Компьютерные технологии оценки запасов рудного месторождения

Саяпов, Данил Фагилович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Компьютерные технологии оценки запасов рудного месторождения
ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации по теме "Компьютерные технологии оценки запасов рудного месторождения"

На правах рукописи

Саяпов Данил Фагилович

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЦЕНКИ ЗАПАСОВ РУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (на примере Сибайского месторождения медноколчеданных руд)

Специальность 25.00.16 -«Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр»

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 2 ДЕИ 2003

Екатеринбург - 2008

003457462

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук,

доцент

Писецкий Владимир Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Ошкордин Олег Владимирович

кандидат геолого-минералогических наук Молошаг Василий Петрович

Ведущая организация - Институт горного дела УрО РАН (г.Екатеринбург)

Защита состоится « ¿М » _ /2 _ 2008 г. в [Ц часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу:

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30,2"и учебный корпус, ауд. 2142

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан « ц » 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.К. Багазеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В мировой практике активно применяются горно-геологические информационные системы (сокращенно ГТИС - Gems, Surpac, Micromine и др.) на всех стадиях освоения рудных месторождений: разведка, оценка запасов, постановка их на баланс, при проектировании и планировании горных работ. В России подобные программные продукты начинают внедряться в основном на стадиях проектирования и планирования. На стадии оценки запасов месторождения и постановки их на баланс обычно применяют традиционную методику подсчета запасов (метод параллельных вертикальных сечений). Предпринимались попытки принять в качестве основных запасы, подсчитанные геостатистическим способом, методика применения которого основывается на данных блочной модели. Однако, в конечном счете, многие авторы данных проектов отказываются от компьютерного геостатистического подсчета и предоставляют на государственную экспертизу материалы традиционного подсчета запасов по следующим причинам:

• большинство ГТИС относятся к иностранным программным продуктам и разработкам, которые адаптированы под иностранные геологические понятия: другая категоризация запасов, иное определение понятия бортового и минимального промышленного содержания;

• в России нет методической базы использования геостатистического способа подсчета запасов;

• невозможность использования блочных моделей на некоторых типах месторождений или в условиях их недостаточной изученности.

Традиционный подсчет запасов, в свою очередь, требует трудоемких затрат, связанных с расчетами и однообразными операциями (математическими, логическими, графическими, пространственными), что обусловливает необходимость применения компьютерных технологий оценки запасов, максимально снижающих объемы ручных затрат. Создание компьютерных технологий оценки запасов является весьма актуальной задачей.

Объектом исследования является подсчет запасов при геологоразведочных работах.

Предмет исследования. Компьютерные технологии подсчета запасов твердых полезных ископаемых.

Цель работы. Разработка и совершенствование методов и систем обработки геологической информации при подсчете запасов твердых полезных ископаемых.

Идея работы. Внедрение компьютерных технологий на стадии оценки запасов месторождения и постановки их на баланс.

Основные задачи исследования: • анализ схем традиционного подсчета запасов и разработка оптимальной

формализации схем подсчета запасов;

• разработка компьютерной технологии оценки запасов, реализованная на основе оптимальной формализации схем подсчета запасов в форматах геоинформационных и горно-геологических систем;

• подсчет запасов методом вертикальных параллельных сечений Сибайского месторождения медноколчеданных руд на основе разработанной компьютерной технологии оценки запасов;

• разработка компьютерной каркасной модели Сибайского месторождения. Анализ и исследование причин расхождения объемов руды по блокам, вычисленные по традиционной методике и на основе каркасной модели.

Методы исследования

Методы исследования включают изучение научно-методической и технической литературы по подсчету запасов и компьютерному моделированию месторождений; изучение структуры таблиц подсчета запасов и разработка модели баз данных месторождения; изучение фактических материалов разведки Сибайского месторождения и его компьютерное моделирование.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• проведена максимально возможная нормализация таблиц подсчета запасов и разработана оптимальная инфологическая модель, базы данных;

• установлена единственная противоречивость хранимых данных, которую невозможно исключить путем нормализации таблиц подсчета запасов;

• разработаны правила на основе логических операторов, которые исключают противоречивость хранимых данных;

• разработаны методика и технология реализации подсчета запасов путем оптимальной интеграции пространственных и атрибутивных данных рудного месторождения с использованием баз данных MS Access и функций ГГИС GEMS.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Оптимальная схема формализации алгоритма подсчета запасов по параллельным вертикальных разрезам не уступает по точности схемам, принятым в мировой практике применения горно-геологических систем.

2. Компьютерная технология реализации схемы подсчета запасов на основе интегрированных баз данных рудного месторождения в форматах геоинформационных и горно-геологических систем.

3. Модель и результаты оценки запасов Сибайского месторождения медноколчеданных руд.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается производственным опытом и положительным внедрением разработанной компьютерной технологии оценки запасов.

Практическая значимость работы:

• Применение компьютерных технологий позволяет сократить сроки и трудозатраты на подсчет запасов и оформление графических и табличных материалов. Разработанная методика и технологическая схема ее реализации рекомендуются для использования в проектных организациях при оценке запасов месторождения и постановки их на баланс.

• Разработанная методика и эффективно реализованная технология подсчета

запасов в рамках сертифицированных горно-геологических и геоинформационных систем внедрены в практику деятельности отдела подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» и обеспечивают успешную защиту материалов подсчета в ГКЗ (проект освоения Сибайского и других месторождений).

