CC BY
913
УДК 528.91:622
МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ MICROMINE
Андрей Александрович Басаргин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры прикладной информатики и информационных систем, тел. (383)343-18-35, e-mail: abaspirant@mail.ru
Рассмотрены вопросы использования информационных технологий при создании и эксплуатации автоматизированных систем управления горными работами для предприятий горного профиля на примере геоинформационной системы K-MINE.
Ключевые слова: банк геопространственных данных, унифицированное хранение, цифровые модели, структура базы данных.
GEOLOGICAL 3D MODEL-BUILDING BY MICROMINE GIS TECHNIQUES
Andrey A. Basargin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., senior lecturer, Department of Applied Informatics and Information Systems, tel. (383)343-18-35, e-mail: abaspirant@mail.ru
GIS application for creation and operation of mining enterprises automated control systems is considered by the example of K-MINE GIS.
Key words: geospatial data, uniform storage, digital models, database structure.
Процесс создания геологических моделей состоит из нескольких этапов и в зависимости от объекта моделирования (вид полезного ископаемого, структура, топология, густота разведочной сети) может несколько изменяться.
Общая структура процесса создания трехмерных геологических моделей приведена на рис. 1. Он состоит из следующих этапов [1-4]:
- разработка структуры базы данных для хранения первичной информации по данным геологической разведки;
- наполнение базы информацией геологического и геофизического опробования;
- статистический анализ первичных геологических данных, исправление ошибок, группировка данных, заверка базы, выявление закономерностей;
- построение скважин в пространстве модели, группировка по профилям;
- выделение и оконтуривание рудных и нерудных интервалов по стратиграфическому принципу, уточнение интервалов по значениям бортового содержания (интерпретация геологических данных);
- уточнение границ пространственного размещения пород, с учетом тектонических нарушений, а также за данными геофизических исследований (сейсмика, гравиметрия, электроразведка);
- каркасное моделирование месторождения (выделение рудных тел и пород сопутствующей вскрыши, моделирование пластов, аномалий, ловушек и пр.);
- создание пустых блочных моделей;
- геостатистический анализ данных разведки, вариография, определение законов пространственной изменчивости геологических характеристик компонентов;
- моделирование содержания компонентов математическими методами: ближайшего соседа (полигональный метод), обратных расстояний в степени (IDW), крайгинга (в модификациях) и др.;
- моделирование гидродинамических систем, расчет массопереноса, загрязненности, химического состава и пр.;
- уточнение контуров распространения пород в месторождении по заданным кондициям.
Рис. 1. Схема формирования цифровых моделей месторождений с использованием ГИС Мюгоште
Последовательность формирования моделей месторождений различных видов полезных ископаемых имеет существенные отличия на этапе интерпретации данных разведки. Во всех остальных аспектах методика моделирования практически идентична и может лишь незначительно меняться.
Аналогично, для месторождений, которые уже находятся в эксплуатации, моделирование может несколько отличаться от представленного выше. Для них, как правило, уже создан и ведется набор горно-графической документации
(планы, разрезы, карты) касательно контуров распространения пород в месторождении, уточненных по результатам эксплуатационной разведки, опробований и фактической отработки. Поэтому для моделирования контуров таких рудных тел и пород вскрыши используются уточненные графические данные. На этапе подготовки первичных данных учитывается изменение контуров распространения разновидностей на границе между текущим положением горных работ и конфигурацией месторождения в разведочных контурах [2-8].
Для работы с данными геологического опробования предусмотрен комплекс процедур. Для накопления геологических данных используется центральная база данных рис. 2. Доступ к данным осуществляется по технологии клиент-сервер, что позволяет распределить работу по созданию, наполнению и анализу данных между несколькими операторами.
Рис. 2. Центральная база данных геологического опробования скважин
Система содержит процедуры для разработки структуры базы данных, настройки связей таблиц, реализации реляционных отношений. Это позволяет выполнить настройку базы для месторождений любых видов полезных ископаемых и хранить в базе данных произвольные наборы семантической и фактографической информации о скважинах и данных разведки.
Завершающим этапом для создания моделей месторождений руд является блочное моделирование. Этот процесс заключается в создании пустых блочных моделей, ограниченных каркасами; интерполяция значений содержания компонентов на базе установленного закона распределения и уточнение контуров пород по заданным кондициями [3-7].
При моделировании распределения компонентов учитывается большое число факторов: характер изменчивости геологических характеристик, структура и морфология месторождения, густота и равномерность разведочной сети. В связи с этим используются различные методы пространственной интерполяции: полигональный, обратных расстояний в степени IDW, крайгинга (обычный, индикативный, полииндикативный) [6-13]. После формирования
блочной структуры выполняют корректировку каркасных моделей путем исключения областей с некондиционными породами (рис. 3) [5-9].
Рис. 3. Блочная модель месторождения для различных видов полезного
компонента
Сформированная трехмерная модель месторождения в дальнейшем может быть использована для подсчета запасов месторождения или его участков, геолого-экономической оценке, задачах календарного планирования и определения экономически целесообразных контуров отработки.
