Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Применение геостатистических методов для геолого-математического моделирования и решения практических задач доразведки шахтных горизонтов Дальнегорского боросиликатного месторождения

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Применение геостатистических методов для геолого-математического моделирования и решения практических задач доразведки шахтных горизонтов Дальнегорского боросиликатного месторождения"

О

На правах рукописи

Митрофанов Дмитрий Валерьевич

ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОСТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ГЕОЛОГО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ДОРАЗВЕДКИ ШАХТНЫХ ГОРИЗОНТОВ ДАЛЬНЕГОРСКОГО БОРОСИЛИКАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Специальность 04.00.11 - Геология, поиски и разведка рудных и

нерудных месторождений; металлогения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1998

Работа выполнена на кафедре методики поисков и разведки месторождений

полезных ископаемых Московской государственной геологоразведочной академии

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Шумилин М.В.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Фролов А.А.

кандидат геолого-минералогических наук, профессор Ежов А.И.

Ведущая организация:

Государственный научно-исследовательский институт горно-химического сырья (ГИГХС)

Защита состоится " ¿У " _ 1998 г. в /.Г — часов

на заседании Специализированного совета Д 063.55.08 в Московской государственной геологоразведочной академии по адресу: 117873, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23, МГГА, Аудиторий 5~-53

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Московской государственной геологоразведочной академии

Автореферат разослан " & Л5998 г

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат геолого-минералогических наук, профессорА. А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В работе проведены геостатистические исследования изменчивости содержания В203 в рудной залежи Дальнегорского боросиликатного месторождения (в дальнейшем - ДБМ), построена вариограммная модель месторождения и для программных средств GST и Surfer разработан оригинальный алгоритм решения задачи выбора мест заложения дополнительных скважин для дораз-ведки шахтных горизонтов месторождения.

Актуальность темы. Серьезные изменения, происходящие в экономике России, вносят существенные коррективы в работу геологических и горнодобывающих предприятий. Рыночные условия хозяйствования ставят перед любой организацией горно-геологического профиля в первую очередь задачу снижения издержек без потери или даже с одновременным повышением качества произведенной работы.

Максимальной эффективности при решении задач, связанных с разведкой месторождений полезных ископаемых, реально достичь при использовании современных методов математического моделирования геологических объектов, основанных на теории геостатистики,

Главным инструментом применения методов геостатистического моделирования является компьютеризация геологических исследований, позволяющая задействовать достаточно сложный математический аппарат для решения конкретных задач, поставленных перед геологами.

К сожалению в России до сих пор данные методы практически не нашли, широкого применения, что ранее было связано с отсутствием компьютерной базы, а в настоящее время в основном с общим спадом производства и недостатком соответствующих специалистов.

Сегодня, в связи с компьютерным бумом, переживаемым страной, появилась реальная возможность закрыть "информационную дыру" в области геостатистики и проложить путь ее методам, повсеместно успешно используемым на большинстве горных и геологических предприятий мира, к российскому геологу-практику.

Таким образом, разработка и внедрение математических методов и специализированных программных средств в области разведки месторождений полезных ископаемых является актуальной научно-практической задачей.

Выбор в качестве объекта исследования ДБМ обусловлен следующими геологическими и технологическими причинами.

1. ДБМ представляется достаточно удачным объектом для геостатистического моделирования, так как обладает сравнительно невысокой изменчивостью основного параметра - содержания В20з, выдержанностью и непрерывностью оруденения, относительно простой формой залежей и наличием достаточно большого массива разведочных данных. Это позволяет добиться максимального эффекта от применения методов геостатистики для его исследования.

2. Намеченная система отработки шахтных горизонтов ДБМ снизу-вверх (камерно-целиковая со стадийной выемкой очистных камер размером 100x15x70м) предъявляет жесткие требования к исходным разведочным данным, так как корректировка положения капитальных и горноподготовительных выработок в дальнейшем невозможна, и определяет необходимость обеспечения одинаковой степени разведанности всего объема недр с одинаковой детальностью. В связи с этим важное значение приобретает оптимизация системы доразведки на количественной основе, что возможно при использовании геостатистики.

Основой проведенных исследований стали данные опробования скважин Центрального участка ДБМ.