Апробация. Основные положения диссертации докладывались на международных научных конференциях: Уральской горнопромышленной декаде -2008 (Екатеринбург, 2008); II молодежной научно-практической конференции УГМК «Основные направления развития инновационно-инвестиционной деятельности предприятий компании» (Верхняя Пышма, 2006); III молодежной научно-практической конференции УГМК «Профессиональные знания и навыки молодежи - будущий капитал Компании» (Верхняя Пышма, 2008).

Публикации:

По теме диссертационной работы опубликовано четыре статьи, в том числе одна в рецензируемом ВАК журнале - Саяпов Д. Ф. Использование блочной модели месторождения на стадии разработки проекта технико-экономического обоснования кондиций / Д. Ф. Саяпов // Известия вузов. Горный журнал. - 2008. -№8.-С. 15-18.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 116 страниц машинописных листов и 41 рисунок.

Личный вклад автора. Теоретическая и методическая части представленной работы были выполнены автором под руководством научного руководителя д.г.-м.н. В.Б. Писецкого на кафедре геоинформатики Уральского государственного горного университета (УГГУ, Екатеринбург). Практическая часть представленной работы была реализована автором в отделе подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» при подсчете запасов Сибайского месторождения медноколчеданных руд.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Обзор существующих схем подсчета запасов рудных месторождений.

При подсчете запасов методом параллельных вертикальных сечений необходимо:

• провести оконтуривание рудного тела в плоскостях разреза по рудным интервалам опробования;

• рассчитать объем, плотность, запасы руды и средневзвешенное содержание полезных компонентов в подсчетных геологических блоках по технологическим типам руд.

Построение разрезов, отображение траектории ствола скважин и информации об опробовании скважин, оконтуривание рудных тел в плоскости разреза обычно проводятся в ГГИС, таких как Gems, Surpac, Micromine и др.

При подсчете запасов оформление таблиц по расчетам основных показателей (объем, запасы руды, содержание и др.) должно удовлетворять нормативам (требованиям) ГКЗ по представлению материалов на экспертизу. В материалах подсчета запасов должны содержаться таблицы с промежуточными расчетами, по которым проводится проверка вычисленных показателей.

Большинство авторов при подсчете запасов используют программный продукт MS Excel, где они применяют простейшие арифметические операции (суммирование, произведение и др.), а иногда логические операции, которые расширяют возможности по оптимизации расчетов.

В ГГИС GEMS вся исходная и накопленная информация хранится в интегрированной базе данных, которая реализована в системе MS Access. MS Access позволяет создавать базы данных, определяя структуру таблиц, связи между ними, обладает удобной системой создания запросов, отчетов и форм любой сложности.

Предлагается исследовать и выявить оптимальную формализацию схем подсчета запасов по методу параллельных вертикальных сечений, на основе которой разработать методику и компьютерную технологию реализации схем подсчета запасов с помощью интегрированных баз данных рудного месторождения.

2. Оптимальная схема формализации алгоритма подсчета запасов по вертикальным разрезам.

Для оптимальной формализации традиционных схем подсчета запасов необходимо выделить общие элементы, параметры, связывающие основные таблицы подсчета запасов.

Исходными данными при подсчете запасов являются несколько основных таблиц, которые необходимо собрать в структурированную базу данных месторождения.

Во-первых, необходимо собрать базу данных по детальной разведке:

• таблица координат устьев скважин;

• таблица инклинометрии;

• таблица опробования по скважинам.

Во-вторых, при оконтуривании в плоскостях разреза рудное тело имеет свою площадь и информацию о технологическом типе руды, номере разреза Т.е. создается база данных по полигонам, характеризующая рудное тело в плоскостях разреза:

• площадь рудного тела;

• номер разреза;

• технологический тип руды.

Итоговой таблицей, которую необходимо рассчитать, является таблица запасов по подсчетным блокам. Структура таблицы выглядит следующим образом:

• наименование блока;

• технологический тин руды;

• объем блока;

• объемная масса;

• запасы руды;

• содержание полезных компонентов.

Для оптимизации схем подсчета запасов необходимо:

• провести максимально возможную нормализацию таблиц подсчета запасов (Нормализация - это разбиение таблицы на две или более, обладающих лучшими свойствами при включении, изменении и удалении данных);

• создать связи между таблицами, т.е. определить дополнительные атрибуты в исходных таблицах;

• создать оптимальную инфологическую модель базы данных месторождения.

Обобщенное неформальное описание создаваемой базы, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных, называют инфологической моделью данных.

В теории при расчете объемов руды необходимо установить следующее соответствие: наименование блока -> номер разреза -> площадь подсчетного блока в данном разрезе. Но на практике часто рудное тело разветвляется на несколько частей, поэтому на одном разрезе могут встретиться несколько контуров рудного тела, принадлежащих к разным подсчетным блокам (рис. 1). В этом случае подсчет запасов по схеме «наименование блока -> номер разреза -> площадь блока» становится невозможным.

Для решения данной проблемы вводится понятие «таблиц соответствия». Перед началом подсчета запасов в базе данных создается дополнительная связующая таблица, в которой будет определена принадлежность каждого подсчетного блока соответствующим разрезам.

