотермално дребномащабно картографиране при изпълнение на дейности по тектонско и нефто-газодобивно райониране на територии с идентифицирани перспективни структури и участъци за Байкитската нефтогазоносна област (http://gis-lab.info). Там изследванията са изпълнени от специалисти на ВостСибНИИГГиМС и Института по геохимия при СО РАН (Иркутск) [1].
Други жизненоважни и животоспасяващи приложения на топлинните изображения са свързани с откриване на скрити опасности в мините, като например самозапалване на въглищните пластове, висока степен на акумулиране и внезапно изтичане на вода (водни прориви) в подземен рудник, възникване и развитие на свлачища при открития добив. Технологията, използваща топлинни инфрачервени изображения, е много полезна за предотвратяването на минни аварии и катастрофи при осигуряване на безопасността на работещите и т.н.
3.3. Откриване на самозапалващи се въглища
Подземните пожари при разработване на въглищните пластове са много по-опасни от надземните, те причиняват големи щети и застрашават живота на работниците. При тях се получават отровни газове и се отделят огромни количества въглероден окис. Причините за възникване на руднични пожари могат да бъдат най-различни – от външни източници до действието на различни физико-химични процеси в нарушената въглищна маса. Последствията могат да бъдат: образуване на задушлива среда с много отровни газове, експлозии, масови обрушвания и др., които могат да доведат до значителен брой жертви. Затова откриването на горящи въглищни породи е много важно за предотвратяването на гореописаните аварии и щети, които могат да причинят. Прилагайки технология, използваща инфрачервени топлинни изображения, може да се определи температурното разпределение на въглищните складове (депа) и ефективно да се откриват самозапалващи се въглища [4], както и откриване и картографиране на въглищните пожари и тяхното разпространение, особено в неизследвани райони [6].
Мулти-времевите нощни спътникови или въздушни топлинни данни с по-висока пространствена разделителна способност могат да бъдат по-полезни и да генерират по-точни резултати в сравнение с данните, получени през деня, защото те не са засегнати от слънчевата радиация и топографските ефекти или те са незначителни. А контрастът между топлинната аномалия и фона е сравнително висок и видим, което е полезно при добива на въглища за извличане на информация, свързана с възникването на пожари.
3.4. Разкриване на зони с повишен скален натиск в подземен рудник
Серия проведени експерименти показват, че когато скалата е в напрегнато състояние, инфрачервената температурна радиация на скалната повърхност варира. В зоната с повишен скален натиск радиационната температура е по-висока. Когато скалният масив е в напрегнато състояние, ивицата с висока температурна аномалия е ориентирана по протежение на повърхнината на срязване, а ивицата на ниска температурна аномалия е по протежение на напреженията на опън.
При използването на инфрачервени снимки в галерия/тунел в подземен рудник е установено, че в областта на предпазния стълб (целика), напреженията (вътрешните усилия) в горната им част са по-големи отколкото в околното пространство. В тази област температурата е по-висока отколкото в околното пространство в скалния масив. Това позволява да се използват топлинни изображения, за да се открият тези зони, което е много важно за предотвратяване на внезапни обрушвания, скални удари и др., явяващи се потенциална опасност за злополуки. Освен това пропадането на неукрепени скални блокове в минни изработки и тунели често довежда до нараняване на работниците, така че топлинните инфрачервени изображения могат да се използват за откриването им, тъй като температурата на разхлабените скални блокове е по-ниска от тази на плътния масив, а границите им се открояват по-ясно на топлинното изображение, отколкото на цветното. Това дава основание да се използват топлинните изображения за откриване на разхлабени скални блокове, с което може да се предотвратят фатални последствия от пропадания и обрушвания в подземни минни изработки и тунели [1].
Фиг. 4. Топлинно и цветно изображение на предпазен
стълб (целик) в подземен рудник