Использование метода нечетких множеств при визуализации геоданных газоугольного месторождения Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

© В.М. Шеек, Ю.В. Никулина, 2008

В.М. Шек, Ю.В. Никулина

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ ПРИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ГЕОДАННЫХ ГАЗОУГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

~П процессе отработки угольных пластов параллельно реша-

А#ется проблема определение газообильных участков и их дегазации. С углублением горных работ возрастает общая метано-обильность угольных шахт и повышается газовыделение в очистных и подготовительных забоях. В условиях высокого газовыделе-ния на ряде шахт становится невозможным создание безопасных условий труда посредством только одной вентиляции. Поэтому на таких шахтах необходимо применение специальных средств борьбы с метаном, одним из которых является дегазация угольных пластов.

Под дегазацией понимается каптирование метана из сближенных и отрабатываемых угольных пластов и метановоздушных смесей из выработанных пространств с последующим выводом по специальным газопроводам на поверхность, предотвращая или снижая таким образом выделение метана и рудничную атмосферу в местах нахождения людей и механизмов [1].

Поиски и разведка месторождений угля и газа в последние годы столкнулись со значительными трудностями. Объектами изучения становятся все более сложные месторождения, залегающие на больших глубинах и весьма удаленные от районов потребления сырья. Затраты на проведение геологоразведочных работ непрерывно возрастают, что существенно повышает величину риска принимаемых решений.

Для анализа газообильности месторождения на предварительной стадии дегазации получают количественные данные показателей, влияющих на газоносность угольных пластов. Такие как, например, трещиноватость, мощность пласта, зольность угля и др. Далее на основе профессиональных навыков и накопленных знаний определяют газоносность для места опробования. Но такие данные

получают только для тех мест, где бурят скважины, а чтобы визуализировать модель отображения количества метана по всему месторождению в целом таких данных недостаточно. В связи с этим появляется проблема неточности определения газообильности месторождения: учтены не все факторы, влияющие на величину газо-обильности угольных пластов. Например, это может быть среднее расстояние между трещинами углей или технологические факторы - средняя длина скважин или расстояния между ними.

Существует ряд методов, позволяющих построить более точные модели месторождений, описать его свойства пород, природные факторы и ряд других особенностей, влияющих на представление модели месторождения. Практическое применение нашли такие методы как корреляционный анализ, регрессионный анализ, кластерный анализ.

Корреляционный анализ обеспечивает новый качественный и технологический уровень поиска функциональных и корреляционных связей между разнородными геолого-геофи-зическими данными: кубами сейсмических атрибутов и геологических параметров; скважинными данными; параметрами, определенными вдоль горизонтов; кубами параметров и скважинными данными; картами параметров; каротажными кривыми и керном. Регрессионный анализ, объединяет практические методы исследования регрессионной зависимости величин по статистическим данным.

Кластерный анализ это совокупность методов, позволяющих классифицировать многомерные наблюдения, каждое из которых описывается набором исходных переменных. Целью кластерного анализа является образование групп схожих между собой объектов, которые принято называть кластерами [2].

Однако, традиционные методы и приемы поисков и разведки, основой которых служил метод «проб и ошибок», становятся все менее эффективными. При ведении геологоразведочных работ в настоящее время необходимо не только учитывать накопленный многолетний опыт, но и решать целый ряд геолого-экономических задач, прибегая к построению различного рода моделей.

Таким образом, существует актуальность применения методов нечетких множеств при моделировании газоугольного месторождения и их преимущества над другими методами автоматизированного построения пространственной модели.

Нечеткое управление оказывается особенно полезным, когда технологические процессы являются слишком сложными для анализа с помощью общепринятых количественных методов или когда доступные источники информации интерпретируются качественно, неточно или неопределенно. Нечеткая логика, на которой основано нечеткое управление ближе по духу к мышлению и естественным языкам, чем традиционные логические системы. Нечеткая логика, в основном, обеспечивает эффективные средства отображения неопределенностей и неточностей реального мира [3].

Для создания адекватной модели отображения данных газо-обильности угольных пластов, учитывая все факторы и их взаимосвязи, потребуется использовать методы нечеткой логики для корректировки, дополнения и уточнения обрабатываемых данных при моделировании. Опираясь на теорию нечетких множеств, проследим, как, увеличивая объем информации о свойствах месторождения (на примере одного угольного пласта), данные становятся более четкими и близкими к реальным.

На рис. 1. представлен участок угольного пласта с максимальной газообильностью. Данную информацию мы получили опираясь на природный показатель газоносность.

Рис. 1. Показатель газообильности Рис. 2. Показатель газообильности

по природному показатель газонос- по природным показателям газо-

ность носность и трещиноватость

На рис. 2. Представлена визуализация газообильности при учете двух природных показателей газоносности и расстояния между трещинами.

На рис. 3. Представлена визуализация газообильности при учете двух природных показателей газоносности и расстояния между трещинами.

Для реализации такой модели нужно использовать в совокупности два способа представления моделей: растровое и векторное, так как при моделировании необходимо учесть, что модель включает в себя стадию обработки объектов с

Рис. 3. Показатель газообильности нечеткими границами (растр°в°е по природным показателям газо- представление) в объекты с четки-носность и трещиноватость ми границами (векторное пред-

ставление). Для моделирования месторождения используются пространственные объекты и свойства, соответствующие этим объектам. Модель месторождения можно представить как совокупность призм (в трехмерной модели) (TIN- представление) или совокупность шестиугольников (в двухмерной модели) Для двухмерной модели пространственными объектами являются шестигранники (полигоны), которые имеют свои атрибуты (свойства пород или значения природных показателей). Для визуализации такой модели нужно использовать растровое представление, так как не для всех шестиугольников найдется соответствующий набор атрибутов. Используя методы сглаживания и определения буферных областей можно определить нужные данные, например, количественные величины показателей ,влияющих на величину газообильности.

Из полученных результатов можно сделать вывод, что чем более исчерпывающая информация имеется о месторождении, тем более адекватной и реальной представляется модель отображения его газообильности.

--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коган И.Д. Подсчет запасов и геолого-промышленная оценка рудных месторождений. - М.: Недра, 1974.

2. Васильев П.В. Развитие горно-геологических информационных систем. -Информационный Бюллетень ГИС Ассоциации, № 2, 1999, стр. 32-34.

3. Аверин А.Н. и др. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интелелкта / Под ред. Д.А. Поспелова. - М.: Наука, 1986, 312 с. ЕШ

— Коротко об авторах ----------------------------------------

Шек В.М. - доктор технических наук, профессор кафедры АСУ, Никулина Ю.В. - студентка кафедры АСУ,

Московский государственный горный университет.

© А.Н. Якубович, 2008