Таким образом, в первую очередь в базе данных необходимо в таблице площадей рудного тела и в таблице опробования по скважинам добавить атрибутивные данные о принадлежности к разрезу и подсчетным блокам. Во-

вторых, создать таблицу для подсчетных блоков, где пока будут храниться данные о наименовании блока, длине блока, формуле подсчета объема блока.

На разрезе 3 блоку В принадлежат два контура рудного тела

Рисунок 1. Пример схематической продольной проекции разветвляющегося

рудного тела

Создадим «таблицу соответствия», через которую свяжем таблицу для подсчетных блоков с таблицами площадей рудного тела и опробования по скважинам (табл. 1).

Таблица 1

Таблица соответствия

Название блока Название разреза

А 2

Б 2

Б 3

В 3

В 4

Е 3

При создании связей между таблицами образуется единая взаимосвязанная таблица (рис. 2). В этой таблице для каждого подсчетного блока содержится список разрезов, принадлежащих данному блоку. Информация о разрезах сопоставляется со всеми находящимися в данном разрезе площадями рудного тела (полигонами). С помощью операций «сравнения» и «условия» отбрасываются ненужные площади, а остальные суммируются. В конечном итоге формируется таблица с информацией об имени, длине и сумме площадей подсчетного блока. Используя поле со списком, для каждого блока выбирается нужная расчетная формула объема (формула клина, призмы, усеченной пирамиды и другие), по которой рассчитывается объем подсчетного блока.

Запасы руды

Имя блока

Тоннаж руды и металла

Содержание полезных компонентов (п к.)

чО

Северный блок

] - сравнивание пола!, для того чтобы отброапъ не пр1 надлежащие блоку площади

Рисунок 2. Инфолопгееская модель базы данных, разработанная на основе оптимальной схемы формализации алгоритма подсчета запасов

По подобной схеме проводится расчет средневзвешенных содержаний полезных компонентов и по уравнению регрессии - объемной массы в подсчетном блоке.

На конечном этапе, после осуществления связи между таблицей объемов блоков и таблицей содержаний полезных компонентов формируется таблица запасов руды и металла в блоках.

С использованием оптимальной формализации схем подсчета запасов по методу параллельных вертикальных сечений разработана методика и технология реализации схем подсчета запасов на основе интегрированных баз данных рудного месторождения.

3. Методика и технология реализации схемы подсчета запасов на основе интегрированных баз данных рудного месторождения в форматах геоинформационных и горно-геологических технологий.

В главе описан принцип методики и технологии реализации схем подсчета запасов. Разработанная методика реализована на основе интегрированных баз данных MS Access, взаимосвязанных с ней ГГИС GEMS и ГИС Arc View.

По данной методике подсчет запасов разделен на следующие этапы (рис. 3):

1. Построение (оконтуривание) рудного тела в плоскостях разреза:

1.1. Перевод данных в цифровой вид из первичных журналов, паспортов скважин.

1.2. Выделение кондиционных рудных интервалов по таблице опробования скважин.

1.3. Импорт базы данных по скважинам в ГГИС GEMS.

1.4. Задание систем линий разведочных профилей (плоскостей разведочных разрезов).

1.5. Оконтуривание рудного тела в плоскостях разреза. Автоматическое создание базы данных полигонов, в которой определяется площадь рудного тела и разрез, принадлежащий полигону.

2. Определение связей в базе данных:

2.1. Создание продольной проекции рудного тела и определение границ подсчетных блоков.

2.2. Присвоение полигонам связующих атрибутов: определение блока, лежащего южнее выбранного разреза, и блока, лежащего севернее выбранного разреза.

2.3. В таблице опробования проводится присвоение рудным интервалам связующих атрибутов: определение подсчетных блоков, в которых расположены рудные интервалы.

2.4. Создание «таблиц соответствия».

2.5. Определение связей между таблицами по оптимальной формализации схем подсчета запасов.

Первичные журналы паспорта скважин

- • • и*->-

ГГИС GEMS

Скважины

связующие . атрибуты Ji •

связующие атрибуты

Опробование

скважина содержание длина разрез блоки

Таблица соответствия

блок разрезы

<с

Полигон

площадь разрез блоки

содержание в блоке

объем в блоке

Запасы руды и полезных компонентов (п.к.)

Графические материалы в ArcView

геологические разрезы подсчетные разрезы продольная проекция другие

Х^/Табличные материалы

вычисление содержаний п.к. по скважинам вычисление содержаний п.к. в блоках вычисление объемов блоков вычисление запасов руды и п.к. по блокам другие

Рисунок 3. Компьютерная технология подсчета запасов, реализованная на основе интегрированных баз данных MS Access, взаимосвязанной с ней ГГИС GEMS и ГИС ArcView

3. Подсчет запасов и оформление табличных и графических материалов, удовлетворяющих требованиям ГКЗ по предоставлению материалов на экспертизу:

3.1. Создание табличных материалов с помощью функций отчетов в MS Access.

3.2. Подготовка и импорт графических файлов в формате dxf.

3.3. Оформление графических материалов в геоинформационной системе Arc View.

Используя данную методику и технологию, при изменении исходной информации появляется возможность быстрого пересчета запасов руды и обновление конечных табличных приложений с минимальными трудозатратами.

