CC BY
19
Основные методические принципы формирования интегрированной геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений
Н.М. Стадник, ведущий инженер ООО «АйТи-Архитектор»
В последние годы резко повысился практический интерес к использованию геоинформационных систем при моделировании и оптимизации проектных решений по отработке запасов месторождений полезных ископаемых на основе системного и комплексного учета больших объемов исходной информации и ее интеллектуальной графической интерпретации. При этом отличительной особенностью данных, используемых при создании геоинформационных систем горного профиля, является уровень их достоверности, который достаточно трудно определить численно. Как правило, при использовании геоинформационных технологий предполагается тождественное отображение природных объектов, их свойств и структур на основе цифрового моделирования. В этой связи любые неточности, явно или косвенно заложенные в геоинформационный массив данных, автоматически приводят к погрешностям принимаемых технологических, инвестиционных и управленческих решений, а при значительных ошибках - к возникновению чрезвычайных и нештатных ситуаций в производственной среде. В частности, при определении производственной мощности шахты используются сведения о распределении и общем объеме запасов полезного ископаемого в границах горного отвода, мощности, углах падения, нарушенности, взаимном расположении и газоносности угольных пластов, зольности угля и др. [1]. Большинство этих сведений используется и при обосновании вариантов схем вскрытия и подготовки запасов шахтного поля, порядка разработки угольных пластов, при определении параметров систем разработки и выборе средств механизации горных работ. Достоверные знания о количественных и качественных характеристиках георесурсного потенциала горного предприятия, интеллектуальный анализ данных и возможность их привязки к нормативно-правовому обеспечению недропользования позволяют разрабатывать качественно новые геоинформационные модели в рамках горно-геологических информационных систем (ГГИС).
В связи с вышеизложенным формирование геоинформационной базы прогнозирования и корректной оценки запасов угольных месторождений является актуальной научной и практической задачей.
На основании проведенного анализа можно констатировать, что формирование геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений должно корректно учитывать целый ряд сложностей:
• низкий уровень использования в современных ГГИС новых информационных технологий для автоматизации проектирования подземной угледобычи;
• наличие морально устаревших методов оценки достоверности геологоразведочных данных;
• необходимость интеллектуального анализа больших массивов данных, представленных в ГГИС;
• отсутствие привязки современных ГГИС к нормативно-правовой базе недропользования РФ.
Все вышеперечисленные сложности предопределяют обязательное и объективное знание и учет уровня горного риска, принимаемого на себя недропользователем в ходе инвестирования, строительства и эксплуатации горного предприятия и напрямую определяемого достоверностью имеющейся информации о недрах.
Разработка и развитие геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений по элементарным объектам наблюдения на всех уровнях дают возможность постепенно создавать фонд управленческой и статистической информации, характеризующий каждый информационный объект и позволяющий наблюдать за процессами в экологической, экономической, геологической и технологической сферах функционирования горнодобывающего предприятия, определяемыми тенденциями развития объектов или групп объектов наблюдения, проводить исследования без дополнительного сбора информации, обоснованно принимать прогрессивные технологические и управленческие решения.
Исходя из вышеизложенного основой идеологии формирования геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений является создание банков данных и знаний о геологической информации, используемой при автоматизированном проектировании горнотехнических систем.
Горные предприятия представляют собой многопараметрические природно-технологические объекты, развивающиеся в пространстве в течение длительного времени и характеризующиеся большими объемами разнородной информации:
• геологической, включающей в себя результаты экспериментальных исследований свойств и качественного состава полезных ископаемых, других георесурсов и вмещающих пород, характеристику состояния и структурных неоднород-ностей горного массива, гидрогеологические особенности месторождений и процессов, происходящих в недрах при их освоении;
• геометрической, включающей элементы залегания месторождений полезных ископаемых, а также технологии горных работ, рассматриваемые в трехмерном пространстве горного отвода;
• технологической, включающей сведения о параметрах горных выработок, средств механизации и особенностях выполнения технологических процессов;
• экологической, отражающей взаимодействие технологических процессов горного производства и природных объектов - недр, поверхности земли, окружающей атмосферы, водных ресурсов;
• экономической, учитывающей показатели ценности конечной продукции, интенсивности и эффективности производства [14];
• нормативно-правовой, отражающей подборку нормативных документов, указатель российских и международных
стандартов, профильный глоссарий для интерактивного изучения нормативной базы в процессе проектирования.