Целью работы является разработка на основе методов геостатистики и программных продуктов GST 3.03 В.А.Мальцева и Surfer 6.01 компании Golden Software (США) алгоритма автоматизированного выделения участков, требующих доразведки дополнительными скважинами, в пределах блока шахтных горизонтов ДБМ.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Анализ состояния фактической разведанности месторождения в целом и его шахтных горизонтов.

2. Создание базы данных опробования с контролем и сортировкой исходной информации.

3. Исследование возможности использования для изучения изменчивости содержания В203 на шахтных горизонтах ДБМ объединенного массива данных по всему месторождению методами статистического, геостатистического и тренд-анализа.

4. Построение и исследование экспериментальных вариограмм в комплексе GST, аппроксимация их модельньми функциями и формирование общей пространственной геостатистической модели ДБМ.

5. Анализ возможности решения задачи выбора системы доразведки шахтных горизонтов ДБМ при помощи геометрической вариограммы методом, предложенным В.А.Мальцевым, и по погрешности кригинговой оценки методом, предложенным Л.А.Редци.

6. Разработка методики автоматизированного выделения участков, требующих вскрытия дополнительными скважинами, в условиях геостатистической модели при использовании программных средств GST и Surfer.

7. Анализ результатов применения предложенной методики для определения мест заложения дополнительных скважин при доразведке шахтных горизонтов ДБМ.

Основная идея работы заключается в том, что задачу разработки рациональной схемы доразведки шахтных горизонтов ДБМ можно представить в виде задачи выделения некоторых аномальных участков (блоков), характеризую-

щихся совпадением высокой вероятности того, что содержание В203 в них превышает бортовое, и высокой погрешности оценки величины этого содержания.

При решении поставленных задач применялись следующие геостатистические методы исследования: еариограммный анализ - для построения пространственной модели изменчивости содержания В20з на ДБМ, перекрестный прогноз - для проверки работоспособности модели, точечный и блочный кригинг - для построения интерполяционных карт и блочных схем.

Для отдельных вычислений в диссертационной работе кроме вышеназванных комплексов GST и Surfer использовались следующие программные средства-, пакет Grapher 4.3 компании Golden Software (США), Statistica for Windows 4.3 и Microcal Origin 3.5 компаний StatSoft, Inc. и Microcal Origin, Inc. (США), соответственно.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основании исследования пространственной изменчивости содержания В203 построена геостатистическая модель ДБМ.

2. Доказана возможность использования геостатистического моделирования ДБМ для решения задачи определения мест заложения дополнительных скважин при доразведке шахтных горизонтов месторождения.

3. Предложена методика автоматизированного выделения участков, требующих вскрытия дополнительными скважинами, на шахтных горизонтах ДБМ на основании полученной геостатистической модели при помощи программных пакетов GST и Surfer.

Практическая ценность работы состоит в том, что предлагаемый алгоритм автоматизированного выделения участков, требующих постановки до-разведочных работ, позволяет минимизировать количество дополнительных скважин без потери качества разведки. Это особенно важно в связи с тем, что проект подземной отработки месторождения в настоящее время не реализован и данные проведенного исследования имеют не только теоретическое, но и практическое значение. Применение общей схемы данного алгоритма возможно при решении подобных задач и на других месторождениях на основе полученных геостатистических моделей.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Анализ изменчивости содержания В2Оз в пределах рудной залежи ДБМ, выполненный методами статистики, тренд-анализа и геостатистики, показывает возможность использования единой вариограммной модели для описания этой изменчивости по всему объему месторождения. При этом использование данных по хорошо изученным верхним горизонтам открытой добычи позволяет построить полноденную модель, а выводы, получаемые на основании этой модели, могут экстраполироваться на слабо изученные нижние (шахтные) горизонты.

2. В качестве модели пространственной изменчивости содержания В203 на ДБМ предлагается пространственная (трехмерная) вариограммная модель,

выражающаяся уравнением 1 и параметрами табл. 4. Указанная модель согласуется с имеющимися представлениями о геолого-генетических особенностях месторождения и может быть использована для выполнения кригинговых процедур интерполяции и оценивания и для решения на их основе задачи оптимизации доразведки шахтных горизонтов ДБМ.

