CC BY
171
© В.Ф. Колганов, 2003
"АК 62-503.55
В.Ф. Колганов
ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ "DATAMINE" В АК "АЛРОСА"
Компьютерная система
«Datamine» является одним из наиболее распространенных пакетов прикладных программ, применяемых в мировой практике при разработке, изучении и освоении месторождений полезных ископаемых. Созданная Mineral Industries Computing Limited специально для разработки и эксплуатации горных программ, система "DATAMINE" находит применение при вводе и анализе геологических данных, геологоразведке, геологии, геохимии, геодезии, моделировании рудных тел и карьеров, проектировании подземных и открытых горных работ, проектировании шахт и планировании горного производства. Возможности этого пакета прикладных программ обеспечивает принятие решений практически на всех стадиях эксплуатации месторождения, позволяя более эффективно и качественно решать довольно обширный круг геологических задач, производить техникоэкономические расчеты, обеспечивать наиболее рациональный выбор и направление горных работ, производить краткосрочное и долговременное планирование.
В настоящее время в лаборатории горно-геологических компьютерных технологий института «Якутнипроалмаз» создана существенная база данных практически на все находящихся в эксплуатации или подготавливаемых к отработке месторождения алмазов. База данных для каждого из кимберлитовых месторождений представляет собой следующий набор исходной информации:
-опробование по результатам глубокой, детальной и экспло-разведочной стадии изучения
месторождения, включающее в себя как общее содержание алмазов, так и градацию по классам (вес, содержание, количество кристаллов, номер пробы и т.д.);
• координаты устьев скважин;
• данные инклинометрии по наклонным скважинам;
• данные по физикомеханическим свойствам кимберлитов;
• литология кимберлитов и вмещающих пород;
• погоризонтные контуры рудного тела;
• геологическая блокировка рудных тел;
• геологические разрезы с пространственной привязкой;
• планы поверхности рудных тел и продуктивных горизонтов;
• данные по вмещающим и
перекрывающим горным породам;
• зоны таликовых вод;
• результаты валового опробования и пространственное расположение проб;
• топография и гидросеть поверхности рельефа;
• контуры проектных и фактических карьеров;
• необходимые элементы,
дающие дополнительную инфор-
мацию о месторождении;
• расположение и результаты опробования шурфов;
• подземные горные выработки с фактическими сечениями.
Следующим этапом применения пакета программ «Datamine» является обработка исходных данных. Ниже представлена обобщенная схема обработки информации (рис. 1). Нужно сказать, что схема представляет собой некоторые этапы и направления обработки, для получения, в конечном счете, наиболее оптимального ведения горногеологических работ. Для каждого из этапов в лаборатории горно-геологических работ разработана методика обработки информации, созданы макропрограммы, позволяющие автоматизировать процессы.
Рис. 1. Обобщенная схема обработки данных с использованием пакета программ «Datamine»
Наиболее высокое внимание при расчетах уделяется вопросам точности, поскольку при дальнейшем применении полученных данных, необходимо знать величину достоверности и надежность результатов. Для определения достоверности сети геологического опробования, кроме геостатистического анализа пакета программ «Datamine», дополнительно проводится безусловное (имитационное) моделирование с различными размерами сети опробования для имеющих значимые различия по общему содержанию и петрографическим характеристикам геологических блоков (типов кимберлитов).
Существенным фактором, влияющим, в конечном счете, на оценку месторождения или выделенного геологического блока, является точность геометризации. Погрешности определения контуров рудного тела зависит от точности определения пространственного положения
скважин и, в целом, насколько правильно выбрана система (сеть) выработок для необходимой на данном этапе точности оценки геометрической переменной.
Точность определения пересечения (координат) горной выработки с рудным телом зависит от ряда факторов, к которым в основном можно отнести следующие:
-геодезический фактор; -геофизический;
-технический;
-технологический;
-геологический;
-неучтенные факторы. Геодезический фактор заключается в основном в определении точности координат устья буровых скважин и имеет определенное значение ошибки, связанной с системой триангуляции, точностью применяемых геодезических приборов и т.д. Под геофизическим фактором подразумевается точность проведения инклинометрии. К техническим факторам относятся бурение погнутыми трубами, применение бурильных компоновок неправильных конструкций, неравномерная толщина стенок и т.п.
Технологические факторы - это в основном способы и режимы бурения. Г еологические факторы связаны с неоднородностью горных пород, трещиноватостью, тектоническими нарушениями и т.д.