Например, было принято решение исключить несколько рудных интервалов из подсчета запасов какого-либо блока по причине значительного отклонения ствола скважины от линии разведочного разреза. Для этого необходимо в таблице опробования обнулить информацию о ненужном для расчета блоке. При этом произойдет автоматическое вычисление средневзвешенного содержания и запасов полезных компонентов в блоке без учета исключенных рудных интервалов.

4. Модель и результаты оценки запасов Сибайского месторождения медноколчеданных руд

Применение компьютерных технологий рассмотрено на примере подсчета запасов Ново-Сибайской залежи Сибайского месторождения (участок «Новый Сибай») для технико-экономического обоснования постоянных кондиций на совместную отработку Нижней и Ново-Сибайской залежей Сибайского месторождения медноколчеданных руд.

В структурном плане Сибайское медноколчеданное месторождение приурочено к восточному борту Сибайской вулканической брахиантиклинали, которая имеет асимметричное строение с пологим западным и более крутым восточным крыльями. С востока и запада брахиантиклиналь ограничивается, соответственно, субмеридиональным Восточно-Сибайским и Западно-Сибайским крупноамплитудными разломами, что придает структуре горст-антиклинальный характер.

Рудные тела Сибайского месторождения приурочены к вулканической толще карамалыташской свиты, сложенной кварцевыми альбитофирами с прослоями брекчий и туфов.

В соответствии с геологическим положением месторождения в восточном крыле брахиантиклинали рудное тело участка «Новый Сибай» имеет восточное падение, преобладающие углы падения 45-55°. Форма рудного тела приближается к правильной линзе. Отступлением от правильной формы в продольной проекции является южный выступ на горизонтах 420-480 м в профилях 29 и 30. В профилях 29 и 30 происходит ответвление нижней части рудного тела от основного.

К настоящему времени большая часть запасов отработана открытым способом. Оставшиеся запасы медноколчеданных руд будут добываться

подземным способом. Руды Ново-Сибайской залежи Сибайского месторождения являются комплексными; в зависимости от содержания меди и цинка они разделяются на следующие промышленные (технологические) типы: серноколчеданные, медноколчеданные, медноцинковые. Среднее содержание меди составляет 0,93 %.

64 % запасов руды квалифицируются по категории запасов С, и 36 % - по категории С2. На отдельных разрезах с глубиной отмечается значительное отклонение скважин от линии разреза, поэтому разведочная сеть неравномерна.

При подсчете запасов исходными данными являлись:

• первичные журналы, паспорта скважин (данные координат устьев скважин, опробования, инклинометрия);

• геологические разрезы и планы;

• план фактического карьера.

Ввод данных - длительный процесс, сопровождающийся множеством ошибок операторов при заполнении таблиц. Основная ошибка заключается в опечатках. Одним из выходов может являться введение данных одновременно двумя операторами, независимо друг от друга. После этого две полученные таблицы сортируются и сравниваются. Отличающиеся строки отбраковываются и снова вводятся одновременно двумя операторами, а затем снова сравниваются. Как правило, количество таких итераций достигает трех-четырех. Только после достижения полного соответствия информации, введенной двумя независимыми операторами, она считается принятой и может использоваться в дальнейшей работе.

В настоящее время данная методика является наиболее надежной и легко реализуемой, так как алгоритм ввода и проверки прост. Для реализации вполне могут подойти такие программные продукты, как MS Accès или MS Excel.

После импорта данных по скважинам в ГГИС GEMS в трехмерном пространстве проводится привязка сканированных геологических разрезов, которая необходима при построении контура рудного тела. На основе базы данных по скважинам проводится автоматическое построение траекторий стволов скважин в пространстве. Затем по выделенным кондиционным рудным интервалам проводится оконтуривание рудного тела в плоскостях разреза (рис. 4).

По плану фактического карьера в трехмерном пространстве построены линии съездов и верхних и нижних бровок, по которым создана модель поверхности карьера (рис. 5). Данная поверхность позволяет ограничить область контура рудного тела при построении рудного тела в плоскости разреза.

После оконтуривания рудного тела составляется продольная проекция, выделяются границы подсчетных блоков и определяются категории разведанности запасов в блоке.

Е1ЕУ (2)

- серный колчедан

Рисунок 4. Оконтуривание рудного тела в плоскостях разреза

Рисунок 5. Каркасная модель Ново-Сибайской залежи Сибайского месторождения

После построения разрезов и определения границ блоков в системе GEMS в базе данных полигонов добавляем два атрибута «N B» и «W_B», которые определяют подсчетные блока, расположенные южнее и севернее разреза.

Используя оптимальную формализацию схем подсчета запасов, создаем взаимосвязанную структурированную базу данных по расчету объемов и содержания полезных компонентов в блоках.

С помощью операций «сравнения» и «условия» отбрасываются ненужные площади, а остальные суммируются. В конечном итоге формируется таблица с информацией об имени блока, сумме площадей контуров и длине блока. Используя поле со списком, для каждого блока выбирается расчетная формула объема, по которой рассчитывается объем подсчетного блока (рис. 6).

По подобной схеме проводится расчет средневзвешенных содержаний полезных компонентов в подсчетном блоке. На конечном этапе, осуществив связь между таблицей объемов блоков и таблицей содержаний полезных компонентов, формируется таблица запасов руды и металла в блоках.

В системе MS Access создаются отчеты, в которых на основе сформированных запросов формируются табличные материалы (рис. 7).

