CC BY
28
© Л.А. Пучков, В.М. Шек, П.С. Дранншннков, 2004
УДК 658.512
Л.А. Пучков, В.М. Шек, П.С. Дранишников
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ ГАЗОУГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС - ТЕХНОЛОГИЙ
Семинар №10
■ ■ роектирование горнопромышлен-л л ных систем отработки месторождений полезных ископаемых является сложным и ответственным распределенным процессом, проводимым после этапа детальной разведки месторождения. Результаты проектирования служат основой не только для строительства и начальной стадии эксплуатации горного предприятия, но и для развития и модернизации отдельных частей и предприятия в целом в течение всего периода его функционирования. Продвинутые системы проектирования основаны на объектно-ориентированной методологии с применением CASE-технологий. При этом очень широко используется моделирование объектов и процессов их функционирования на всех этапах жизни проектируемых систем (предприятия).
Проектирование систем разработки газоугольных месторождений отличается уникальностью объекта исследований, так как последний является симбиозом угольного и «чисто» газового месторождений. И хотя большинство месторождений с высокой газоносностью угольных пластов можно в принципе рассматривать как газоугольное, до сих пор горнопромышленные системы по их отработке проектируются для добычи угля. При этом метан (и его гомологи) считается вредным фактором, лишь тормозящим процессы высокопроизводительной добычи угля.
Это связано с особенностью газоугольных месторождений, где газ (метан) сорбци-онно связан с угольной массой и «рвется» (ослабевает) такая связь при определенных горнотехнических условиях, когда, как правило, резко уменьшается горное давление на газоугольный массив. Такое случается, чаще всего, при ведении проходческих или
очистных работ с образованием свободного пространства внутри этого массива.
Поэтому, в соответствии с разработанной в МГГУ методологией создания систем добычи газа из газоугольных месторождений, получение метана возможно в трех случаях (три этапа эксплуатации участков месторождения):
• добыча метана из ненарушенного горными работами массива угля;
• добыча (извлечение) метана в процессе ведения горных работ на этом участке;
• добыча метана из выработанного пространства и окружающих горных пород.
Отсюда вытекает, что проектирование систем разработки газоугольных месторождений должно предусматривать извлечение метана во всех трех случаях. Причем на второй стадии необходимо проектировать технологии одновременного извлечения угля и газа. Естественно, что проектирование таких сложных систем проводится с использованием самых современных средств и методов компьютерного моделирования.
Большинство создаваемых моделей обладают пространственно-временными атрибутивами, поэтому их создание и использование должны вестись с применением соответствующих средств и методов. Наиболее подходящими для этого в настоящее время являются ГИС-технологии.
В ЦСИ МГГУ создана пространственновременная модель газоугольного месторождения с использованием средств ГИС Arc-View версии 3.1.
Современные ГИС хорошо приспособлены для работы с 20-объекгами. Использование их для создания объемных моделей пока недостаточно развито. Так, модуль 3D-Analyst ГИС ArcView позволяет создавать («выдавливать») объемные объекты-элементы из объектов-полигонов и вычислять объем
пространства между двумя криволинейными поверхностями, ограниченного по сторонам дополнительными вертикальными поверхностями, построенными на базе соответствующего полигона. Более сложных процедур с множеством различных объемных элементов (объектов) пока не предусмотрено.
Для более рационального обращения с объемными объектами (участками угольных пластов, например) в предложенных нами моделях каждый такой объект представляется в виде упорядоченного регулярного множества шестигранных призм, верхние и нижние грани которых являются частями, соответственно, верхней и нижней поверхностями пласта. Эти поверхности описываются в виде слоев проекта ЛгсУіеш.
Таким образом, каждая свита пластов описывается в композитной ГИС-модели в виде упорядоченной совокупности слоев, к каждому из которых (кроме верхнего) присоединено определенное множество шестигранных призм, свойства которых описаны в атрибутивной базе данных (рисунок).
Объемная модель месторождения
Созданы модули системы моделирования, позволяющие на основе пространственных данных (в шейп-файлах соответствующих объектов ГИС) и атрибутивных данных об элементарных объектах (шестигранных призмах) определять участки месторождения (пластов) с определенными, заданными ДПР, свойствами (газообильность, газоотодача, трешиноватость, микротектони-ческие свойства, морфологический состав угля и др.), показать их взаимное расположение и сопряженность с горными выработками, провести моделирование процессов выделения и извлечения газа.
В процессе проектирования задаются наиболее эффективные варианты (сценарии) отработки газоугольного месторождения, проводится имитационное моделирование функционирование проектируемой горнопромышленной системы в течение заданного периода, определяются ожидаемые технические и экономические показатели системы по каждому варианту. Результатом должен явиться выбор одного или нескольких равноценных альтернативных вариантов построения проектируемой системы. Во втором случае окончательный выбор предпочтительного варианта развития системы будет определен экспертным путем.
В настоящее время продолжается разработка автоматизированной системы проектирования предприятий по эксплуатации газоугольных месторождений и проводится апробация ее отдельных подсистем на примере Воркутинского газоугольного месторождения.
— Коротко об авторах-------------------------------------------------------------------------
Пучков Лев Александрович - академик РАН, профессор, доктор технических наук, ректор,
Шек Валерий Михайлович - профессор, доктор технических наук, кафедра «Автоматизированные системы управления»,
Дранишников Петр Сергеевич - аспирант, кафедра «Автоматизированные системы управления», Московский государственный горный университет.