Г еостатистический модуль
Datamine располагает надежными инструментами для оптимизации параметров опробования и оценки месторождения в целом либо выделенного геологического блока. Моделирование рудных тел в системе программ DATAMINE использует следующие методы:
• метод интерполяции;
• кригинг (несколько методов);
• метод ближайших проб;
• метод обратных взвешенных расстояний;
• методы непараметрической статистики.
Решая задачу оптимального метода расчета наиболее достоверной модели, проводился анализ моделей рудного тела с использованием различных методов моделирования.
Создание геолого-
математических моделей ким-берлитовых месторождений состоит из нескольких этапов:
1. объединение данных различных этапов разведки в один файл в единой системе координат с последующим расчетом пространственного расположения каждой пробы;
2. построение каркасных моделей на основе файлов периметров отдельно по каждому рудному телу;
3. создание блочной модели с заранее заданными размерами ячеек;
4. расчет вариограмм и
подбор вариограммных моделей
по каждому гранулометрическому классу;
5. моделирование методом кригинга отдельно по каждому телу, применение иных методов моделирования (при необходимости) при расчете физических параметров;
6. объединение всех расчетов в единый файл модели, содержащий данные по всему объему месторождения.
Одним из важных этапов, предшествующих моделированию
любого геологического объекта, является изучение корреляционных связей исходных данных, как в пространственном отношении, так и между изучаемыми признаками. Наличие корреляционных связей дает возможность рассчитывать более полные математические модели, используя методы регрессионного анализа. Очень важным этапом при гео-статистическом исследовании, является построение вариограмм и их анализ. Вариограмная функция представляет собой пространственную характеристику изучаемого признака и требуется для расчета модели методом кригинга.
После создания надежной вариограммы, производится подбор к ней соответствующей модели с последующей регуляризацией, то есть приведения подобранной модели вариограммы к точечному основанию. Основными параметрами модели вариограммы являются эффект самородков, порог вариограммы, угол анизотропии и зона влияния пробы. В настоящее время созданы блочные геолого-математические модели практически по всем действующим кимберлитовым месторождениям АК “АЛРОСА", кроме того разработана методика создания моделей россыпных месторождений на примере месторождения “Горное”. Россыпные месторождения, в силу своей специфики, требуют несколько иного подхода к расчету полезного компонента в пределах заданных контуров.
Следует отметить, что моделирование в системе DATAMINE возможно двух видов: каркасные модели (рис. 2.), описывающие различные поверхности;
Рис. 2. Каркасная модель рудного тела и карьера кимберлитового месторождения
контуры и блочные модели, в которых моделируемое тело разбито на прямоугольные ячейки заданного размера.
Кроме создания геолого-
математических моделей распределения содержания алмазов, как общего, так и по гранулометрическим классам, подобное моделирования применяется и для различных физико-механических свойств кимберлитов и вмещающих пород, необходимых для надежного функционирования предприятий и планирования необходимого качества руды.
Созданные модели коренных месторождений кимберлитовых тел могут быть применены для решения текущих горно-геологических задач, определения оценки взрывного блока или любого выделенного контура, краткосрочного и долговременного планирования ведения работ на горнодобывающем предприятии.
Применение маркшейдерского модуля является следующим этапом после создания геологоматематической модели рудного тела и вмещающих горных пород. На основе построенных каркасных моделей карьера и топопо-верхности создается блочная модель, учитывающая эти необходимые элементы для получения, в конечном счете, единой модели месторождения в целом. Эта модель объединяет маркшейдерские данные и результаты расчета геолого-математической модели и несет в себе практически всю информацию о месторождения в
Рис. 4. Оптимизация карьера до абсолютной отметки 860 м при заданных условиях извлечения
трехмерном измерении (рис. 3).
В лаборатории горногеологических компьютерных технологий института «Якутни-проалмаз» разработана методика ввода-вывода информации о подземных горных выработках, с возможностью подземного проектирования горных выработок с заранее заданными сечениями. Подобные работы проводились на примере тр. Интернациональная и тр. Айхал. Разработка методики заключалась в выборе и построении сечений горных выработок по заданным параметрам, построении линий сопряжений двух и более горных выработок, переход между сечениями с различными характеристиками, пространственная увязка горных выработок, горизонтов, рудного тела, карьера и топографической поверхности.
