о цифровой модели угольного месторождения в кузбассе в ГГИС Micromine
о цифровой модели угольного месторождения в кузбассе в ГГИС Micromine
Аннотация
Проанализирован отечественный опыт создания цифровых моделей на различных месторождениях полезных ископаемых и установлена их востребованность. Отмечен низкий уровень их использования для решения всего комплекса задач при освоении угольных месторождений. Целью исследований является разработка методики реализация создания цифровой модели угольного месторождения в Кузбассе в горно-геологической информационной системе Micromine, функциональные возможности которой нацелены на обеспечение такого комплекса задач. Реализованы новые принципы создания цифровой модели угольного месторождения, включающие многократность использования информации и многоаспектность применения результатов моделирования, как его освоение, а также подготовку специалистов геологического профиля.
1. Введение
Цифровые модели месторождений полезных ископаемых и применение геоинформационных систем для их создания – это новая, но достаточно изученная проблема в отечественной и зарубежной литературе , , , . Обширен спектр программного обеспечения, исследуемых месторождений и решаемых задач , , , . Большое число публикаций посвящено процессам моделирования , , , , непосредственному моделированию рудных месторождений , , коренных месторождений алмазов . В работах и рассматриваются алгоритмы проектирования карьеров в горнодобывающем производстве и методики среднесрочного планирования подземных горных работ. Проводится моделирование с целью проектирования экологически сбалансированного освоения техногенных месторождений на основе отходов обогащения . В последние годы появляется все больше работ по пластовым месторождениям , , в том числе по угольным , .
Важность и востребованность разработки теории создания цифровых моделей угольных месторождений в Кузнецком угольном бассейне (Кузбассе) обусловлена чрезвычайно большим объёмом разнородной информации, который мало изучен и слабо обобщён. По мнению авторов, в существующем традиционном подходе создания цифровых моделей угольных месторождений в Кузбассе, нацеленном на геологическое обеспечение освоение недр, еще не доминируют фундаментальные постулаты теории информации , . На горнопромышленных предприятиях Кузбасса, а также в проектных организациях необходимо развивать комплексный подход, включающий технологии цифрового моделирования угольных месторождений, нацеленный не только на их геологическое обеспечение, но и являющийся составной частью планирования рационального освоения недр, что возможно обеспечить в настоящее при современном уровне развития науки, техники и технологий. Поэтому требуется разработка нового методологического подхода и новых принципов к созданию цифровых моделей угольных месторождений, обеспечивающих многократность использования информации и многоаспектность применения результатов моделирования, что является важной научной задачей. Целью исследования является разработка методики реализация создания цифровой модели угольного месторождения в Кузбассе в горно-геологической информационной системе (ГГИС) Micromine. Авторы считают, что ГГИС Micromine является одним из инструментов решения этой научной задачи. Следовательно, тема исследований актуальна и имеет научный и практический интерес.
2. Материалы и методы исследования
С помощью ГГИС Micromine время выполнено моделирование угольного месторождения в Кузбассе, площадь которого составляет 7,73 квадратных километров. Участок недр расположен от земной поверхности до глубины 535 м (до абсолютной отметки +180 м). Плотность разведочной сети составляет 12 скважин на 1 км2. Она является основой разведочных работ, в процессе проведения которых по каждой скважине определены мощность вскрытых пород, отметки почвы и кровли угольного пласта.
Начальным этапом являлось создание базы данных (БД), которая формируется на основе табличных данных, полученных в результате процесса геологоразведочных работ и последующего опробования полезного ископаемого.
Таблицы геологической информации представляют точечные и интервальные данные и содержат номер скважины, глубину «от», глубину «до» и характеристику. Характеристикой является литология, опробование керна, содержание элемента, различные свойства или другая геологическая информация.
Проверка и анализ исходных горно-геологических данных важны и влияют на достоверность геологической модели. Был выполнен контроль полученных табличных данных с исходными графическими материалами. Кроме того, в программе Micromine была выполнена дополнительная проверка данных по скважинам.
Многократность использования такой исходной информации реализована с помощью ГГИС Micromine. По исходным табличным и графическим данным создана топографическая поверхность, которая представляет собой кривую поверхность, у которой заданная точка X, Y имеет только одно значение Z. Данная поверхность в Micromine смоделирована в виде цифровой моделей поверхности (ЦМП). На рисунке 1 показана топографическая поверхность со скважинами смоделированная способом ЦМП. Она основана на неравномерной сети точек, являющимися узлами треугольной сети (метод TIN). Эту поверхность предпочтительнее создавать по линейным данным, а не по точечным за счет их большего количества.
Дальнейшим этапом является создание Каркасной и Блочной моделей. Каркасная модель основана на отображении трехмерного месторождения в виде замкнутых поверхностей методом смежно расположенных треугольников (триангуляции). Каркасы созданы по контурам геологических тел. В ходе исследования каркасы скорректированы с учетом выявленных нарушений. Построенные каркасы заполнены различными свойствами объекта: зольность, калорийность, марка угля (рис. 2).
Рисунок 1 - Топографическая поверхность со скважинами смоделированная способом ЦМП
Рисунок 2 - План блока пласта в виде каркасной модели со свойствами объекта
Многоаспектность применения цифровой модели угольного месторождения заключается в её использовании для подсчета запасов полезных ископаемых, геолого-экономической оценки, задач планирования и отработки. Так, результаты выполненных исследований свидетельствуют о том, что на указанном месторождении проведено оптимальное и комплексное планирование горных работ, которое обеспечивает его развитие на ближайшие 15 лет.
Рисунок 3 - Цифровая модель угольного месторождения
3. Заключение
На основании результатов выполненных исследований сделаны следующие выводы.
1. Разработана методика реализация создания цифровой модели угольного месторождения в Кузбассе в ГГИС Micromine, базирующаяся на многократности использования информации и многоаспектности применения результатов моделирования.
2. Отмечены широкие перспективы практического применения проведенных исследований, как в угольной промышленности, так и высших учебных заведениях геологического и горного профиля Кузбасса.