Важное значение при этом имеет систематическое пополнение информации о результатах научных исследований и практики ведения работ по освоению недр. Основные параметры и определяющие факторы находятся в сложной взаимосвязи и в итоге формируют значительный массив данных о каждом объекте. Получение достоверных выводов в большинстве задач изучения освоения недр, принятия проектных решений и управления горным производством возможно лишь на основе применения современных информационных технологий. Поэтому с точки зрения изучения, проектирования и управления горные предприятия относятся к объектам высшей категории сложности [12].
В обобщенном виде процесс информационного обеспечения в любой области деятельности включает три стадии: измерение и регистрация данных об объекте; обработка, сбор и хранение данных, анализ, обобщение и выработка альтернативных решений. Таким образом, информационные технологии при их использовании в горном деле обеспечивают новый качественный уровень сбора, накопления и обработки информации о различного рода горных и природных, в том числе и геологических, объектах при проектировании и конструировании сложных природно-технологических систем на базе АИС, САПР и др. [13]. Это позволяет значительно увеличить объемы оперативно обрабатываемой информации, агрегировать разнородные информационные массивы в задачах управления, математического моделирования и оптимизации параметров горных предприятий, повысить уровень объективности принимаемых решений.
Соответственно, целью создания интегрированной геоин-
формационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений являются систематизация формирования и использования информационных ресурсов горного предприятия, одноразовое хранение и многократное многоцелевое использование, повышение аналитических возможностей обработки статистических данных на основе решения прикладных задач с привлечением показателей из различных форм управленческой и статистической отчетности, а также зарубежного опыта. Работа над формированием геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений - это основа создания единого (интегрированного) информационного пространства угольной промышленности РФ.
Проектирование такого информационного пространства должно охватывать: все уровни системы (федеральный, региональный и районный (городской); все каналы взаимодействия по вертикали и горизонтали структурно-образующих компонентов информационно-телекоммуникационной системы; все технологические этапы обработки данных статистики (сбор, ввод, хранение, обработка и представление); существующие информационные базы.
Процесс формирования геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений требует единой методологии создания и хранения управленческой и статистической информации, включающей использование единой отраслевой информационно-справочной системы, нормативно-методической базы отраслевого недропользования, основанной на применении системы классификаторов и адресно-ориентированного подхода, баз данных и баз знаний о приемлемости проектных технологических решений.
Рис. 1 Структура интегрированной геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений
Кадастровый классификатор
ЛЛ:ББ:ЕЕ:ДД:ИИ:КК
где:
ЛЛ - кадастровый округ;
ББ - административный округ (кадастровый район);
ЕЕ - код зоны;
ДД - код массива;
ИИ - код кадастрового квартала;
КК - непосредственно номер самого объекта
Адресный классификатор СС А РРР ГГГ ВВВ ППП УУУУ эээ ццц
где:
СС - код субъекта Российской Федерации (региона); А - код округа в составе субъекта РФ (региона); РРР - код района;
ГГГ - код города (код сельского поселения);
ВВВ - код внутригородского района;
ППП - код населенного пункта;
УУУУ - код улицы, планировочной единицы,
территории;
ЭЭЭЭ - код дополнительного адресообразующего элемента;
ЦЦЦ - код подчиненного адресного объекта дополнительного адресообразующего элемента
Рис. 2 Адресное позиционирование объекта 3D-модели угольного месторождения
В результате проведенного системного анализа информационного обеспечения автоматизированного 3Б-моделирования угольных месторождений, процессов оценки запасов, проектирования отработки, а также методов прогнозирования горно-геологических характеристик угольных месторождений и исходной информации для поиска и выбора рациональных пространственно-планировочных и технологических решений по отработке запасов полезного ископаемого, предлагается вариант структуры интегрированной геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений, представленный на рис. 1.
В структуре интегрированной геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений выделяются три основные составляющие:
- подсистема обработки горно-геологических характеристик, содержащая более эффективные и прогрессивные методы обработки и принципы интеллектуального анализа горно-геологических данных;
- подсистема обработки нормативно-методической и правовой документации угольной промышленности, содержащей тематическую подборку документов, указатель российских и международных стандартов. Кроме того, вводится профильный глоссарий для интерактивного изучения нормативной базы в процессе проектирования и «согласования» с ней проектных решений;
- подсистема анализа и синтеза проектных решений, включающая сведения об апробации различных проектных решений на шахте, в регионе, в Российской Федерации и за рубежом, сравнительный анализ геологических и горнотехнических условий конкретного предприятия и условий применимости рациональных технологических решений.
