ON THE DIGITAL MODEL OF COAL DEPOSITS IN KUZBASS IN GMIS MICROMINE

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.127.23
Issue: № 1 (127), 2023
Suggested:
10.11.2022
Accepted:
17.01.2023
Published:
24.01.2023
88
0
XML PDF

Abstract

The domestic experience of creating digital models at various mineral deposits has been analysed, and their relevance has been established. The low level of their use for solving the whole complex of problems in the development of coal deposits is highlighted. The object of the research is to develop a technique for creation of the digital model of a coal deposit in Kuzbass in the mining-geological information system Micromine, which functional capabilities are aimed to provide such a complex of problems. New principles of creation of a digital model of the coal deposit are implemented, including reusability of information and multi-application of modelling results as its development, as well as training of specialists in geological profile.

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).

Топографическая поверхность со скважинами смоделированная способом ЦМП

Рисунок 1 - Топографическая поверхность со скважинами смоделированная способом ЦМП

План блока пласта в виде каркасной модели со свойствами объекта

Рисунок 2 - План блока пласта в виде каркасной модели со свойствами объекта

Блочная модель базируется на представлении пространства месторождения в виде объемных прямоугольных блоков, в которых содержатся свойства объекта. Блочная модель создана на основе каркасной модели, а затем каждый блок заполнен значениями свойств, которые рассчитаны геостатистическими или другими методами. Полученная цифровая модель (рис. 3) характеризуется высокой степенью надёжности.

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.

Цифровая модель угольного месторождения

Рисунок 3 - Цифровая модель угольного месторождения

Реализация методики создания цифровой модели угольного месторождения в Кузбассе апробирована как в реальной экономике (ООО «УК «СГП»), так и учебном процессе. В настоящее время подготовка будущих геологов не представляется полной без практических навыков такого моделирования. Это обусловлено современными требованиями к их профессиональной деятельности, поскольку, высококвалифицированные специалисты все чаще используют эти ГГИС в своей ежедневной работе. Поэтому на кафедре геологии и географии Кемеровского государственного университета организован образовательный процесс с использованием ГГИС Micromine для обучающихся направления подготовки 05.03.01 Геология, профиль Геология полезных ископаемых (бакалавриат) в рамках следующих дисциплин: «ГИС в геологии», «Интерпретация геофизических материалов», а также для обучающихся по направлению подготовки 05.04.01 Геология, профиль Геология полезных ископаемых и недропользование (магистратура) при изучении дисциплины «Компьютерные технологии и ГИС в геологии и недропользовании».

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.

Article metrics

Views:88
Downloads:0
Views
Total:
Views:88