Розробка гірничо-геометричного методу прогнозування якісних показників залізорудних родовищ

Размещено на http://www.allbest.ru

Міністерство освіти і науки України

Криворізький технічний університет

ПЕРЕМЕТЧИК АНДРІЙ ВАЛЕРІЙОВИЧ

УДК 622.142.5 + 553.04

Розробка ГІРНИЧО-ГЕОМЕТРИЧНОГО МЕТОДУ ПРОГНОЗУВАННЯ ЯКІСНИХ ПОКАЗНИКІВ ЗАЛІЗОРУДНИХ РОДОВИЩ

Спеціальність 05.15.01 - маркшейдерія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Кривий Ріг - 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Криворізькому технічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Шолох Микола Васильович,

Криворізький технічний університет Міністерства освіти і науки України, доцент кафедри маркшейдерії.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Зеленський Олександр Семенович,

Криворізький економічний інститут Київського національного економічного університету, завідувач кафедри інформатики та інформаційних технологій, Міністерство освіти і науки України;

кандидат технічних наук, доцент

Чирва Олександр Іванович,

Асоціація “Укррудпром” (м. Кривий Ріг), головний спеціаліст відділу спеціальних маркшейдерсько-геодезичних досліджень.

Провідна установа: Донбаський державний технічний університет, кафедра маркшейдерії, геодезії та геології, Міністерство освіти і науки України, (м. Алчевськ).

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук Голишев О.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Прискорене нарощування економічного потенціалу на основі досягнень науково-технічного прогресу неможливе без подальшого розвитку гірничо-видобувної промисловості, що вимагає розширення сировинної бази гірничо-видобувних підприємств і, отже, підвищення наукового обґрунтування прогнозів і геологічної оцінки родовищ корисних копалин, збільшення комплексності і повноти використання мінеральної сировини. Вирішення цих задач вимагає створення моделей родовища, що задовольняють критеріям достовірності одержуваної гірничо-геологічної інформації на основі методів геометризації.

Геометричні графіки, що відображають якісні властивості, дають можливість встановити певну залежність між компонентами, що входять до складу корисної копалини, і, тим самим, виявити характер розміщення цих компонентів в корисній копалині. Останнє має істотне значення при проектуванні розробки родовища і, особливо, при його експлуатації.

Маючи такі графіки, можна планувати видобуток корисної копалини з певним складом, необхідним для технологічного процесу його переробки.

Для залізорудної промисловості України характерне в даний час переважання відкритого способу розробки, що складає близько 80% загального об'єму видобутку сировини. При цьому практично весь видобуток здійснюється з глибоких кар'єрів, завглибшки більше 100 метрів, а проектна глибина для багатьох кар'єрів встановлена на рівні 400 - 500 метрів.

Поглиблення гірничих робіт, промислове освоєння важкозбагачуваних руд з низьким вмістом заліза і складних за мінеральним складом, застосування технологічних схем і устаткування великої одиничної потужності веде до збільшення кількісних і якісних втрат корисного компоненту, до збільшення найменувань показників якості і властивостей руди, що впливають на збагачення, до зниження якості концентрату внаслідок ведення процесу збагачення не на оптимальному рівні через коливання якості руди.

Аналізом техніко-економічних показників виробництва чавуну встановлено, що найбільший вплив на його собівартість надає якісний склад руди і витрата палива. При цьому слід враховувати, що не тільки підвищення вмісту заліза покращує техніко-економічні показники металургійного переділу, але й не менш важливу роль грає досягнення високого ступеня усереднення руди за якістю. геометрізація залізорудний родовище гірничий

Розробка конкретної методики геометризації залізорудних родовищ розпочата в 30-х роках роботами, що проводились під керівництвом проф. П.К. Соболевського на Уралі, і були продовжені дослідниками в різних аспектах аж до наших днів. Великий внесок в розробку сучасних уявлень про геометризацію та моделювання різних типів родовищ внесли доктори технічних наук, професори: В.О. Букринський, Г.І. Вілесов, В.М. Гудков, Ю.Г. Вілкул, В.Ф. Бизов, В.О. Завсєгдашній, В.В. Єршов, П.А. Рижов, М.С.Четверик, М.Г. Новожилов, А.П. Рилов, І.М. Ушаков, І.В. Францкий, Л.І. Четверіков, А.Г. Івахненко, В.М. Калінченко та ін.