В свою очередь каждая из этих составляющих имеет свою достаточно сложную структуру и систему взаимоувязанных модулей, хранящих в себе информацию с адресной привязкой к месторождению.
Принадлежность и взаимную увязку объектов 3Б-модели угольного месторождения в ГГИС необходимо учитывать для реализации возможности автоматизированного проектирования технологических систем шахт. Отличительным признаком геоинформационной базы является привязка к «адресу» объекта - территориальному признаку, на основании которого производится выбор информации для обработки в автоматизированном режиме. Для этой цели разработан классификационный адресный код объекта 3Б-модели, который отражает иерархию его подчиненности и выделяет его среди объектов данного уровня, подчиненных одному и тому же «старшему» объекту (рис. 2).
Такой классификационный адресный код позволяет содержать на хранении как элементарные объекты (предприятие, организация и т.д.), так и агрегированные объекты (территория, отрасль и т. д.), он охватывает все уровни системы государственного управления и в этом отношении является территориально распределенным. Первичные базы данных каждого уровня, привязанные к адресному коду, отличаются объемом информации, различным соотношением в нем объектной и агрегированной информации, составом показателей, определяемыми спецификой каждого региона или ведомства.
Подсистема обработки горно-геологических данных подробно рассмотрена в статьях автора в части прогнозирования горно-геологических характеристик и кластеризации запасов [2, 4-11].
Подсистема обработки нормативно-методической и правовой документации, которая представляет собой архив всех нормативных документов, ГОСТов и СНиПов для различных отраслей деятельности человека, дает возможность получить интерактивное обоснование проектных решений непосредственно при работе в ГГИС.
За основу подсистемы анализа и синтеза проектных решений предлагается база данных и база знаний технологических решений с обратной связью. Такая база содержит информа-
цию об успешной апробации различных проектных решений на шахте, в регионе, в РФ и за рубежом, сравнительный анализ геологических и технических условий конкретного предприятия и условия применимости данных технологий [3]. Эта база носит рекомендательный характер для принятия того или иного проектного решения специалистом или же проходит систему экспертной оценки и выносит определенные проектные решения в автоматизированном режиме.
Таким образом, разработанная структура интегрированной геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений позволяет не только получать достоверные знания о количественных и качественных характеристиках георесурсного потенциала горного предприятия, производить интеллектуальный анализ данных, но и дает возможность их привязки к нормативно-правовому обеспечению системы недропользования. Использование интегрированной геоинформационной базы прогнозирования и оценки запасов угольных месторождений позволяет разрабатывать качественно новые геоинформационные модели в ГГИС, учитывающие особенности горно-геологической ориентации на основе имеющейся геоинформации, нормативно-методической базы проектирования отработки запасов угольных месторождений и опыта принятия проектных решений.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:_
1. Капутин Ю.Е. Информационные технологии планирования горных работ (для горных инженеров). - С-Пб.: Недра, 2004. - 424 с.
2. Кузнецов Ю.Н., Петров А.Е., Стадник Д.А., Стадник Н.М. Основные этапы и направления развития информационного обеспечения САПР отработки запасов угольных месторождений // Уголь (ежемесячный научно-технический и производственно-экономический журнал). 2014. № 12(1065). С. 82-85.
3. Кузнецов Ю.Н., Постников В.И., Стадник Д.А., Гинкель В.К., Стадник Н.М. Разработка методической базы реализации ситуационного моделирования отработки запасов выемочн^/х участков угольным шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Проектирование и организация горнотехнических систем. Отдельные статьи (вып. 2). 2012. № 11. C. 3-23.
4. КузнецовЮ.Н., Стадник ДА., Стадник Н.М. Методические принципы кластеризации запасов угольных пластов, проектируемых к отработке // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Проектирование и организация горнотехнических систем. Отдельные статьи (вып. 2). 2012. № 11. C. 24-30.
