CC BY
38
----------------------- © В.М. Шек, Е.И. Петровичев, П.С. Дранишников,
Т.А. Кувашкина, О.Г. Харахан, Е.А. Конкин,
А.В. Литвинов, С.В. Велесевич, М.А. Соболева,
2004
УДК 681.3.06
В.М. Шек, Е.И. Петровичев, П. С. Дранишников, Т.А. Кувашкина, О.Г. Харахан, Е.А. Конкин,
A.B. Литвинов, С.В. Велесевич, М.А. Соболева
СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ВОРКУТИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА БАЗЕ ГИС ARCVIEW
Семинар № 10
Одной из главных составляющих методологии оценки участков Воркутин-ского месторождения по метанодобываемости и выбора эффективных технологий и способов их отработки является компьютерное моделирование ряда рациональных вариантов последовательного обуривания, обустройства и эксплуатации нескольких участков месторождения.
Для оценки различных горно-геологических и горно-технических ситуаций необходимо иметь очень подробную объемную модель месторождения, позволяющую рассматривать отдельные участки угольных пластов с окружающими углепородными массивами горных пород. В случае моделирования разрабатываемых участков угольных пластов в модель необходимо включать горные выработки, сооружения, оборудование и коммуникации.
При моделировании участков с выработанными пространствами необходимо видоизменять модель для большей представительности геомеханических расчетов при определении состояния (трещиноватости, величины горного давления, температуры, гидрогеологических условий) массивов горных пород.
Кроме того, необходимо моделировать процессы бурения, воздействия на угольные и породные пласты, изменения физикохимических и физико-механических свойств угля и пород, состояние водно-газового баланса в порах и трещинах, фильтрации и ламинарно-турбулентного течения жидкости и газов на рабочем участке месторождения.
Модель должна быть открытой и динамичной. Из-за сложного описания и различной интенсивности протекающих процессов она должна иметь иерархическую структуру и про-
странственно-временное масштабирование. В этой связи выбрана объектно-ориентированная методология представления и обработки информации.
Для описания такой сложной системы необходимо использовать комплексный программно-технический аппарат, включающий несколько взаимосвязанных специальных интерфейсом программных комплексов. Основу пространственного представления и моделирования объектов и процессов составляют ГИС-технологии. Ввод и первоначальная обработка данных ведется в ГИС Arc View версии 3.1. В связи с тем, что первичная геологическая и маркшейдерская информация представлена АО «Воркутауголь» и геологическими организациями региона в различных форматах, для ее первичной обработки и перевод в формат ГИС ArcView используются графические редакторы и среды: AutoCad, Corel Draw, Microstation.
Объекты, создаваемые и редактируемые в этих средах, переводятся в унифицированный формат для размещения в банке пространственно-атрибутивной информации.
Для проверки принимаемых решений результаты объемного моделирования будут представляться экспертам (ЛПР) с помощью средств объемного 3Д - моделирования.
В настоящее время в рамках выполняемой работы реализуется несколько задач 3Д-моделирования при проектировании вариантов добычи метана из угольных пластов.
Использование элементов технологии трехмерного моделирования при проектировании добычи метана может преследовать достижение ряда цепей.
Взаимное расположение пластов угля и пород на поле шахты «Северная» (Воркута)
Во-первых, применение модели «разреза» пластов может наглядно проиллюстрировать комплексное взаимодействие во времени и пространстве совокупности проектируемых технологических методов разработки месторождения. Модель может наглядно представить в различных ракурсах топологию, объемные и физические характеристики совокупности разрабатываемых пластов. Технология моделирования допускает оперативное уточнение параметров модели и анализ изменения контролируемых параметров в ходе реализации этапов проекта. Предполагается моделирование проходки скважин и стволов, других горных выработок, подготовки пластов к извлечению метана и угля и самого технологического процесса добычи метана или угля.
Во-вторых, проведение моделирования позволит проанализировать возможные временные коллизии при реальном совмещении этапов разработки различных пластов месторождения как по глубине залегания, так и в продольном разрезе по мере бурения и обустройства скважин и последовательного ввода в эксплуатацию пластов месторождения.
Объектно-ориентированная модульная технология трехмерного моделирования позволит по мере необходимости вводить в модель изменяющиеся во времени объемные и физические характеристики разрабатываемых пластов и прогнозировать эффективность проектируемой технологии добычи метана.
Результаты моделирования могут иметь определенную иллюстративную ценность. Используемые технологии 3Б - моделирования оформляют конечную продукцию в виде файлов видеороликов, которые могут быть использованы для создания презентации в отчет по результатам проектирования; ролики могут быть озвучены соответствующим комментарием из материалов проекта. Любой моделируемый технологический этап может быть иллюстрирован в необходимом пространственном и временном ракурсе конечным цветным файлом растровой графики с выбором соответствую-
щего масштаба и качества графического материала.
Создание модели месторождения выполняется поэтапно.
На первом этапе оцифровываются планы и разрезы традиционной документации геологомаркшейдерских служб действующих и, по возможности, закрытых шахт АО «Воркутауголь». На оцифрованных чертежах представлены планы горных работ по пластам 14 и И4 (ш. «Аяч -Яга), пластам п4 «Пятому», п11 «Четвертому», п11-13-12 «Мощному» (шахты «Центральная», «Комсомольская», «Октябрьская», «Северная» и «Воркутинская»). Далее составлен совмещенный план подработки вышележащих углепородных массивов горными работами в целом по месторождению. Отстроены совмещенные горизонтальные проекции зон_подработки на всех рабочих пластах шахт объединения «Воркутауголь» по Ворку-тинскому месторождению.
На рисунке приведен в качестве примера разрез месторождения по разведочной линии 33, представляющий в векторном виде взаимное расположение пластов угля и пород на поле шахты «Северная».
Создаваемые векторные макеты планов и разрезов используются в качестве «каркаса» при монтировании отдельных сегментов объемной модели в единую систему.
Из информации, представленной на чертежах, можно сделать вывод о нерегулярной сплошности выработанного пространства по рабочим пластам (наличие большого количества целиков у штреков, капитальных выработок, оставленных лент угля, необрабатываемых участков внутри контура выработанного пространства и на его границах). Это, несомненно, привело к усложнению геомеханической обстановки в районе отработанных районов месторождения, созданию чередующихся зон с повышенным и пониженным давлением.
Однако, это, как ни странно, создает благоприятные условия для формирования в этом регионе месторождения участков, пригодных к извлечению метана из выработанного пространства и окружающих сближенных уголь-
ных пластов и, возможно, пород, насыщенных метаном.
Создаваемая модель обладает еще одной особенностью. Атрибутивная информация, используемая для ее описания, заключена в динамическом масштабируемом банке данных (знаний), сформированном по объектноориентированной методологии. Это позволило сделать его открытой системой, постоянно накапливающей данные и знания, а также методы их обработки по мере эволюции ме-
сторождения. Элементарные модели участков, после проверки степени их адекватности описываемым объектам в процессе моделирования уже прошедших периодов эволюции месторождения (с учетом техногенного воздействия), накапливаются в репозитории банка и используются в дальнейшем при создании композитных моделей крупных регионов месторождения - участков его перспективной отработки как газоугольного месторождения.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------------------------
Шек Валерий Михайлович - профессор, доктор технических наук,
Петровичев Евгений Иванович - доцент,
Дранишников Петр Сергеевич - аспирант,
Кувашкина Татьяна Анатольевна - аспирант,
Харахан ОльгаГригорьевна - старший преподаватель,
Литвинов Александр Владимирович - магистрант,
Велесевич Сергей Владимирович - студент,
Соболева Марина Александровна - студентка, кафедра «Автоматизированные системы управления»,
Конкин Евгений Анатольевич - студент, кафедра «Технология механизации и организации подземной разработки руд»
Московский государственный горный университет.
--------------------------------------- © Б.В. Власенко, М.П. Макеев,
В.Н. Цыцаркин, 2004
УДК 622.831
Б.В. Власенко, М.П. Макеев, В.Н. Цыцаркин
ОЦЕНКА ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА НА ВЫЕМОЧНОМ УЧАСТКЕ
Семинар № 10
ш Ш роблема геомеханического обоснова--Ж_Ж ния отработки конкретного угольного пласта в настоящее время может быть решена путем создания ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА (Гм-Монито-ринг, ГмМ) на угольной шахты, как комплексной системы регламентированных наблюдений, оценки и прогноза изменений геомеханического (Гм) состояния массива горных пород при разработке
полезного ископаемого с целью выявления опасных проявлений и выработки рекомендаций по управлению горным давлением [1].
ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ МОНИТОРИНГОВАЯ СИСТЕМА (ГмМС) есть информационная система, являющаяся техническим средством геомеханического мониторинга, предназначенная, во-первых, для геомеханического обоснования технических и технологических