Особливо важливим аспектом застосування геометризації родовищ залізорудних корисних копалин є гірничо-геометричне прогнозування їх якісних показників для вирішення завдань перспективного і поточного планування з тим, щоб налагодити з максимальною ефективністю роботу гірничо-видобувного підприємства в режимі усереднювання якості руди і підвищити раціоналізацію освоєння родовища.

Дослідження, направлені на розробку гірничо-геометричного методу прогнозування якісних показників залізорудних родовищ, представляються в даний час вельми актуальними. Новому вирішенню цих задач і присвячена дисертаційна робота.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрямок досліджень відповідає цільовій науково-технічній програмі “Руда”, концепції “Розвиток гірничо-металургійного комплексу України до 2010 року”, плану наукових досліджень Криворізького технічного університету та Відділення металевих корисних копалин Академії гірничих наук України.

Метою даної роботи є вдосконалення методики геометризації якісних показників залізорудних родовищ для розробки гірничо-геометричного методу їх прогнозування, що забезпечує раціональне ведення гірничо-видобувних робіт.

Ідея роботи полягає у використанні виявлених закономірностей розміщення показників рудних тіл для створення гірничо-геометричної моделі покладу корисної копалини з метою надійного їх прогнозування.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні наукові задачі:

1. Узагальнити результати практики застосування методів геометризації і прогнозування якісних показників залізорудних родовищ шляхом аналізу:

- сучасних уявлень про методи геометризації і прогнозування якісних показників, орієнтуючись на специфічні гірничо-технологічні і горничо-геологічні умови залізорудних родовищ;

- кількісних методів прогнозування розміщення якісних показників родовища;

- особливостей розміщення якісних показників Криворізьких залізорудних родовищ;

- методів оцінки достовірності вихідної геологічної інформації.

2. Розвинути теоретичні положення щодо кількісних методів прогнозування на основі принципів евристичної самоорганізації математичних моделей складних систем.

3. Дослідити методику багатовимірної геометризації якісних показників залізорудних родовищ на основі різних алгоритмів прогнозування.

4. Розробити гірничо-геометричний метод прогнозування якісних показників залізорудних родовищ корисних копалин.

Об'єктом дослідження є родовища залізистих кварцитів, як приклад використання методів геометризації якісних показників залізорудних родовищ.

Предметом досліджень є кількісні методи прогнозування якісних показників родовищ корисних копалин.

Методи досліджень. Поставлена в дисертаційній роботі мета визначила застосування комплексного методу досліджень, що включає проведення теоретичних досліджень, лабораторні і промислові експерименти. При проведенні окремих досліджень були використані геостатистичні методи і методи програмування для ЕОМ.

Наукові положення, які захищаються в дисертації:

1. Підвищення ефективності прогнозування розміщення якісних показників залізорудних родовищ досягається шляхом застосування багатовимірного евристичного методу прогнозування, заснованого на використанні полінома довільного ступеня і геостатистичних методів, що забезпечує значне підвищення точності прогнозу і ефективність використання наявної маркшейдерсько-геологічної інформації за рахунок кількісного виразу якісних генетичних взаємозв'язків між показниками.

2. За аргументи полінома довільного ступеня доцільно приймати ті показники, які мають з прогнозованим схожий закон розподілу, що з більшою вірогідністю мають закономірність з розміщенням прогнозованого компонента корисної копалини.

3. Оцінка вихідної маркшейдерсько-геологічної інформації, що отримана на основі нерегулярної мережі опробування, забезпечується застосуванням методу крайгінгу, що є найбільш точним з відомих способів інтерполяції. Побудову гірничо-геометричної моделі родовища доцільно вести на основі використання багатовимірного випадкового геохімічного поля.