Разработанная методика позволяет вводить подземные горные выработки как фактические, так и проектные, производить проектирование подземных работ и направление горных выра-
Рис. 3. Каркасная модель рудного тела и фактического контура карьера
боток, решать с использованием трехмерной визуализации многовариантные задачи при выборе оптимальных направлений ведения подземных работ.
Целью оптимизации является получение предельного контура карьера, дающего максимум такой оценки. При оптимизации карьеров, основанного на применении блочных моделей, используется традиционный для многих программ мирового рынка метод Лерча-Гроссмана. Несмотря на некоторые свои недостатки этот метод, тем не менее является лидирующим при расчетах оптимизации карьеров. Очень важным этапом при оптимизации является создание экономических моделей, поскольку все последующие действия и результаты несут в себе денежную оценку эффективности отработки месторождения. Экономическая модель учитывает основные экономические параметры, такие как стоимость за карат, затраты на транспортировку и обогащение, дисконтный процент, и т.д. Методика оптимизации на основе созданных геолого-математических и экономических моделей, была опробована на примере месторождения «Катока».
При использовании техникоэкономических показателей, блочной модели, распределения содержания алмазов внутри рудного тела был рассчитан оптимальный контур карьера, представленный на рис. 4.
В настоящее время в лаборатории «Г орно-геологических
компьютерных технологий» созданы базы геологических данных практически по всем действующим алмазным месторождениям компании и месторождениям, подготавливаемым к эксплуатации. Основное внимание уделено двум самым крупным месторождениям - кимберлитовым трубкам “Юбилейная” и “Удачная”. По этим месторождениям созданы геологоразведочные базы, включающие в себя данные по геологическому строению месторождений и результатам опробования, полученным на всех стадиях их разведки.
Практически для всех существующих и готовящихся к эксплуатации кимберлитовых месторождений создана маркшейдерская база, состоящая из файлов топоповерхности, гидросети, существующих фактических и проектных карьеров на определенные периоды эксплуатации месторождения.
Пакет программ "Datamine" выполняет задачи возникающие при создании проектов месторождений: рассматриваются раз-
личные варианты развития карь-
еров, построения сечений по рассматриваемым горизонтам и погоризонтных планов, подсчет объемов по отдельно взятому блоку или полностью по месторождению и в конечном счете выдача готовой технической документации в виде таблиц и чертежей.
В лаборатории разработана методика и серия макропрограмм (на базе пакета программ "Datamine") для решения ряда задач возникающих при проектировании горных работ: начиная от построения вариантов развития карьеров, построения разрезов и погоризонтных планов, подсчета объемов до определения затрат на добычу и вскрышу, определения показателей по ценности извлекаемой руды и выдачу конечных результатов в виде таблиц и чертежей.
В дальнейшем планируется создание на основе «Datamine» автоматизированной технологии проектирования карьеров, рудников и других автоматизированных технологий, способствующих повышению качества и эффективности ведения горногеологических и проектноисследовательских работ. Одно
из перспективных направлений применения пакета программ -включение «Datamine» как составной части единой информационной системы компании «АЛРОСА. Не менее важно и использование «Datamine» в сочетании с другими программами, хотя разрабатываемые современные программы уже включают в себя возможности экспорта-импорта в формате «Datamine», тем не менее применение дополнительных программ определенно даст положительный эффект такого сочетания.
Перспективные исследования в области проектирования алмазодобывающих карьеров Якутии на основе использования системы «Datamine» направлены на оптимальное планирование горных работ на экономической основе, определение значения и учет степени технического риска проектов разработки кимберлитовых месторождений, а также на изучение и апробацию новых горных компьютерных программ и технологий, в наибольшей степени используя их преимущества с целью оптимизации разработки коренных месторождений алмазов.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Колганов В.Ф. - Институт "Якутнипроалмаз" АК "АЛРОСА".
© А.Н. Рахмангулов, 2003
УЛК 65
А.Н. Рахмангулов ВЫБОР ЭФФЕКТИВНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОЛЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОАОБЫВАЮШЕГО ПРЕАПРИЯТИЯ
Отставание отечественных горнодобывающих предприятий (ГДП) по произ-
водительности труда от зарубежных конкурентов более чем на порядок является основной
причиной слабой инвестиционной привлекательности рынка минерального сырья в целом, низкой заработной платы по отрасли, а, следовательно, высокой социальной напряженности в горнодобывающих регионах. При сопоставимых технических характеристиках горно-транспортного оборудования прирост производительности труда на зарубежных и отечественных ГДП, только за счет совершенствования техники, не превышает 4% в год. Многочисленные технологи-