Графические и табличные материалы подсчета запасов по Сибайскому месторождению прошли успешную защиту в ГКЗ.

Параллельно в ГГИС GEMS проведено построение каркасной модели месторождения (см. рис. 5).

Каркасная модель - модель объекта в трехмерной графике, представляющая собой совокупность вершин и ребер, которая определяет форму отображаемого многогранного объекта.

Каркасная модель представляет месторождение набором объемных геологических тел, каждое из которых описывается оболочкой (триангулированной поверхностью тела), натянутой на каркас системы контуров (границ тела в плоскости разведочного сечения).

В целом по месторождению объем руды, подсчитанный традиционным методом и по каркасной модели, отличается на 0,7 %. Но по подсчетным блокам расхождение объемов руды достигает 5-10 %. А в блоке между разрезами 29 и 28 расхождение объемов руды достигает 25 % (рис. 8).

Значительные расхождения по объему руды связаны с тем, что в данных блоках наблюдается расщепление и выклинивание рудного тела, а также значительное отклонение скважин от линии разрезов. Категория запасов по данным блокам - С2.

При построении каркасной модели учитывается отклонение скважин от линии разреза, а по традиционной методике построение контуров рудного тела происходит в плоскости разреза (рис. 9). Поэтому наблюдается некоторое изменение объемов блоков, а значит, и запасов руды в блоке.

Каркасная модель даёт наиболее достоверное пространственное расположение и объем рудного тела, чем традиционная интерпретация рудного тела, при условии верного построения модели (правильная увязка контуров рудного тела от разреза к разрезу с учетом геологической и тектонической ситуаций месторождения).

0 Microsoft Access

JDJxj

Файл Правка Вид Вставка Формат Записи

Ч - Я "Л J л t'

Сервис О» но Справ» а

il Л ' (î> «

j 3-

jJ Создать

Объекты Л Таблицы Запросы 3 Форгы Отчеты Страницы Макросы „ г Модупи Группы ♦ 1 Избранное

€1 ël J J з*

создание запроса е- ре.ч име

издание запроса с помощью бло»

ОБЩАЯ ПЛС'ЩАДЬ НА РАЗРЕЗ ОБЪЕМ БЛОКА J1 ОБЪЕМ БЛОК А ИТОГ JJ ОБЪЕМЫ площади

„и;

JSJXJ

Коя

блок

1 1-с2 ; 2-ci

3 2-е I

4 3-е I

5 3-е) S 4-e! 7 Л-.-t

22А 22А 23 23 li

£1 блок : запрос на di

бЛОК

Проверка условия: блок=Ы В или блoк=N

JOjxj

¡формула расчета о6ьем| рЬ призма

RQCKCQPE

ORE M-S M-V MZN-SK

¡55 усеченная пирамидз| *

Рисунок 6. Пример структурированной базы данных по расчету запасов руды, реализованной в среде MS Access

Вычисление объемов блоков участка "Новый Сибай"

Блок Разрез 1 Разрез 2 Площадь, м2 S1+S2 Длина, м Объем блока, тысм3 Формула для расчета объема

на разрезе 1 (S1) на разрезе 2 (S2)

1-С2 21 22 0.00 11959.03 11959.033 50.47 * 301 81 Клин

2-С1 22 22А 10085.92 7223.43 17309.353 55 476.01 Призма

2а-С2 22 22А 1873.11 37.40 1910.5142 55 39.88 Усеченная пирамида

26-С2 22 22А 0.00 154.42 154.41898 32.58 * 1.68 Конус

3-С1 22А 23 7223.43 12745.58 19969 018 50 492.74 Усеченная пирамида

За-С2 22А 23 37.40 160.22 197.61973 50 4.58 Усеченная пирамида

36-С2 22А 23 154.42 0.00 154.41898 47.09' 2.42 Конус

10-С2 28 29 7592.85 2564.34 10157.193 53.93' 261.91 Усеченная пирамида

11-С1 29 30 136.71 0.00 136 71167 25 1.14 Конус

11а-С2 29 30 38.72 0.00 38.718417 55.18 ' 0.71 Конус

116-С2 29 30 2525.62 492.57 3018.1917 50 68 89 Усеченная пирамида

12-С2 30 ЗОА 492.57 0.00 492.567 35.8 * 5 88 Конус

* - приведенная длина, см. таблицу 1.4

Составил: Саяпов Д Ф.

Проверила Сидорова М.Н.

Рисунок 7. Пример табличных материалов, сформированных в среде MS Access

гор. 309

гор 389

гор. 469

30А 30 29 28 27 26 25 24 23А 23 22а 22 21 Номера линий разведочных профилей

□ вычисление объемов по каркасной модели

1 вычисление объемов методом параллельных вертикальных сечений — контур Сибайского карьера

Рисунок 8. Объемы подсчетных блоков, рассчитанные разными способами

...................... Контур рудного тела, учитывающий отклонения скважин от разрезов

— — — Контур рудного тела, построенный по традиционной методике, в плоскости разреза

Рисунок 9. Различие контуров в плане, отстроенных по традиционной методике

и по каркасной модели

Таким образом, можно обоснованно рекомендовать использование каркасной модели для подсчета объема рудного тела, а содержание и запасы полезных компонентов рассчитывать на основе традиционных подходов с применением разработанной методики и компьютерной технологии оценки запасов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научно-практическая задача -разработка компьютерной технологии оценки запасов рудного месторождения, имеющая существенное значение для геологического обеспечения горных работ.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана структура баз данных и выявлены связующие атрибутивные данные, которые определяют оптимальную для геоинформационных систем формализацию схем традиционного подсчета запасов по вертикальным разрезам.