Наукова новизна результатів роботи полягає в наступному:

1. Розроблений принцип створення багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування, що ефективно реалізує рівняння математичної моделі багатовимірного випадкового геохімічного поля, шляхом використання вперше розглянутого полінома довільного ступеня.

2. Встановлений вплив параметрів розвідувальної мережі на точність вихідної маркшейдерсько-геологічної інформації.

3. Встановлена закономірність розміщення якісних показників залізорудних родовищ і одержані основні типи залежностей між геологічними показниками родовища.

4. Доведено, що як математичне описання елементів прогнозованого гірського масиву доцільно приймати систему рівнянь багатовимірного випадкового геохімічного поля.

5. Встановлено, що як метод обробки маркшейдерсько-геологічної інформації, що отримана по нерегулярній розвідувальній мережі, доцільно використовувати метод крайгінгу.

Достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджена теоретичним узагальненням сучасних уявлень про геометризацію залізорудних родовищ; коректним застосуванням методів планування експериментів і математичної обробки даних; експериментальним підтвердженням розробленого методу прогнозування якісних показників залізорудного родовища (відносна похибка прогнозу значення вмісту заліза магнетитового в підірваній масі за розробленим способом для потреб перспективного планування не перевищує 6,8 %); позитивними результатами їх практичного використання.

Наукове значення роботи полягає у подальшому розвитку теоретичних знань щодо створення математичного методу, який дозволяє з максимальною ефективністю реалізувати рівняння багатовимірного випадкового геохімічного поля, а також знаходити функціональні залежності різного виду і складності.

Практичне значення роботи полягає в розробці гірничо-геометричного методу прогнозування якісних показників залізорудних покладів, що дозволяє визначати перспективні напрямки розвитку гірничих робіт і вирішувати задачі перспективного і поточного планування за результатами, одержаними при геометризації.

Реалізація результатів досліджень. Розроблений гірничо-геометричний метод прогнозування якісних показників, заснований на застосуванні багатовимірного евристичного методу прогнозування, пройшов промислові випробування на кар'єрі ВАТ “ПівдГЗК” в межах маркшейдерських осей 80 - 108 по простяганню і 89 - 109 вхрест простягання горизонтів -165 - 180 м, -180 - 195 м і -195 - 210 м.

Очікуваний економічний ефект складає 164,620 тис.грн.

Отримані позитивні результати прогнозу на розглянутій ділянці послужили основою для використання розроблених методів на інших ділянках кар'єру ВАТ “ПівдГЗК” та ВАТ “ЦГЗК”.

Особистий внесок автора. Автором самостійно сформульована ідея роботи, поставлена мета та вирішені задачі досліджень, виконані лабораторні і промислові експерименти, сформульовані наукові положення і висновки. Автором особисто отримані такі наукові результати:

1. Розроблено принцип створення багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування, що ефективно реалізує рівняння математичної моделі багатовимірного випадкового геохімічного поля, шляхом використання полінома довільного ступеня.

2. Узагальнені результати практики застосування методів геометризації і прогнозування якісних показників залізорудних родовищ.

3. Розвинені теоретичні положення про кількісні методи прогнозування на основі принципів евристичної самоорганізації математичних моделей складних систем.

4. Досліджено методику багатовимірної геометризації якісних показників залізорудних родовищ на основі різних алгоритмів прогнозування геологічних показників родовища.

5. Розроблено гірничо-геометричний метод прогнозування якісних показників залізорудних родовищ корисних копалин.

Апробація результатів досліджень. Основні результати досліджень по дисертаційній роботі доповідалися, в міру їх виконання, на науково-технічних радах ГЗКів Кривбасу (2002-2005 рр.), науково-технічних конференціях Криворізького технічного університету. Розроблений гірничо-геометричний метод прогнозування якісних показників залізорудних родовищ доповідався, обговорювався і був схвалений на XVI  науково-технічній конференції молодих фахівців “Криворіжсталь  2002” (м. Кривий Ріг, 2002 р.); Міжнародних науково-технічних конференціях “Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості” (м. Кривий Ріг, 2004-2005 рр.).