3. Характер пространственной изменчивости содержания В203 на ДБМ таков, что в достаточно большом диапазоне изменения расстояний между скважинами (50-90 м) дисперсия кригинга остается практически постоянной и не превышает значения 20, свойственного детально разведанным запасам. Таким образом, в процессе доразведки шахтных горизонтов месторождения разведочную сеть нет необходимости приводить к идеально равномерной.

4. В условиях принятой геостатистической модели ДБМ разработана методика автоматизированного выделения участков, подлежащих вскрытию дополнительными скважинами, как аномальных зон, отвечающим двум условиям: высокой вероятности превышения криганговой оценкой заданного лимита содержания и превышению дисперсией этой оценки принятого допустимого предела.

Апробация работы. Публикации. Основные научные положения и выводы диссертационной работы докладывались на научной конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов МГГА (Москва, 1996г.), на "1-й экологической конференции молодых ученых, посвященной 850-летию Москвы", проведенной Московским Союзом научных и инженерных организаций в МГГУ (Москва, 1997г.) и на заседаниях кафедры "Методики поисков и разведки месторождений полезных ископаемых" МГГА (Москва, 1997г.).

По результатам исследований опубликовано 3 работы, одна находится в печати.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 168 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 51 наименования.

ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность применения геостатистического моделирования для решения практических геологических задач и выбор в качестве объекта исследования ДБМ, поставлена общая цель работы, сформулированы конкретные задачи, решение которых необходимо для достижения этой цели, и указаны применяемые методы исследования.

В первой главе охарактеризованы особенности геологического строения, разведки и эксплуатации ДБМ, рассмотрены факторы, обуславливающие применение для изучения горизонтов подземной отработай геолого-математического моделирования.

ДБМ является уникальным месторождением боросиликатных руд, относящимся к скарновой формации. Как многие скарновые месторождения, ДБМ

отличается достаточно сложной структурой и представляет собой крупное, ветвящееся линзообразное тело вкрапленных руд, имеющее в центральной части седловидную в поперечном сечении форму.

Главная рудная залежь месторождения интенсивно эксплуатируется открытым способом и в настоящее время рассматривается вопрос о переходе к подземной отработке его глубоких горизонтов.

Блок подземной отработки ДБМ разведан системой вертикальных разрезов, отстроенных по сериям буровых скважин, пройденных с поверхности. Сеть разрезов и скважин в разрезах неравномерна: расстояние между разрезами - 45-165 м, между скважинами в них - 15-300 м.

Фактические расстояния между разбуренными разрезами представлены в табл.1.

Таблица 1.

Расстояния между разведочными линиями на ДБМ.

Разрезы Расстояния, м Разрезы Расстояния, м

УПа-УП* 80 Н-Иа 85

УП-1У 80 На-1 75

1У-1Уг 125 На* 75

1Уг-Ш 45 1а-ЕХ 90

Ш-Ша 80 К-ГХа* 70

Ша-П 100 1Ха-Х 65

Разведочные линии УП, 1а,1Ха не разбурены.

В табл.2 приведена фактическая разведанность залежи по каждому из разрезов.

Достигнутая степень разведанности может считаться приемлемой с точки зрения оценки общего количества запасов и достоверности технико-экономического обоснования целесообразности строительства подземного рудника. Эта разведанность, однако, недостаточна для составления проекта отработки в интервале горизонтов -25 + -235 м.

Согласно проектных проработок Государственного научно-исследовательского института горно-химического сырья (ГИГХС) предполагается вариант камерно-целиковой системы с трехстадийной выемкой камер первой, второй и третьей очереди и закладкой выработанного пространства. Отработка предусматривается снизу-вверх. Вначале производится выемка руды и закладка отработанного пространства в этаже -235 -165 м, затем в этаже -165 -95 м и в последнюю очередь в этаже -95 + -25 м. Подготовка месторождения в этом варианте заключается в проходке за контуром рудного тела на горизонтах -235, -165 и -95 м кольцевых откаточных штреков, соединяемых ортами через 100 м.