2. Исследование и анализ баз данных MS Access и функций ГГИС GEMS позволили разработать методику и технологию реализации подсчета запасов путем оптимальной связи пространственных и атрибутивных данных рудного месторождения.

3. Разработанная методика и компьютерная технология оценки запасов прошла апробацию в отделе подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» на примере Сибайского месторождения медноколчеданных руд. Графические и табличные материалы подсчета запасов по Сибайскому месторождению прошли успешную защиту в ГКЗ.

Следует подчеркнуть, что предложенная схема подсчета запасов обладает высокой производительностью и экономичностью, в особенности для крупных месторождений с большим количеством проб. Эти обстоятельства позволяют осуществлять подсчеты в нескольких вариантах, что необходимо для выбора оптимальных параметров кондиций, а также устранения случайных ошибок.

Основные публикации по теме диссертации:

Работа, опубликованная в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном ВАК:

1. Саяпов Д. Ф. Использование блочной модели месторождения на стадии разработки проекта технико-экономического обоснования кондиций / Д. Ф. Саяпов // Известия вузов. Горный журнал.-2008.-№ 8. -С. 15-18.

Работы, опубликованные в других изданиях:

2. Саяпов Д.Ф. Применение горно-геологической системы «GEMS» при составлении геологической части Технико-экономического обоснования (ТЭО) кондиций на примере Сибайского месторождения / Д.Ф. Саяпов, А.И. Мильчаков // Основные направления развития инновационно-инвестиционной деятельности предприятий компании: Материалы II молодежной науч.-практ. конф. УГМК, г. Верхняя Пышма, 27-28 апреля 2006 г. - Верхняя Пышма: Изд-во «Филантроп», 2006. -С. 187-190.

3. Саяпов Д.Ф. Методика подсчета запасов рудного месторождения в горно-геологической информационной системе GEMS / Д.Ф. Саяпов // Материалы Уральской горнопромышленной декады г. Екатеринбург 14-23 апреля 2008 г. - Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2008. - С. 55-56.

4. Саяпов Д.Ф. Внедрение информационных технологий планирования горных работ на предприятиях, входящих в структуру УГМК / Д.Ф. Саяпов // Профессиональные знания и навыки молодежи - будущий капитал Компании: Материалы III молодежной науч.-практ. конф. УГМК, г. Верхняя Пышма, 25-26 сентября 2008 г. - Верхняя Пышма: Изд-во «Филантроп», 2008. -С. 93-97.

Подписано в печать Формат 60x84/16. Объем 1,0 усл.-печ.л. Тираж 100 экз. Заказ № 16 /

Размножено с готового оригинала макета в лаборатории множительной техники изд-ва УГГУ 620144 г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 Уральский государственный горный университет

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Саяпов, Данил Фагилович

Введение.

1. Обзор существующих схем подсчета запасов рудных месторождений.

1.1 Обзор методов подсчета запасов.

1.2. Требования ГКЗ к подсчету запасов методом разрезов и возможности зарубежных ГГИС.

1.3. Обзор компьютерных технологий, используемых при подсчете запасов методом параллельных вертикальных сечений.

1.4. Постановка задач, решаемых во второй главе.

2. Оптимальная схема формализации алгоритма подсчета запасов по вертикальным разрезам.

2.1. Определение критериев, обеспечивающих оптимальность алгоритма подсчета запасов.

2.2. Нормализация таблиц.

2.3. Мифологическая модель базы данных месторождения.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Компьютерные технологии оценки запасов рудного месторождения"

Актуальность темы

В мировой практике активно применяются горно-геологические информационные системы (сокращенно ГГИС - Gems, Surpac, Micromine и др.) на всех стадиях освоения рудных месторождений: разведка, оценка запасов, постановка их на баланс, при проектировании и планировании горных работ. В России подобные программные продукты начинают внедряться в основном на стадиях проектирования и планирования. На стадии оценки запасов месторождения и постановки их на баланс обычно применяют традиционную методику подсчета запасов (метод параллельных вертикальных сечений, метод геологических блоков и метод эксплуатационных блоков). Предпринимались попытки принять в качестве основных запасы, подсчитанные геостатистическим способом, методика применения которого основывается на данных блочной модели. Однако, в конечном счете, многие авторы данных проектов отказываются от компьютерного геостатистического подсчета и предоставляют на государственную экспертизу материалы традиционного подсчета запасов по следующим причинам [32]:

• большинство ГГИС относятся к иностранным программным продуктам и разработкам, которые адаптированы под иностранные геологические понятия: другая категоризация запасов, иное определение понятия бортового и минимального промышленного содержания;

• в России нет методической базы использования геостатистического способа подсчета запасов;

Объектом исследования является подсчет запасов при геологоразведочных работах.

Предмет исследования. Компьютерные технологии подсчета запасов твердых полезных ископаемых.