С помощью ГИС Мюгоште в настоящее время выполнено моделирование месторождений железистых кварцитов, богатых железных руд, бурых железняков, коренных титановых руд, урановых руд, месторождений золота и марганца.
Месторождения нерудных полезных ископаемых характеризуются широким многообразием. ГИС Мюгоште нашла свое применение при моделировании месторождений гранитов, огнеупорных и тугоплавких глин, кварцевых песков, мела, известняков, доломитов, каолинов, сырья для кирпичной промышленности, строительных русловых песков и др.
При формировании моделей месторождений нерудных полезных ископаемых используются подходы аналогичные и для месторождений руд. Однако специфика каждого вида сырья вносит свои коррективы. Так, для гранитов, очень важным является четкое определение зон выветривания и контактов пород, радиологические показатели и трещиноватость массива; для огнеупорных глин и каолинов - пространственная изменчивость мощности пласта и разделение глин на сорта по химическим показателям опробования для
дальнейшей селективной добычи; для известняков и доломитов - точное определение зон выветривания и карстообразования [5-10].
Естественно, что многообразие нерудных полезных ископаемых накладывает отпечаток на функциональность программного обеспечения. В модуле моделирования месторождений предусмотрены процедуры геометризации залежей, пластов, тел, которые имеют характерный вид залегания для различных видов полезных ископаемых.
В составе модуля геологического моделирования для нерудных полезных ископаемых интегрирован блок интерпретации данных в разведочных профилях. Блок содержит набор функций для построения геологических разрезов. Среди них функции геометрического построения с моделированием пород по чередованию сверху вниз, снизу вверх, по мощности пород, автовыбор, моноклинально с возможностью восстановления скважин по глубине по средним значениям мощности слоя и т.д. (рис. 4) [5-15].
|Х:33883,44 Y:56340.10 |[Z -19338 [Масштаб!: 16346 Обмет« 13302|Вьцмм«к0 ]
Рис. 4. Трехмерная модель угольного месторождения
ГИС Micromine является современной системой, которая может применяться для решения полного спектра задач при моделировании месторождений полезных ископаемых различного вида. Математический аппарат системы постоянно совершенствуется, пополняется новыми процедурами и функциями пространственного моделирования систем. В ближайших перспективах развития системы является возможность использования данных дистанционного зондирования при поиске и разведке полезных ископаемых.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Карпик А. П. Структурно-функциональная модель геодезической пространственной информационной системы координат // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2004. -№ 6. - С. 140-148.
2. Карпик А. П. Оценка возможностей мониторинга земель территорий спутниковым методом // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2012. - № 2/1. - С. 3-6.
3. Карпик А. П. Информационное обеспечение геодезической пространственной информационной системы // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2013. - № 4/С. -С. 70-73.
4. Карпик А. П. Основные принципы формирования геодезического информационного пространства // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2013. - № 4/С. - С. 73-78.
5. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: Построение и анализ. - М.: МЦНМО. - 2012. - 560 с.
6. Давид М. Геостатистические методы при оценке запасов руд: пер. с англ. - Л.: «Недра». - 2010. - 360 с.
7. Groshong R. H., Jr. 3D structural geology: a practical guide to surface and subsurface map interpretation. - Berlin: SpringerVerlag. - 1999. - 324 p.
8. Капутин Ю. Е. Горные компьютерные технологии и геостатистика. - СПб.: «Недра». - 2002. - 424 с.
9. Автоматизация горных работ c ГИС Micromine. - Режим доступа: http://kai.com.ua.
10. Применение наземного лазерного сканирования для съемки разрезов и подсчета запасов руды / В. А. Середович, А. В. Середович, А. В. Иванов, А. К. Карпов // ГЕО-Сибирь-2009. V Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.). -Новосибирск: СГГА, 2009. Т. 1, ч. 1. - С. 135-140.
11. Бударова В. А. Опыт создания карт 3D сейсморазведки с использованием геоинформационных технологий // ГЕ0-Сибирь-2009. V Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.). - Новосибирск: СГГА, 2009. Т. 1, ч. 1. - С. 187-191.
12. Морозов К. В. Комплекс программ построения геолого-геометрической модели месторождения. Горная Геомеханика и Маркшейдерское дело. - СПб.: ВНИМИ, 1999. - 85 с.
13. Басаргин А. А. Создание цифровых моделей месторождений полезных ископаемых с применением современных технологий // Вестник СГГА. - 2014. - Вып. 1 (25). - С. 31-35.
14. Карпик А. П. Технология изучения изменений во времени деформаций блоков земной коры при освоении месторождений кузбасса // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 3 (23). - С. 24-28.
15. Антонович К. М. Проблемы обеспечения точности координатно-временных определений на основе применения ГЛОНАСС технологий // Вестник СГГА. - 2012. - Вып. 18 (2). -С. 15-19.
© А. А. Басаргин, 2015