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано у фахових виданнях сім наукових статей.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел з 132 найменувань. Містить 186 сторінок машинописного тексту, включаючи 43 рисунки, 16 таблиць і 1 додаток.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі наведено аналіз робіт, присвячених методам геометризації родовищ корисних копалин і прогнозуванню їх якісних показників.

Детальний аналіз сучасних уявлень про геометризацію родовищ твердих корисних копалин показав, що прогнозні гірничо-геометричні плани та розрізи, що зображають просторове розміщення різних показників родовища і використовуються для перспективного і поточного планування гірничих робіт, будуються з використанням кількісних геологічних методів прогнозування. Загальним недоліком прогнозування за допомогою градієнта поля, прогнозно-динамічного методу виявлення функцій, методів аналітичного і цифрового моделювання функції розміщення показників є той факт, що на родовищах з високою мінливістю характеру залягання корисної копалини ці методи не дають очікуваних від них високих результатів, не задовольняють вимогам точність прогнозу і не дають можливості врахувати впливи на прогноз “ураганних” значень проб. Всі ці методи є одновимірними або двовимірними, що не дає можливості в повному об'ємі розкрити закономірність розміщення корисної копалини. Використання для побудови моделей родовища принципів евристичної самоорганізації математичних моделей складних систем виключає ряд вищеперелічених недоліків. Найбільш точному з цих методів, методу групового урахування аргументів, властивий такий недолік, як великий об'єм підготовчих робіт. Цьому методу властиві також недоліки вищеописаних методів, оскільки за вихідну приймається функція, що вже має початковий вигляд (поліном, ряд Фур'є). Але сам принцип евристичної самоорганізації представляється найбільш прийнятним для прогнозування якісних показників залізорудних родовищ.

Мінливість геологічних даних, які є основою прогнозування, великою мірою залежить від характеру розміщення параметрів родовища. Спостережувану мінливість розділяють на випадкову і закономірну. Якщо розвідувальна мережа не розкриває закономірність в розміщенні показника, тобто параметри існуючої розвідувальної мережі перевищують критичний інтервал розвідки (радіус автокореляції), то більшість методів оцінки вихідною маркшейдерсько-геологічної інформації неефективна, і потрібно згущення розвідувальної мережі, що рідко здійснюється на практиці. Коли в розміщенні переважає випадкова складова, слід провести згладжування вихідних даних, що приводить до втрати або перекручення частини початкової маркшейдерсько-геологічної інформації. Зокрема, втрачається можливість визначення закономірності в розміщенні “ураганних” значень вмісту компонентів.

Оцінка частки випадкової і закономірної складових мінливості при заданому інтервалі розвідки визначається із співвідношення:

, (1)

де ² - стандарт;  - спостережувана мінливість.

Залежність оцінки спостережуваної мінливості від інтервалу відбору проб та стандарт можна визначити з виразів:

; (2)

. (3)

де - середнє арифметичне ряду спостережень параметра; n - інтервал опробування.

Вищеперелічених недоліків дозволяє уникнути метод крайгінгу. Цей метод дає можливість оцінки вихідної маркшейдерсько-геологічної інформації з мінімальними її втратами і перекрученнями. Метод крайгінгу вирішує основні задачі: визначення оцінки запасів руди, встановлення точності цієї оцінки при використанні нерегулярних геологорозвідувальних мереж низької щільності.

Метод крайгінгу дозволяє одержувати незміщені оцінки, що мають мінімальні дисперсії похибок і дає результати найбільш близькі до умовного математичного очікування, через що є найбільш точним з відомих способів інтерполяції і оцінки вихідної маркшейдерсько-геологічної інформації.

У другому розділі розглянуті теоретичні передумови розробки кількісного методу прогнозування на основі принципів евристичної самоорганізації математичних моделей складних систем.

Кількісне прогнозування вимагає побудови математичної моделі родовища, за яку була прийнята система рівнянь багатовимірного випадкового геохімічного поля. Їй передували простіші моделі випадкового геохімічного поля і багатовимірного анізотропного випадкового геохімічного поля. Розвинена з них модель включає багатовимірний вектор закономірної частини розміщення і вектор дисперсії розміщення, що дозволяє якнайповніше описати родовища залізистих кварцитів Кривбасу.