Основные задачи исследования:

• анализ схем традиционного подсчета запасов и разработка оптимальной формализации схем подсчета запасов;

• разработка компьютерной каркасной модели Сибайского месторождения. Анализ и исследование причин расхождения объемов руды по блокам, вычисленных по традиционной методике и на основе каркасной модели.

Методы исследования

Методы исследования включают:

• изучение научно-методической и технической литературы по подсчету запасов и компьютерному моделированию месторождений;

• изучение структуры таблиц подсчета запасов и разработка модели баз данных месторождения;

• изучение фактических материалов разведки Сибайского месторождения и его компьютерное моделирование.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• проведена максимально возможная нормализация таблиц подсчета запасов и разработана оптимальная инфологическая модель базы данных;

• разработаны правила на основе логических операторов, которые исключают противоречивость хранимых данных;

Научные положения, выносимые на защиту

1. Оптимальная схема формализации алгоритма подсчета запасов по параллельным вертикальным разрезам не уступает по точности схемам, принятым в мировой практике применения горно-геологических систем.

3. Модель и результаты оценки запасов Сибайского месторождения медноколчеданных руд.

Практическая значимость работы:

• Разработанная методика и эффективно реализованная технология подсчета запасов в рамках сертифицированных горно-геологических и геоинформационных систем внедрены в практику деятельности отдела подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» и обеспечивают успешную защиту материалов подсчета в Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых (ГКЗ) (проект освоения Сибайского и других месторождений).

Апробация

Основные положения диссертации докладывались на международных научных конференциях:

• Уральской горнопромышленной декаде - 2008 (Екатеринбург, 2008);

• II молодежной научно-практической конференции УГМК «Основные направления развития инновационно-инвестиционной деятельности предприятий компании» (Верхняя Пышма, 2006);

• III молодежной научно-практической конференции УГМК «Профессиональные знания и навыки молодежи - будущий капитал Компании» (Верхняя Пышма, 2008).

Основные публикации по теме диссертации:

Работа, опубликованная в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном ВАК:

Работы, опубликованные в других изданиях:

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

Личный вклад автора

Теоретическая и методическая части представленной работы были выполнены автором под руководством научного руководителя д.г.-м.н.

В.Б. Писецкого на кафедре геоинформатики Уральского государственного I горного университета (УГГУ, Екатеринбург).

Практическая часть представленной работы была реализована автором в отделе подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» при подсчете запасов Сибайского месторождения медноколчеданных руд.

Автор выражает особую признательность своему научному руководителю д.г.-м.н. В.Б. Писецкому.

Автор выражает признательность за консультации при выполнении практической части работы главному специалисту отдела подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» М.Н. Сидоровой и начальнику геологического сектора ОАО «Уралмеханобр» О.С. Ко лобковой.

Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Саяпов, Данил Фагилович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Оптимальная формализация схем подсчета запасов, исключающая дублирование, избыточность и противоречивость данных, позволила разработать инфологическую модель базы данных, в которую заложен автоматический выбор объектов для вычисления объемов и содержаний полезных компонентов в блоках с допустимой погрешностью.

2. На основе оптимальной инфологическоп модели базы данных разработана компьютерная технология реализации схемы подсчета запасов, в которой используется динамическая связь пространственных и атрибутивных данных рудного месторождения, позволяющая реагировать на любое изменение исходных данных.

3. Разработанная компьютерная технология оценки запасов прошла апробацию в отделе подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» на примере Сибайского месторождения медноколчеданных руд. Графические и табличные материалы подсчета запасов по Сибайскому месторождению прошли успешную защиту в ГКЗ.

4. Создана каркасная модель Сибайского месторождения. Определены причины расхождения объемов руды по блокам, вычисленных по традиционной методике и на основе каркасной модели.

5. Предложен комбинированный способ подсчета запасов, в котором подсчет объема рудного тела ведется на основе данных каркасной модели, а содержание и запасы полезных компонентов рассчитываются на основе традиционных подходов с применением разработанной методики и компьютерной технологии оценки запасов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Саяпов, Данил Фагилович, Екатеринбург

1. Андерсен В. Базы данных Microsoft Access. Проблемы и решения: Практ. пособ. / Пер. с англ.— М.: Издательство ЭКОМ, 2001.— 384 с.

2. Бойко В.В. Проектирование баз данных информационных систем / В.В. Бойко, В.М. Савинков- М.: Изд-во «Финансы и статистика», 1989. 351 с.

3. Борзунов В.М. Разведка и промышленная оценка месторождений нерудных полезных ископаемых. М., Недра, 1982. 310 с.

4. Виллариал Б. Программирование Access 2002 в примерах: Учебно-справ. пособ. / Пер. с англ.— М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003. -496 с.

5. Временное руководство по содержанию, оформлению и порядку представления на государственную экспертизу технико-экономических обоснований (ТЭО) кондиций на минеральное сырьё. М: ГКЗ Министерство природных ресурсов Российской Федерации, 1997.

6. Глушаков С. В., Базы данных / С. В.Глушаков, Д. В. Ломотько. -М.: ООО «Издательство ACT», 2002. — 504 с.

7. Григорьев Ю.А., Банки данных: Учеб. для вузов / Ю.А. Григорьев, Г.И. Ревунков М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.

8. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ. -М.: Мир, 1991. 252 с.

9. Ершов В.В. Геология и разведка месторождений / В.В. Ершов, И.В. Еремин, Г.Б. Попова, Е.М. Тихомиров. М.: Недра, 1989.

