CC BY
46
© В.М. Шек, Ю.В. Никулина, 2011
B.М. Шек, Ю.В. Никулина
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОДХОД ПОДСЧЕТА УГОЛЬНЫХ ЗАПАСОВ (СРАВНЕНИЕ С МЕТОДОМ
C.В. ШАКЛЕИНА)
Описаны недостатки подхода при подсчете угольных запасов методом С.В. Шаклеина. Предложена модификация данного подхода с целью уточнения данного метода.
Ключевые слова: аналитический метод С.В. Шаклеина, истинная площадь под-счетного блока, угол наклона угольного пласта, мощность угольного пласта.
Лри подсчете угольных запасов подсчетных блоков используются такие величины как площадь проекции пласта, его угол падения, мощность и плотность угольного пласта.
Существуют различные подходы к подсчету угольных запасов, которые могут иметь как свои достоинства так и недостатки. Основными недостатками каждого подхода является погрешность и точность расчетов всех показателей, которые учатсвуют в подсчете угольных запасов. Начиная с площади подсчетного блока (контура) и заканчивая мощностью пласта.
Рассмотрим аналитический метод, который был предложен С. В. Шаклеиным в соавторстве с Т.Б. Роговой и В.О. Ярковым методических указаний подсчета угольных запасов Кузбасского государственного технического университа. В настоящий момент данным методом пользуются на угольных предприятиях Кузбасса.
Начальным этапом подсчета угольных запасов является определение площади проекции (S) подсчетного блока (контура). Существует несколько способов определения площади.
Первым, которым в настоящее время пользуются в Кузбассе, является система AutoCad, в которой можно использовать специальные инструменты, обеспечивающие вычисление площадей контуров проекций по известным формулам аналитической геометрии.
Второй способ называется геометрический, суть которого заключается в разбиении контура неправильной формы на
Рис. 1. Полярный планиметр: О — полюс; OB — полярный рычаг; А — обводной штифт; ЛБ — обводной рычаг; Т — тележка; Р — интегрирующий ролик; А — счётный механизм
простейшие геометрические фигуры: треугольники, прямоугольники, трапеции. Тем самым упрощается подсчет суммированием элементарных площадей простейших фигур.
Третий способ подсчета площади заключается в использовании планиметра (рис. 1).
Полярный планиметр состоит из 2-х рычагов — полюсного и обводного. В нижней части груза, закрепленного на одном из концов полюсного рычага, имеется игла — полюс планиметра. На втором конце полюсного рычага находится штифт с шарообразной головкой, вставляемой в гнездо каретки обводного рычага. На конце обводного рычага имеется линза, на которой нанесена окружность с обводной точкой в центре. Каретка имеет счетный механизм, который состоит из счетного колеса и счетчика целых оборотов счетного колеса. Для отсчетов по счетному колесу имеется особое устройство— верньер. При обводе контура участка обводной точкой линзы ободок счетного колеса и ролик катятся либо скользят по бумаге, вкупе с обводной точкой они образуют три опорные точки планиметра.
У каждого планиметра есть погрешность. Погрешность зависит от того, каким способом получены координаты точек по результатам измерений на местности, а также угловых и линейных измерений на местности.
Вторым этапом подсчета запасов угля является определение угла падения пласта (5) для определения истинной площади под-счетного блока.
Так как проекция на плоскость пласта в реальности является не прямолинейной, то углов наклона разных участков пласта в пределах блока может быть несколько. По методу подсчета угольных запасов С.В. Шаклеина угол падения пласта для подсчетного блока определяется следующим образом: измеряются углы падения каждого изгиба пласта, затем находится минимальный omin и максимальный сг max угол падения и вычисляется их среднее значение Д5.
Таким образом, получается среднеарифметическое (усредненное) значение угла падения пласта в пределах подсчетного блока.
Такое определение угла является неточным и отрицательно влияет на подсчет истинной площади подсчетного блока.
Третий этап заключается в преобразовании площади проекции к истинной площади подсчетного блока (S^).
Для преобразования используются следующие формулы:
- при выполнении измерений на горизонтальной проекции:
S
SH =-= S seco (1)
cos с
- при выполнении измерений на вертикальной проекции:
S
SH =-= S cos eco (2)
sin o
Четвертый этап включает в себя определение мощности подсчетного блока. Аналогично определению угла падения пласта подсчетного блока величина мощности также может быть непостоянной. По методу С.В. Шаклеина мощность подсчетного блока является усредненной величиной, что также отрицательно влияет на подсчет угольных запасов, так как не учитывается изменчивость данной величины.
Таким образом, чтобы расчеты угольных запасов были более точными, нужно учитывать изменчивость величин определяющих
Рис. 2. Интегральный подсчет величин, участвующих в подсчете угольных запасов: а; - угол падения, т; - мощность, 1; - длинна элементарного подсчетного блока
параметров для подсчета угольных запасов по всему подсчетному блоку. Нужно исключить усредненные значения и использовать интегрированные результаты по всему блоку.
Рассмотрим пример, представленный на рис. 2.
Здесь представлен пласт, имеющий изогнутый рельеф. На этом примере можно продемонстрировать влияние на расчеты запасов ПИ изменчивости угла падения пласта и его мощности.
Чтобы точнее расчитать истинную площадь подсчетного блока (фрагмента пласта), необходимо блок разбить на части, как это представлено на рис. 2. Данный участок подсчетного блока разделен на 7 частей, каждая из которых имеет свои значения угол падения и мощности. Зная данные величины на каждом участке, можно расчитать истинную площадь элементарного i-го участка подсчетного блока:
Si = limi sec аг (3)
Чтобы получить истинную площадь по всему подсчетному блоку, необходимо интегрировать полученные истинные площади:
SH = Ьтsec ai (4)
Таким образом, используя интегральный подсчет расчетных показателей, мы существенно увеличиваем достоверность подсчета угольных запасов. Данный метод использован в комплексе геолого-маркшейдерских программ Гео+.
1. Шаклеин С.В. Методические рекомендации по проведению горногеометрической экспертизы достоверности геолого-разведочной информации участков угольных месторождений (количественная оценка степени соответствия геологических моделей месторождения угля их истинному строению) / С. В. Шаклеин, Т. Б. Рогова. Е-ргкЛ: http://portal.gkz-rf.ru.
2. Шек В.М. Создание комплекса геолого-маркшейдерских программ. Уголь, 2009, №1, с. 51-54.
3. Шек В.М., Дранишников П.С., Литвинов А.Г., Руденко Ю.Ф. Моделирование сплошной среды. М.: ГИАБ, 2009, ОВ 2 «Информатизация и управление», с.
4. Шек В.М., Литвинов А.Г., Руденко Ю.Ф. Высокие технологии с применением ГИС. М.: ГИАБ, 2010, №10, с. 118-126. Ш
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Шек Валерий Михайлович - профессор, доктор технических наук; src_msmu@mail.ru;
Никулина Юлия Владимировна - аспирант кафедры АСУ, nikulina232@gmail. com.
Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
409-420.