Вихідна маркшейдерсько-геологічна інформація, що є основою прогнозування, потребує оцінки її достовірності. Оцінка достовірності геологічних проб здійснювалася шляхом порівняння розподілів геологічних величин. Як теоретичне обгрунтування для порівняння розподілів геологічних величин використовується теорія просторових змінних. Опис розподілів геологічних даних проводився на основі варіограми, кращою реалізацією якої є гіпотеза методу універсального крайгінгу.

Третій розділ присвячений дослідженню відомих кількісних методів прогнозування і розробці методики багатовимірної геометризації якісних показників залізорудних родовищ.

Багатовимірний евристичний метод прогнозування, який з максимальною ефективністю реалізує рівняння математичної моделі багатовимірного випадкового геохімічного поля позбавлений недоліків відомих кількісних методів прогнозування.

Суть алгоритму полягає в знаходженні оптимального виду функції розміщення показника, що дає мінімальне відхилення суми абсолютних величин обчислених значень від фактичних.

(4)

(5)

(6)

Функція (4) - (6) є поліномом, ступені і коефіцієнти якого можуть мати як цілочисельне, так і дробове або від'ємне значення. Ступені, в свою чергу, можуть бути функціями того ж вигляду, що і весь поліном. Підвищення порядку ступенів не обмежене, як не обмежена і кількість змінних, що додаються у поліном.

Методика використання алгоритму полягає в наступному. На родовищі є мережа свердловин детальної розвідки. Необхідно знайти функціональний взаємозв'язок між якісними показниками, що є по свердловинах, і вмістом заліза магнетитового у підірваній масі, а потім розповсюдити його на неопрацьовані ділянки родовища. У міжсвердловинному просторі значення показників, одержаних по свердловинах детальної розвідки, інтерполюються на точки з відомим значенням заліза магнетитового в підірваній масі, і приймаються як аргументи. За аргументи полінома в першу чергу доцільно приймати ті показники, які мають з прогнозованим показником схожий закон розподілу, як такі, що з більшою вірогідністю мають закономірність з розміщенням прогнозованого показника. В даному випадку це вміст заліза загального і заліза магнетитового по свердловинах детальної розвідки. Обов'язково слід приймати за аргументи відстані від точки до найближчої свердловини детальної розвідки, оскільки з віддаленням від свердловини точність інтерполяції падає. Введення цих відстаней дасть можливість уточнити закономірність зміни точності і визначити поправки.

За критерій результативності роботи алгоритму приймається сума відхилень абсолютних величин обчислених значень від фактичних у всіх даних точках родовища. Окремі відхилення вводяться в загальну суму з вагою, зворотною відстані від даної точки до найближчої свердловини. Таким чином, результати побудови функції, що мають більшу точність, мали більший пріоритет при оцінюванні якості побудованої прогнозної функції.

Алгоритм складається з декількох основних складових алгоритмів, таких як алгоритм подвійного збільшення (зменшення) числового коефіцієнта, заснованого на збільшенні абсолютної величини коефіцієнту при аргументі до тих пір, поки дотримується умова оптимальності функції (4) - (6), та модифікованого алгоритму половинного ділення, що уточнює результати попереднього алгоритму. Робота обох алгоритмів, а також черговість їх використання, регулюється системою умовних переходів, що дає можливість при зменшенні результативності пошуку числових коефіцієнтів прогнозної функції переходити до додавання нових коефіцієнтів, або до іншої методики пошуку оптимального вигляду вже наявних коефіцієнтів. Якщо попередня методика пошуку не дає позитивних результатів, здійснюється перехід до алгоритму пошуку чутливості числових коефіцієнтів. У цьому алгоритмі по спеціальній методиці змінюються числові коефіцієнти і фіксуються зміни значень прогнозної функції. За допомогою вищеописаних алгоритмів проводиться повторний пошук числових коефіцієнтів, починаючи з того, що дав найбільшу зміну прогнозної функції і показав найбільшу чутливість. Потім розглядається коефіцієнт, що дав меншу зміну і чутливість і т.д. Якщо така методика пошуку не дає позитивних результатів, розгляд починається з коефіцієнта, що дав найменшу зміну при його виключенні. Таким чином, визначається оптимальна методика і напрям пошуку виду прогнозної функції. Потім проводиться перехід до алгоритму групування даних по значеннях відхилень і побудови локальних прогнозних функцій для окремих ділянок родовища за вищеописаною методикою.

У алгоритмі при діленні на нуль або взятті кореня парного ступеня з від'ємної величини, що може відбутися на окремих точках родовища, умовно приймається будь-яке постійне значення, що найбільше задовольняє критерію результативності. Це дає можливість описувати переривисті функціональні залежності. Виходячи з характеру полінома, можна описати будь-яку функціональну залежність.

Четвертий розділ присвячений розробці методу прогнозування якісних показників залізорудного родовища на основі багатовимірного випадкового геохімічного поля і техніко-економічному аналізу використання розробленого методу.

Запропонований за результатами досліджень гірничо-геометричний метод прогнозування якісних показників залізорудних родовищ був впроваджений, з подальшим його використанням, на кар'єрах ВАТ “ПівдГЗК” і ВАТ “ЦГЗК”.

Кар'єром ВАТ “ПівдГЗК” розробляється четвертий залізистий горизонт, складовими якого є сім геологічних підгоризонтів, а в продуктивну товщу входять п'ять - з другого по шостий. Також виділяються два підгоризонти - перший і сьомий, які через високу неоднорідність порід не входять в продуктивну товщу. В структурному відношенні родовище ділиться на чотири геологічні ділянки з різними властивостями руд, що дають різний вихід концентрату при їх збагаченні. Існує тісний зв'язок між вмістом в руді заліза магнетитового і виходом концентрату з руди. В свою чергу вміст заліза загального пов'язаний із вмістом заліза магнетитового.

У основних підгоризонтах розподіл Fe_заг і Fe_mt добре описується нормальним законом. У більшості ж випадків емпіричні графіки мають чітко виражену асиметрію і наближаються до логарифмічно нормальних залежностей. Схожий характер розподілу говорить про можливу наявність закономірності в їх розміщенні. Зіставлення вмісту Fe_заг і Fe_mt в пробах по свердловинах і в пробах по підірваній масі показали, що середній вміст компонентів по двом типам проб дуже близький. Абсолютні розбіжності середніх значень не перевищують для Fe_заг - 0,8 %, і Fe_mt - 1,1 %.

Експеримент проводився в межах осей 80 - 108 по простяганню і 89 - 109 в хрест простягання горизонтів -165 - 180 м, -180 - 195 м і -195 - 210 м на першій геологічній ділянці.

Ділянка характеризується витриманим заляганням порід, слабким розвитком складчастих порушень. Породи падають в північному та північно-східному напрямі під кутом 10-30°, згідно із загальним зануренням структури родовища.

Вихідна маркшейдерсько-геологічна інформація була одержана з погоризонтних планів гірничих робіт масштабу 1:1000. Експлуатаційна розвідка велася по опробуванню підірваної маси. При цьому використовувалися ділянки опробування неправильної форми і різних розмірів. Розміри ділянок в поперечнику коливалися від 20 до 50 метрів. За аргументи для прогнозування по методиці багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування були прийняті вміст заліза загального і заліза магнетитового по свердловинах детальної розвідки, а також планово-висотні координати центрів ділянок опробування. Свердловини детальної розвідки також пробурені по нерегулярній мережі опробування. Міжсвердловинні відстані складають від 50 до 200 метрів.

На рис. 1, 2 наведена оцінка мережі детальної розвідки, заснована на послідовних різницях показника, і тому незалежна від вигляду і характеру закономірності розміщення якісних показників. Мінімальний критичний інтервал геологічної розвідки на Скелеватському родовищі складає 600 м і для заліза магнетитового, і для заліза загального. Звідси можна зробити висновок, що параметри розвідувальної мережі задовольняють вимогам, що пред'являються до них.

