CC BY
40
Новикова И.К. - профессор, кандидат технических наук, Иванов И.А.
Московский государственный горный университет.
© Ю.В. Никулина, 2008
Ю.В. Никулина
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА РАЗМЫТЫХ МНОЖЕСТВ ПРИ ГЕОИНФОРМАЦИОННОМ ОПИСАНИИ УГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
щ м оиски и разведка месторождений угля и газа в последние И 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.
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 обеспечивает новый качественный и технологический уровень поиска функциональных и корреляцион-
ных 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, объединяющий практические методы исследования регрессионной зависимости величин по статистическим данным.
Кластерный анализ как совокупность методов, позволяющих классифицировать многомерные наблюдения, каждое из которых описывается набором исходных переменных ХЬХ2, ..., Хт. Целью кластерного анализа является образование групп схожих между собой объектов, которые принято называть кластерами.
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.
Существенно повысить качество принимаемых решений, а тем самым и эффективность геологоразведочных работ, можно только за счет внедрения интегрированных компьютерных технологий в виде Систем Поддержки Принятия Решений (СППР), которые позволяют оперативно обрабатывать огромные массивы разнородной геолого-геофизической информации, использовать самые современные методы моделирования геологических объектов и процесса поисков и разведки.
Нечеткое управление оказывается особенно полезным, когда технологические процесс 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.
Результат применения нечеткой логики можно рассмотреть на примере определения типа нарушенности блоков угля: при моделировании наиболее правдоподобного газоугольного месторождения не-
обходимо использовать большой объем информации о породах, слоях, скважинах и их свойствах (газопроницаемость, скорость диффузии, трещиноватость, давление)
Зачастую количественных данных для моделирования не хватает либо из-за их неточности, либо из-за их отсутствия.
Модель газоугольного месторождения представляет собой совокупность призм, каждой из которых соответствует ряд свойств описываемых породу и ее факторы.
Для определения типа нарушенности необходимо знать природные факторы пород, которые рассмотрены в табл. 1.
Анализ геолого-структурных характеристик различных типов углей приведенных в таблице показывает, что угли I - II степени нарушенности имеют достаточно хорошо выраженную систему трещин эндо и экзокливажа, которая может обеспечивать
ш
Таблица 1
Типы углей по степени тектонической нарушенности
Степень (тип) нарушенности угля Трещиноватость, блеск Среднее расстояние между трещинами в ан-шлифе, мм Прочность угля
1-ненарушенные Угли блестящие и полублестящие. Обтічно две -три системы трещин эндокливажа и одна система трещин экзокливажа. Характер отдельностей - часто пластинчатой и столбчатой. 4,0 Крепкие. Раздавливаются с трудом до зерен неправильной формы
II- малонарушенные Угли блестящие и полублестящие. Характер эндокливажа тот же. Не менее двух систем трещин экзокливажа. Характер отдельностей - кроме пластинчатой и столбчатой может быть гребенчатая, ромбоэдрическая и пирамидальная. 1,9 Довольно крепкие. Истираются с трудом до зерен размерами 0,5-0,1 см
Ш-сильно- нарушенные Блеск угля чаще тусклосвинцовый. Эндогенные трещины затушеваны не менее трех - четырех систем экзогенных трещин. Характер отдельностей обычно неясный, реже мелкогребенчатый. 1,20 Непрочные, довольно легко растираются в порошок
1У-раздроб- ленные Блеск угля полуматовый. Эндогенные трещины не наблюдаются, экзокливаж не различим. 0,88 Малопрочные, легко растираются до пыли
У-перетертые Блеск угля матовый с буроватым оттенком. Эндокливаж и экзокливаж не различимы. 0,56 То же, иногда несколько крепче за счет вторичной минерализации
Таблица 2
Взаимосвязь показателей трещиноватости, прочности и газопроницаемости для углей разных типов тектонической нарушенности__________________________
Показатель
Значение показателя для типа нарушенности угля
I II III IV V
Среднее расстояние между трещинами, 11, мм 4,0 1,9 1.2 0,88 0,55
Удельная длина трещин, L, мм'1 0,50 1,05 1,66 2,18 3,60
Среднее зияние трещин, R, мм 0,027 0,015 0,010 0,006 0,004
Показатель прочности по каверно-метрии, 4 0,85 0,73 0,44 0,28 0,28
Показатель прочности по прочно-стномеру П-1, q 83 76 53 34 34
Коэффициент трещинной газопроницаемости (по Ромму), кт, мД 16,8 6.04 2,84 0.78 0,39
Коэффициент фактической (природной) газопроницаемости, (к=к/100), мД 0,17 0,06 0,03 0,008 0,004
более или менее эффективную фильтрацию газа. При этом структурные блоки угля, из которых происходит истечение метана в режиме диффузии, имеют небольшие размеры 0,3-2 см, следовательно, диффузия метана из них может произойти достаточно быстро при условии, если фильтрация газа по системам трещин не будет ее задерживать.
Угли III степени нарушенности имеют более частую сетку трещин, но качество ее в смысле выдержанности по простиранию без нарушений становится хуже, что резко снижает ее фильтрационный потенциал. табл. 2 приведены обобщенные данные о взаимосвязи показателей трещиноватости, прочности и газопроницаемости углей, различной степени тектонической нарушенности и всего диапазона выхода летучих газов, полученные на основе проведения комплекса исследований, выполненных на протяжении ряда лет.
Использование нечеткой логики для определения типа нару-шенности можно продемонстрировать на примере работы системы, созданной в пакете Fuzzy Logic.
Работа данной системы заключается в следующем.
В результате произвольного нечеткого выбора значений факторов, влияющих на тип нарушенности; система определяет функции принадлежности значений и устанавливает меру___________
Rule Viewer: Untitled2
File Edit View Options
h = 1.27 L = 2.63 R = 0.00859
/
/
/ \
г ч
Л
Л
ч
/1
Л
} \
Г ч
{1
<4 = 0.391
и \
\t ч
\£ V
\1 V
0 і
[d
12 108
lnPut I [1 273 2 63 0 008591 0 3909 0 02 РЮ points: | Ю1
Ready
Move: |ef( right down
H elp
СППР определение типа нарушенности угля
доверия к каждой из них. На основе совокупных данных выводит более подходящий вариант. В данном случае система определила тип нарушенности и определила степень доверия к данному типу -0,1.
Отметим, что для входных и выходных переменных была определена функция принадлежности нормального распределения и интервалы, которым принадлежат случайные значения факторов, влияющих на тип нарушенности.
Таким образом, можно утверждать, что нечеткая логика обеспечивает эффективные средства отображения неопределенностей и неточностей геологических данных.ЕЕПЗ
Коротко об авторе ----------------------------------------
Никулина Ю.В. - магистр, Московский государственный горный университет.