Таблица 2

Оценка фактической разведанности разрезов через рудную залежь ДБМ в пределах блока, намеченного для подземной отработки.

Разрез Количество скважин, шт. Расстояние между скважинами, м Недоизученные элементы в разрезе

EX-IX 3 15-45 Скважины пройдены "пучком" и внешних границ по флангам не определяют. Условно положение нижней границы.

1а-1а нет - Разрез не разбурен

I-I 5 50-100 Условно положение нижней границы между скважинами 1 и 1301.

lía-lia 3 40-200 Не оконтурен ЮВ фланг. Скв. 1304 "зависла" в руде. Условно положение нижней границы между скв. 1305 и 1303.

11-И 4 50-150 Скв. 2 "зависла" в руде. Условно положение нижней границы.

Ша-Ша 4 50-150 Условно оконтурены внешние границы залежи по флангам. Скв. 752 пройдена близко к падению и "зависла" в руде. Условно положение нижней границы между скв. 1024 и 1019.

III-III 4 50-150 Не оконтурен СЗ фланг. Скв. 20 "зависла" в руде. Условно положение нижней границы на ЮВ фланге.

IVr-IVr 8 25-100 Скважины пройдены "пучком" и внешних границ залежи по флангам не определяют. Условно положение нижней границы в центре.

IV-IV 3 50-100 Не оконтурен СЗ фланг. Скв. 1322 пройдена близко к падению и "зависла" в руде. Условно положение нижней границы.

Отработка предусматривается лентами, располагаемыми вкрест простирания рудного тела между смежными ортами. Ширина лент соответствует расстоянию между ортами (100 м), а длина - мощности рудного тела (в среднем 200 м). Ленты делятся на камеры, располагаемые по простиранию рудного тела. Ширина камер -15 м.

При намеченной системе никакая корректировка положения капитальных и горно-подготовительных выработок, запроектированных по данным дораз-ведки, оказывается в дальнейшем невозможной. Порядок отработки определяет необходимость обеспечения одинаковой степени разведанности всего объема недр намечаемой подземной отработки с одинаковой детальностью. Система должна быть увязана с параметрами системы отработки, т.е. сеть и положение разведочных разрезов должны соответствовать принятой ширине лент (100 м).

Предварительно может быть намечена система доразведки равноотстоящими разведочными разрезами через 100 м в плоскостях предполагаемых нарезных ортов. При этом требуется разбурка 7 новых разведочных профилей, определяемых положением ортов. Хотя при создании новых разрезов могут быть частично использованы пройденные скважины, располагающиеся на небольшом расстоянии от них, подобная схема предполагает достаточно большой объем доразведочного бурения (более 7000 м) с необходимым и неизбежным дублированием ряда существующих скважин. Соответственно, возникает вопрос о возможности сокращения этого объема без существенной потери общего качества доразведки, т.е. достижения максимальной информативности при минимальных затратах.

В основе геостатистического моделирования лежит анализ связей величины некоторых параметров оруднения, соответствующих конкретным элементарным объемам пространства недр, с взаимным расположением этих объемов. Подбирая математическую модель пространственной изменчивости параметра, геостатистика позволяет максимально использовать имеющуюся разведочную информацию с точки зрения правдоподобия оценок средних значений и оценить погрешности распространения оценок на те или иные объемы недр.

Геостатистические методы дают возможность оценить разведанность исследуемых объектов, оперируя не условными понятиями категорийности запасов, а сравнением количественных показателей этой разведанности для шахтных горизонтов и изученных горизонтов открытой отработки ДБМ, где качество выполненной разведки подтверждено экспериментальными работами.

Совместное использование оценок максимального правдоподобия и их погрешностей должно позволить выявить в объеме исследуемого участка такие элементарные блоки, принадлежность которых к контуру промышленных запасов оценивалась бы с погрешностью, превышающей некоторый заданный предел. Рассматривая затем такие блоки в качестве участков, подлежащих вскрытию дополнительными скважинами, можно подойти к построению оптимальной системы доразведки ДБМ в смысле достоверности построения промышленного объема залежей при минимальном количестве новых скважин.

Вторая глава посвящена процедуре вариограммного анализа, используемой для построения геостатистической модели изменчивости содержания В203 на ДБМ.