10. Замай С.С. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем: Учеб. Пособие/ С.С. Замай, О.Э. Якубайлик. / Краснояр. гос. ун-т. Красноярск, 1998. 110 с.

11. Иванников А.Д. / Геоинформатика / А.Д. Иванников, В.П.Кулагин, А.Н.Тихонов, В.Я. Цветков. М: МАКС Пресс, 2001.-349 с.

12. Каждан А.Б. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Производство геологоразведочных работ. М.: Недра, 1985.

13. Капутин Ю. Е. Горные компьютерные технологии и геостатистика. С-Пб.: Издательство «Недра», 2002 - с 334,

14. Капутин Ю.Е., Информационные технологии планирования горных работ. С-Пб.: Издательство «Недра», 2004. - с 324,

15. Кириллов В.В. Структуризованный язык запросов (SQL). СПб.: ИТМО, 1994. - 80 с.

16. Коган И. Д. Подсчет запасов и геолого-промышленная оценка рудных месторождений / 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1974. - 304 с.

17. Методические рекомендации по технико-экономическому обоснованию кондиций для подсчёта запасов месторождений твёрдых полезных ископаемых (кроме углей и горючих сланцев). М: ГКЗ Министерство природных ресурсов Российской Федерации, 1999.

18. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Графические приложения. Сибай, 1957 г.

19. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том I. Текст отчета./ Южно-Уральское геологическое управление, Баймакская геологоразведочная партия; Долматов Г.К., Паклина Л.Г. Сибай, 1957.

20. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том II. Документационные материалы. Координаты, конструкции и описание разведочных выработок. Сибай, 1957 г.

21. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том IV. Документационные материалы. Журналы химических анализов. Сибай, 1957 г.

22. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том VI. Таблицы подсчета. Вычисление средних содержаний меди, цинка, серы, золота и серебра по сортам руд по скважинам. Сибай, 1957 г.

23. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том VIII. Таблицы подсчета. Сибай, 1957 г.

24. Прокофьев А. П. Практические методы подсчета запасов рудных месторождений. -М: Госгеолиздат, 1953. с 133.

25. Протокол №2236 заседания Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР от 13 мая 1958 г. г. Москва

26. Пушников А.Ю. Введение в системы управления базами данных. Часть 1. Реляционная модель данных: Учебное пособие / Изд-во Башкирского ун-та. Уфа, 1999.

27. Пушников А.Ю. Введение в системы управления базами данных. Часть 2. Нормальные формы отношений и транзакции: Учебное пособие / Изд-во Башкирского ун-та. Уфа, 1999.

28. Райордан Р. Основы реляционных баз данных / Пер, с англ. Н. Б. Желновой — М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2001.-384 с.

29. Роб П. Системы баз данных: проектирование, реализация и управление. 5-е изд., перераб. и доп.: Пер. с англ. - СПб.: Изд-во БХВ-Петербург, 2004. - 1040 с.

30. Саяпов Д. Ф. Использование блочной модели месторождения на стадии разработки проекта технико-экономического обоснования кондиций / Д. Ф. Саяпов // Известия вузов. Горный журнал.-2008.-№8.-С. 15-18.

31. Саяпов Д.Ф. Методика подсчета запасов рудного месторождения в горно-геологической информационной системе GEMS / Д.Ф. Саяпов // Материалы Уральской горнопромышленнойдекады г. Екатеринбург 14-23 апреля 2008 г. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - С. 55-56.

32. Смирнов В. И. Подсчет запасов месторождений полезных ископаемых / В. И. Смирнов, А.П. Прокофьев, В.М. Борзунов, А.И. Любимов, В.Е. Некипелов, Н.А. Плотников. М., Госгеолтехиздат, 1960. - с 701.

33. Смирнов В.И. Подсчет запасов минерального сырья. М.: Госгеолиздат, 1950. 343 с.

34. Хохряков B.C. Введение в геоинформатику горного производства: Учебное пособие / Под ред. B.C. Хохрякова. 2-е изд., переработанное и дополненное. - Екатеринбург: Издательство УГГТА, 2001.

35. Цикритизис Д., Лоховски Ф. Модели данных. М.: Финансы и статистика, 1985. - 344 с.

36. Шумилин. М.В. Бизнес в ресурсододобывающих отраслях. Справочник / М.В. Шумилин, В.А. Алискеров, М.Н. Денисов, В Л. Заверткин. М.: Издательство ООО «Недра-Бизневцент», 2002. - 142 с.

37. Microsoft Access 2002. Русская версия. Шаг за шагом: Практ. пособ. / Пер. с англ.— М.: Издательство ЭКОМ, 2002.—352 с.1. Г37

38. Volume I: Core: Gemcom for Windows. Version 98.01: User Manual / Gemcom Software International Inc, 1998.

39. Volume II: Exploration: Gemcom for Windows. Version 98.01: User Manual / Gemcom Software International Inc, 1998.

40. Volume III: Modelling: Gemcom for Windows. Version 98.01: User Manual / Gemcom Software International Inc, 1998.

Информация о работе

Саяпов, Данил Фагилович
кандидата технических наук
Екатеринбург, 2008
ВАК 25.00.16

Диссертация

Компьютерные технологии оценки запасов рудного месторождения - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы