Досвід автоматизованого побудови кордонів марок вугілля
з використанням експертної системи
Інж. Філатова І.В. (ПО Укруглегеологія)
На
всіх етапах освоєння вугільного родовища експлуатація) основним матеріалом
для прийняття технічних і технологічних рішень явлется модель
родовища, що встановлює закономірності розміщення корисних копалин
і його властивостей у просторі. Від ступеня її достовірності, детальності і
оперативності обліку змін залежить якість прийнятих рішень.
Найбільш
перспективними є цифрові моделі родовища, що дозволяють використовувати
математичний апарат, підвищити точність і оперативність при пошуку, обробці
і оновлення даних.
Корисні
копалини в надрах звичайно недоступні безпосередньому вивченню. Основним
джерелом для них є геологічна розвідка і її основний засіб --
випробування.
Показники
для створення моделі родовищ визначаються в окремих точках підземного
простору. За цим дискретним даними необхідно побудова безперервної повно
певної моделі месторжденія, що дозволяє вивчати значення цікавить
показника в будь-якій заданій точці надр, що досягається використанням
різних методів інтерполяції та екстраполяції.
Результати
випробування пласта гелогоразведочнимі свердловинами слід розглядати як
систему нерегулярно розташованих даних, що має на увазі нерівність
відстаней між ними. При цьому є багато вікон пропуску інформації.
Для
виконання різних розрахунків потрібно визначення значень даних, в точках,
задовольняють будь-яким вимогам. Суть цих вимог зводиться до двох
завданням: отримання значень даних у точках з певними координатами і
визначення координат точок із заданим значенням даних.
Ці
завдання можна вирішити різними методами:
приведенням
рівнянь з частинними похідними до диференціальних рівнянь шляхом
відокремлення змінних, рішенням характеристичного рівняння або методом
характеристик;
приведенням
коваріаційного задачі і рішенням її прямими методами;
приведенням
до ітегральному рівняння, яке можна вирішити прямими методами або за допомогою
методів апроксимації;
методом
збурень для вирішення завдання у власних значеннях;
різницевим
методами для чисельного рішення.
В
зв'язку з виходом нового стандарту промислової класифікацією вугілля ДСТУ 3472-96
і на підставі наказу Мінвуглепрому України від 01.04.1997 № 126 по всіх шахтах
повинна бути проведена перемаркування вугілля з пластів, які перебувають на їх
балансі.
Класифікаційні
показники марочного складу вугілля протягом останніх п'ятдесяти років
змінювалися кілька разів (таблиця 1). Це зумовило значно різницю в
кількості даних випробування за показниками на площах шахтопластов (таблиця
2).
Таблиця
1 - Класифікаційні показники марочного складу вугілля Донбасу
Нормативний документ
Класифікаційні показники
Відображаючи-кові спосіб-ність витри-Ніта
Вихід
літа-чих
Товщина пласти-чеського шару
Індекс
Рогу
Тепло-ла плідна спосіб-ність
Кіль-кість марок вугілля
Наявність техно-логи-чеських груп
До 1957 року
-
+
+
-
-
7
-
ГОСТ 8180-56
-
+
+
-
+
9
+
ГОСТ 8180-75
-
+
+
+
+
8
+
ГОСТ 25543-88
+
+
+
+
+
13
-
ДСТУ 3472-96
+
+
+
+
+
8
-
Таблиця
2 - Результати випробування пластів
Шахта
Пласт
Кількість сква-жін
Поки-затель клас-сіфікаціі
Кількість проб
Знченіе показника
Марка вугілля за показником
мін
Макс
Никанор-Новий
k51
21
V
18
6.0
11.0
А і Т
Y
3
0
0
А
Q
5
35.2
35.6
Т
R1
4
0
0
А
Бутівка-Донецька
n1
77
R0
1
0.8
0.8
Д, ДГ і Г
V
77
33.4
46.1
Д, ДГ і Г
Y
73
5
16
Д, ДГ і Г
Комсомолець Донбасу
l3
195
R0
24
2.3
2.7
Т і А
V
189
5.4
9.3
Т і А
R1
15
0
0
Т і А
Q
58
33.6
36.7
А і Т
№ 17-17 "біс"
h108
55
R0
9
0.8
1.0
Г и Ж
V
55
30.7
41.6
Г и Ж
Y
46
12
30
Г и Ж
Перехід
на новий стандарт марочного складу товарного вугілля був здійснений в 1996 році,
а державний баланс запасів вугілля як і раніше складався за старими марками.
Мінпаливенерго було прийнято рішення в 2000 році повністю перейти на облік запасів
вугілля в надрах згідно ДСТУ 3472-96. За різними організаційними і
економічних причин значне число шахт своєчасно не змогли
призвести перемаркування запасів вугілля, що зажадало скорочення термінів робіт
в кінці року. Прискорені темпи перемаркування багато в чому були забезпечені
переходом на автоматизоване побудову контурів марочного складу вугілля.
Основу
інформаційної поверхні промислових марок состовляет комплекс
класифікаційних параметрів, який відображає ступінь метаморфізму
(відбивна здатність вітрініта R0 і вихід летких речовин Vdaf) і
технологічні властивості вугілля (товщина пластичного шару y, індекс Рогу R1 і
теплотворність Q). Застосування комплексу показників обумовлено
залежністю більшості показників оп петрографічного складу і ступеня
відновленні. Тривалість і амплітуди занурень і піднять в
умовах ннепостоянних градієнтів температур дуже ускладнюють просторове
розподіл зон метаморфізму, а ускладненням тектонічного будови району
збільшується ступінь мінливості метаморфізму вугілля.
Перегляд
марочного складу вугілля проводився на базі кількості запасів, що перебувають на
балансі шахт 01.01.2000, з використанням даних кернового випробування свердловин
всіх стадій розвідки і даних випробування в гірських виробках.
Звичайний
метод побудови кордонів марочного складу багато в чому носить суб'єктивний
характер. Біля точок пластопересеченій на планах підрахунку запасів
підписується марка і потім відбудовується кордон виходячи не з математичних
залежностей, а по текстової інформації.
Перевірка
можливості автоматизації побудови контурів зміни марочного складу була
проведена по пласту l 3 шахти Прівольнянская для товщини пластичного шару.
У межах шахтопласта розподіл показника нерівномірно. Послідовним
збільшенням ступеня поліномів була проведена оцінка змін поверхні
тренду показника.
Практичне
використання автоматизованого методу проводилося в такому порядку:
Формування
бази даних класифікаційних показників за даними геологорозвідувальних скважіін
і гірських робіт.
Експертна
оцінка наявності в межах шахтопласта декількох марок вугілля.
Побудова
поверхонь тренду показників марочного складу.
Поєднання
апроксимувати поверхонь для формування кордону зміни марочного
складу.
Дігіталізація
кордонів для перенесення їх на графічну документацію шахт і Формування бази
даних контурів для електронних планів.
Перерахунок
кількості запасів вугілля.
Використання
автоматизованих методів побудов кордонів марок дозволило скоротити витрати
часу на перемаркування і підвищити рівень об'єктивності оцінки марок вугілля.
Крім того, було виявлено ряд недоліків традиційних ручних методів і
графічних моделей, які в загальному вигляді можна характеризувати як крайові
іскааженія інформації.
За
шахті № 17-17-біс потрібен додатковий аналіз даних по полях шахт
Петровська та ім. О. О. Скочинського, для яких перемаркування була виконана
раніше, з метою стикування кордонів змін мароок.
На
шахті Комсомолець Донбасу в 1998 році частина запасів вугілля була передана на шахту
Вінницька як марка А. При перемаркіроовке було встановлення, що запаси цього
ділянки оцінюються як марка Т. З іншого боку на всіх шахтах ДХК
Шахтарськантрацит запаси вугілля враховуються по марці А і переоцінка для них не
була потрібна.
Експертної
оцінкою запасів шахти Зуївська було встановлено, що виходячи з кількості
даних випробування в якості класифікаційних показників необхідно
використовувати вихід летких речовин і теплоту згоряння. При цьому дані
геологічної розвідки та експлуатації давали різні результати, тому для
встановлення закономірностей зміни марки вугілля за технологічним критеріям
треба було використання даних на раніше відпрацьованих площах.
Шахта
Комсомолець Донбасу розташована в замкової частини синклінальне складки і
межа зміни марочного складу в загальному вигляді відповідала Изогипс
пласта.
Висновки:
Для
зменшення крайових викривлень для побудови аппроксіміруемих поверхонь
необхідно використовувати дані не тільки в 200-метровій зоні від технічних
кордонів, а не менш подвоєного середньої відстані між геологорозвідувальних
свердловинами (приблизно 800-1000 м).
Вибір
типу поверхні тренда необхідно проводити з урахуванням загальних закономірностей
геолого-промислового району щодо зміни метаморфізму і структурних
особливостей шахтного поля.
В
базу даних класифікаційних показників необхідно включати не тільки
випробування по свердловинах, а й дані на відпрацьованих площах.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://masters.donntu.edu.ua