Приступая к моделированию, следует выбрать ведущий, определяющий параметр месторождения, моделирование пространственной изменчивости которого является необходимым и достаточным условием возможности решения на создаваемой модели практических задач. На ДБМ таким параметром является содержание В1О3, т.к. его бортовым лимитом определяется морфология и объем рудных тел. Снижение качества руд с глубиной и ужесточение требова-

ний к этому качеству с переходом к подземной отработке определяют актуальность повышения точности оценок в первую очередь этого параметра.

Исходными данными для моделирования пространственной изменчивости содержания В2О3 служат результаты анализов керновых проб скважин детальной и эксплуатационных разведок, приведенных к одинаковой длине (шагу квантования), с "выпрессовыванием" (данные опробования не учитываются) безрудных интервалов, соответствующих пересечениям пострудных даек. При выделении рудных интервалов использовались кондиции, установленные для условий подземной добычи.

Блок ДБМ, намечаемый для подземной добычи (-25ч~235 м), характеризуется крайне неравномерной разведанностью при невыдержанной ориентировке скважин. Попытки использовать для построения модели только результаты опробования скважин, вскрывающих рудное тело в этаже указанных горизонтов, оказались вследствие этого неудачными.

Анализ геологического строения рудной залежи, минерализации и изменчивости содержания В20з в пределах шахтных горизонтов показывает, что они соответствуют таковым для всего объема ДБМ. Соответственно возникла идея использовать для построения модели весь объем разведочного опробования по всем пройденным скважинам, как в зоне открытой отработки, так и на шахтных горизонтах.

Такой подход требовал обоснования возможности объединения данных опробования этих частей в единый массив, что и было выполнено методами статистического, геостатистического и тренд-анализа. При этом оказалось, что общий массив данных в целом отвечает требованиям однородности и стационарности, а вариограммная модель, отстроенная по нему может рассматриваться как основа для решения задач интерполяции-оценивания для любой части месторождения.

Процесс геостатистического моделирования состоит из анализа структуры пространственной изменчивости признака, выбора аппроксимирующих функций и подбора коэффициентов таких функций, оптимизирующих процедуру интерполяции-оценивания.

Основным инструментом исследований модельной функции была выбрана процедура перекрестного прогноза, при которой вычисленные с использованием модели значения содержаний в точках опробования сравнивались с их фактическими значениями в этих точках.

Для двух, возможных для использования в данном случае, аппроксимирующих функций (сферической и квадратичной) были получены следующие значения характеристик прогноза (табл.3).

Значения статистик по альтернативным функциям-моделям показывают, что квадратичная функция является предпочтительной, хотя вычислительная программа (комплекс GST), в которую заложена автоматизированная процеду-

ра самооценки работоспособности проверяемых моделей, в обоих случаях оценивает ее как "хорошую".

Таблица 3

Статистики перекрестного прогноза вариограммных моделей содержания В20з рудной залежи ДБМ с использованием разных функций в качестве одной из структур изменчивости.

Применяемая функция вариограммной модели сферическая квадратичная

сопоставлено пар факт/прогноз, шт. 8080

стандартное отклонение фактических данных, % В2О3 5.37

стандартное отклонение прогноза на те же точки, %Ва03 4.59 4.37

средняя систематическая ошибка прогноза, % В2О3 -0.016 -0.023

среднеквадратическая ошибка прогноза, % В2О3 0.056 0.055

среднеквадратическая ошибка статистического прогноза, % В2О3 0.057

среднеквадратическая ошибка прогноза ближайшим значением, %ВгОэ 0.060

коэффициент корреляции прогноза с фактом 0.498 0.504

На рис.1 приведены экспериментально полученные вариограммы и подобранные к ним модели.

С учетом корректировки координатных осей пространственного эллипсоида изменчивости содержания В2О3, для вариограммной модели предложено следующее функциональное выражение:

КА^)=С0+г1(й) + Г3(А)+Г3(^)> (1)

где

Г,(Л) = С, ■ —--У при А < с,, и у,(А) = С, при А>в,; к а, а,)

( ЗА А3)

72(й) = С2-^—при й < а2, И г2(Л) = С2 при

Уг(К<?) = К'Р) ■ С3 ¿т) при Л < й3 , и г,= к(<р) ■ С3 при И>а3;

и где к - расстояние; - угол отклонения используемого направления от координатных осей пространственного эллипсоида изменчивости; Со - эффект самородков (коэффициент изменчивости параметра в нуле); С/ - коэффициент первой структуры изменчивости (разница между порогом первой структуры и эффектом самородков); С? - коэффициент второй структуры изменчивости

distance

36 -D=3fit

24 -18 12 -4 -

variogram (Qamma)

S 8 S I

0 50

" variogram ¡gamma) D=30

100

-I—

150

200

distance

24 -18 12-i

_ / § g 111H1111 i 111

S g 1

R

1

50

I

100 150 distance

200

6)

250

B)

—r-

250

Рис. 1. Вариограмма содержания В203 по ДБМ (шаг построения 10 м)

а) по простиранию рудной залежи; 6) вкрест простирания рудной залежи; в) по падению рудной залежи

1- экспериментальная вариограмма (цифрами обозначено количество пар проб); 2 - теоретическая функция

(разница между порогами второй и первой структур изменчивости); С3 - коэффициент третьей структуры изменчивости (разница между порогами третьей и второй структур изменчивости); а{ - зона влияния для первой структуры; а7 -зона влияния для второй структуры; аъ - зона влияния для третьей структуры; к(<р) - коэффициент анизотропии для третьей структуры (зависит от пространственного направления, в котором рассчитывается вариограмма, и определяется через аффинные модули).

Параметры этой модели приведены в табл.4.

Таблица 4

Параметры вариограммной модели содержания В2О3 ДБМ.

Структура (0 Функция Анизотропия Параметры модели

Коэффициент^) Радиус Аффинный модуль (к) горизонт./верт.

- Эффект самородков Изотропная 0.45 - - -

1 Квадратич. Изотропная 0.25 9 - -

2 Сферическая Изотропная 0.16 25 - -

3 Сферическая Анизотроп. 0.14 140 2.3 1

Для окончательного принятия математической модели необходимо постараться дать геологическую интерпретацию ее параметров. Известно, что отложение минералов бора (главным образом, датолита) на ДМБ происходило в два последовательных этапа: при образовании контактовых диффузионно-биметасоматических и инфильтрационных скарнов. Можно предположить, что анизотропная сферическая модель с зоной влияния проб 65 м в направлении вкрест простирания и 140 м в плоскости простирания рудной залежи ДМБ, вероятно, отвечает схеме отложения борной минерализации первого этапа. Это относительно бедные руды, широко распространенные по всему объему залежи. Квадратическая и сферическая изотропные модели с меньшими зонами влияния (9 и 25 м) соответствуют борной минерализации второго этапа, т.е. образованию обогащенных линз в местах сочленения рудоконтролирующих разрывных нарушений. Размеры зон влияния во втором случае, скорее всего, зависят от особенностей состава вмещающих пород.

В третьей главе рассматривается процедура кригинга, описывается и анализируется методика автоматизированного выделения участков, требующих дополнительного изучения, в условиях геостатистической модели при помощи

программных комплексов GST-Surfer, приводятся и исследуются результаты применения этой методики для шахтных горизонтов ДБМ.

Основной задачей при проектировании доразведки шахтных горизонтов ДБМ может считаться выделение в исследуемом объеме недр некоторых участков, вскрытие (пересечение) которых дополнительными скважинами позволит добиться требуемой степени разведанности. Для выделения в объеме рудной залежи определенных участков с заданными характеристиками, необходимо воспользоваться процедурой оценивания и интерполяции значений этих характеристик. В условиях имеющейся геостатистической модели в качестве такой процедуры используется линейный кригинг.