5. КузнецовЮ.Н., Стадник ДА., Стадник Н.М. Научно-методические основы синтеза адаптивных технологических систем высокопроизводительных угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Проектирование и организация горнотехнических систем. Отдельные статьи (вып. 3). 2013. № 12. C. 21-30.
6. Кузнецов Ю.Н., Стадник ДА., Стадник Н.М., Волкова Ю.В. Теоретические основы формирования и реализации адресно-ориентированной информационной базы для автоматизированного проектирования технологической системы шахты // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. № 1. C. 77-87.
7. Кузнецов Ю.Н., Стадник ДА., Стадник Н.М., Какорина Н.М. Прогнозирование горно-геологических условий проектируемых шахт на базе цифровых трехмерных моделей угольных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Проектирование и организация горнотехнических систем. Отдельные статьи (вып. 3). 2013. № 12. C. 3-9.
8. Кузнецов Ю.Н., Стадник ДА., Стадник Н.М. и др. Повышение качества прогнозной геологической информации при автоматизированном проектировании отработки запасов пластовых месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. № 3. C. 164-171.
9. Кузнецов Ю.Н., Стадник ДА., Стадник Н.М. и др. Основные принципы разработки и практической реализации алгоритма автоматизированного прогнозирования горно-геологических параметров угольных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № 12. C. 108-114.
10. Кузнецов Ю.Н., Стадник ДА., Стадник Н.М., Каширский А.С. Методические принципы интеллектуального анализа горно-геологических данных на основе кластеризации при проектировании шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Проектирование и организация горнотехнических систем. Отдельные статьи (вып. 3). 2013. № 12. C. 10-20.
11. Кузнецов Ю.Н., Стадник ДА., Стадник Н.М., Курцев Б.В. Автоматизированное распознавание геоструктур пластовых месторождений // «Горный Журнал» (ежемесячный научно-технический и производственный журнал). 2016. № 2. C. 86-91.
12. Малкин А.С., Пучков Л.А., Саламатин А.Г., Еремеев В.М. Проектирование шахт : Учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Технол. и техника разведки полез. ископаемых»«Подзем. разраб. месторождений полез. ископаемых». Под ред. Л.А. Пучкова/ 4-е изд. - М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. - 374 с.
13. Шек В.М., Конкин Е.А. Открытые программные системы с применением геоинформационных технологий в горной промышленности // Программные продукты и системы. Международный журнал. 2007. №1. C. 18-21.
14. Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли/ РАН, АГН, РАЕН, МИА/ Под ред. К.Н. Трубецкого/ - М.: Изд-во Академии горных наук, 1997. - 478 с.
ДЕВЯТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ - ТЕХНОЛОГИИ ГАЗООЧИСТКИ В МЕТАЛЛУРГИИ, ЭНЕРГЕТИКЕ, НЕФТЕГАЗОВОЙ, ХИМИЧЕСКОЙ И ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
«ПЫЛЕГАЗСЮЧИСТКА-2016»
г Москва, 27-28 сентября 2016 г., ГК "ИЗМАЙЛОВО"
27-23 сентября 2016г, в ГК ИЗМАЙЛОВО состоится IX Международная конференция «ПЫПЕГАЗООЧИСТКА-2016».
Основная задача конференции - осветить направления развития и технического перевооружения установок промышленной очистки газов и аспирационного воздуха, а также преимущества внедрения различных технологий газоочистки (решения для очистки газов и воздуха от пыли, золы, диоксида серы, окислов азота и других вредных веществ, электрофильтры, рукавные фильтры, скрубберы, циклоны, промышленные пылесосы, системы вентиляции и кондиционирования; современные фильтровальные материалы; вентиляторы и дымососы; конвейеры и лылетранспорт; пылемеры, системы экомониторинга, газоанализаторы и расходомеры, АСУТП газоочистки).
Участие в конференции ПЫЛЕГАЗООЧИСТКА ежегодно принимают участие сотни делегатов от ведущих промышленных предприятий и производителей газоочистного оборудования.
Конференция «ПЫЛЕГАЗООЧИСТКА-2016» - межотраслевое научно-практическое мероприятие комплексно охватывающее практически все вопросы модернизации существующих и строительства новых установок аспирации и очистки воздуха, газоочистки технологических и отходящих газов промышленных предприятий.
www.intecheco.ru , т.: (905) 567-8767, ф.: (495) 737-7079, [email protected]