Как в плоскости разрезов, так и в перпендикулярном направлении, оптимальные параметры разведочной сети, полученные в результате анализа характера изменчивости содержания В203 в пространстве рудной залежи, отвечают довольно широкому интервалу расстояний, в который в большинстве случаев "укладываются" фактические расстояния между разрезами и скважинами в них. Следовательно, особенности пространственной изменчивости содержаний В203 на ДБМ таковы, что даже значительные (в определенных пределах) колебания расстояний между разрезами и скважинами в них не влияют на точность оценок средних и достоверность отнесения запасов элементарных блоков к балансовым. Соответственно, некоторая неравномерность существующей разведочной сети не может рассматриваться в качестве фактора, существенно снижающего разведанность запасов шахтных горизонтов ДБМ и в приведении этой сети в процессе доразведки к идеально равномерной нет необходимости. Это позволяет использовать для проектирования доразведочных работ существующие разрезы.

В модельных условиях задача доразведки может быть сформулирована как выделение некоторых аномальных участков (блоков), характеризующихся совпадением высокой вероятности того, что содержание В203 в них превышает бортовое, и высокой погрешности оценки величины этого содержания. Так как процедурой кригинга обеспечивается наименьшая ошибка сортировки элементарных объемов недр на промышленную и непромышленную части и наиболее достоверная оценка погрешностей значений переменной в данных объемах, то, определив с помощью этой процедуры максимально правдоподобные оценки содержаний В203 в элементарных объемах недр и сравнивая их с заданной величиной бортового, а также рассчитав дисперсии этих оценок и сравнивая их с некоторым допустимым пределом, можно подойти к решению сформулированной выше задачи. При этом есть основания полагать, что подобный механизм, в силу оптимальности процедуры кригинга, должен оптимизировать систему доразведки или, во всяком случае, исключить бурение "излишних" скважин.

Таким образом для решения задачи автоматизированного выделения аномальных участков (блоков), подлежащих вскрытию дополнительными скважинами (разрезами), необходимо построить и сопоставить карты значений

вероятности превышения кригинговой оценкой содержания В2О3 в элементарном объеме (зоне, блоке) бортового содержания (рис.2а) и точности этой оценки (рис,2б). Значениям низкой вероятности и относительно низкой дисперсии кригинга присваевается значение 0, а значениям высокой вероятности и большой дисперсии - 1. Затем полученные значения обоих параметров для каждой точки сети перемножаются. Понятно, что итоговое значение 1 будет соответствовать точкам, которые характеризуются высокой вероятностью промышленного оруденения и большой погрешностью (недостаточной точностью) определения содержания В203 в них, а значение 0 всем остальным, в том числе точкам, находящимся в непосредственной близости от скважин, керновые пробы в которых вскрывают богатое оруденение, т.е. где велика вероятность промышленного оруденения и высока точность его оценки. По наличию и положению таких аномальных участков в разрезах могут быть намечены дополнительные скважины, а по их положению на планах (между разрезами) - дополнительные разрезы.

Предлагаемый алгоритм решения задачи заключается в использовании комплекса GST для вычисления оценок и дисперсий, расчете вероятностей превышения их значениями заданных лимитов и построения комплексом Surfer карт мультипликативного показателя (рис.2в), на которых по изолинии 0,5 выделяются аномальные участки, рассматриваемые как требующие доразведки.

Анализ результатов точечного кригинга в пределах шахтных горизонтов ДБМ позволил сделать вывод о необходимости дополнительного исследования пространства залежи в объемах между существующими разрезами I-IX и IV-IVr и создания новых разрезов 1а-1а и IVa-IVa.

По смыслу применяемой процедуры автоматизированного выделения участков, требующих доразведки, участки, требующие доразведки, представляются как "зоны неопределенности", отвечающие заданной вероятности развития промышленных руд на фоне большой погрешности оценки содержаний В2Оз. Указанные участки имеют вид либо "точечных" аномалий, либо более или менее протяженных полей, чаще ориентированных параллельно имеющимся скважинам. В последнем случае, наличие протяженных "зон неопределенности" между имеющимися скважинами свидетельствует о том, что расстояние между ними слишком велико для уверенной интерполяции промышленных руд в межскважинном пространстве.

В интервале шахтных горизонтов по разбуренным разрезам ДБМ можно выделить 8 участков с такими крупными аномалиями. Еще 2 участка выделяются по неразбуренным разрезам. Сопоставление результатов применения автоматизированной процедуры выделения участков доразведки в разбуренных разрезах с данными анализа разведанности шахтных горизонтов ДБМ (табл. 1) и предлагаемой инструкцией плотностью сети скважин (50 м), показывает, что все выделенные автоматизированной процедурой участки доразведки расположены в областях залежи, визуально оцениваемыми как требующие дополнительного изучения, т.е. результаты применения данного алгоритма не противо-

юв

юв

(V

- ¿Л " -. ОЛг -о *

г4

100 200 300 400

Рис. 2. Разрез по разведочной линии И-П. Изолинии а) вероятности наличия промышленного оруднения (содержание В203 выше 3,5 %); б) дисперсии кригинга; в) мультипликативного показателя

1 - существующие скважины; 2 - проектируемые скважины; 3 - участки распространения безрудных пород, ограниченные при помощи признака-маски

речат результатам, которые можно было бы получить методом экспертной оценки разведки. Однако, предлагаемая процедура позволяет решить поставленную задачу на основе количественных критериев и независимо от субъективных факторов (квалификации эксперта).

Каждый выделенный участок должен быть вскрыт дополнительными скважинами. Т.к. указанные аномальные участки имеют вероятностный, а не геологический смысл, их форма и ориентировка не могут служить критериями для выбора ориентировки скважин. Поэтому бурение дополнительных скважин должно осуществляться с расчетом максимальной протяженности вскрытия аномалий, т.е. по направлению "вытянутости" аномальных участков.

Исследование карт мультипликативного показателя позволяет рекомендовать для доразведки шахтных горизонтов ДБМ в разбуренных разрезах бурение 7 новых скважин общим объемом около 1400 м и в неразбуренных разрезах 7 новых скважин общим объемом около 1600м. Таким образом, общий объем рекомендуемой доразведки составляет 14 скважин общим объемом 3000 м, что существенно меньше, чем потребовалось бы при проектировании доразведки, исходя из формального приведения сети к равномерной и рекомендуемой инструкциями плотности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные в работе исследования показали, что:

- для проведения доразведки шахтных горизонтов ДБМ можно использовать существующие и дополнительные (в местах, где расстояние между существующими разрезами слишком велико) разрезы, сохранив некоторую неравномерность существующей системы расположения основных разведочных разрезов;

- использование в условиях геостатистической модели методики автоматизированного выделения участков, требующих доразведки, позволяет определить местоположение дополнительных скважин в разрезах и индивидуально подойти к выбору их наклона с расчетом ориентировки по линии максимальной изменчивости качества руды и с учетом морфологии границ оруденения;

- применение этой методики позволяет провести автоматическую "разбраковку" недостаточно изученных участков шахтных горизонтов ДБМ на требующие и не требующие доразведки, и тем самым исключить бурение "лишних" скважин.

Эти выводы доказывают, что представленный автором алгоритм решения задачи определения мест заложения дополнительных скважин при доразведке шахтных горизонтов ДБМ на основе геостатистического моделирования эффективней использования для решения этой задачи формальных методов выбора плотности сети, его практическое применение может реально сократить издержки доразведочных работ. Автоматизация процесса решения поставленной конкретной задачи в условиях геостатистической модели дает возможность решать ее независимо от субъективных факторов и квалификации исполнителя.

Успешное применение геостатистического моделирования для решения задачи выбора мест заложения дополнительных скважин на ДБМ открывает широкие перспективы для использования методов геостатистики для решения подобных геологических задач.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дрындин А.В., Михина Т.В., Митрофанов Д.В., Сусленков А.Б. Сейсмоаку-стический контроль состояния горного массива при гидродинамическом воздействии // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 1997. -N 6. - С.156-157

2. Дрындин В.А., Михина Т.В., Митрофанов Д.В. Выбросоопасные зоны угольных пластов: изменения геофизических параметров // Вестник РУДН, сер. Геология (в печати)

3. Митрофанов Д.В. Опыт построения геостатистической модели главной рудной залежи Дальнегорского месторождения бора // Известия Вузов, сер. Геология и разведка. - 1998. - N 1. - С.86-91

4. Митрофанов Д.В. Применение геостатистического моделирования для рационального планирования горных работ при разведке месторождений полезных ископаемых // Тез.док. 1-й экологической конференции молодых ученых, 1997