За допомогою метода крайгінгу була побудована електронна модель ізолиній вмісту Fe_заг і Fe_mt в міжсвердловинному просторі. Заздалегідь в центрі кожної ділянки опробування по підірваній масі було визначено значення Fe_заг і Fe_mt.

На базовій сукупності початкових даних були визначені залежності вмісту Fe_mt в підірваній масі від вмісту Fe_заг і Fe_mt, визначеного по свердловинах детальної розвідки, і від планово-висотних координат точок. По методиці багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування були одержані три рівняння прогнозних функцій:

Fe_{mt вз} = 1,153Fe_{mt ск} - 3,055 (7)

Fe_{mt вз} = 1,127Fe_{mt ск} - 2,814 (8)

Fe_{mt вз} = 1,091Fe_{mt ск} - 2,531 (9)

На рис. 3 - 5 наведені залежності між вмістом заліза магнетитового в підірваній масі та вмістом заліза магнетитового за даними опробування свердловин детальної розвідки.

Як видно із отриманих залежностей, має місце залежність вмісту заліза магнетитового в підірваній масі від вмісту заліза магнетитового за даними опробування свердловин детальної розвідки, оскільки із усіх аргументів, що брали участь в процедурі багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування, значущі числові коефіцієнти були визначені тільки для цієї величини. Наявність трьох функціональних залежностей говорить про те, що в процесі обчислень на розглянутій ділянці були виділені три типи руд, що мають різні властивості.

Знаходження і групування ділянок, відповідних по своїх властивостях цим залежностям на модельованій сукупності даних, були проведені за процедурою багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування. При цьому дані вмісту по свердловинах детальної розвідки були проінтерпольовані на вузли квадратної сітки 5050 метрів. Інтерполяція проводилася за процедурою метода крайгінгу. За процедурою багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування у вузлах квадратної сітки були знайдені прогнозні значення вмісту заліза магнетитового в підірваній масі. За процедурою метода крайгінгу ці значення були проінтерпольовані, що лягло в основу для перспективного планування. На основі інтерполяції були побудовані плани ізоліній прогнозного вмісту заліза магнетитового в масштабі 1:2000. Отримання прогнозних даних для поточного планування проводилось методом уточнення одержаної електронної моделі згідно даних експлуатаційної розвідки. Просторове положення точок прогнозування визначалось, виходячи з виробничих потреб, і мало нерегулярний характер.

Відносна похибка прогнозу значення вмісту заліза магнетитового в підірваній масі за розробленим способом для потреб перспективного планування не перевищує 6,8 %.

Очікуваний економічний ефект від впровадження методу склав 164,620 тис. грн.

ВИСНОВКИ

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій здійснено вирішення актуальної наукової задачі, що має важливе народногосподарське значення, і полягає в розробці гірничо-геометричного методу прогнозування якісних показників залізорудних родовищ, реалізованого в математичній моделі багатовимірного випадкового геохімічного поля.

Основні науково-практичні висновки по дисертаційній роботі зводяться до наступного.

1. Прогнозні гірничо-геометричні плани і розрізи, що зображають просторове розміщення різних показників родовища і використовуються для перспективного і поточного планування гірничих робіт, будуються з використанням кількісних геологічних методів прогнозування. Використання для побудови моделі родовища принципів евристичної самоорганізації математичних моделей складних систем дозволяє виключити ряд недоліків, властивих іншим принципам прогнозування.

2. Застосування геостатистичних методів дає можливість оцінки вихідної маркшейдерсько-геологічної інформації з мінімальними її втратами і перекрученнями.

3. Завдання опису характеру розміщення геологічних показників залізорудного родовища полягає у визначенні виду математичної функції, що відповідає умовам виявлення характеру просторового розміщення корисної копалини на не відпрацьованих ділянках родовища. За математичний опис залежностей приймається система рівнянь багатовимірного випадкового геохімічного поля, практична реалізація якого можлива тільки при створенні ефективних багатовимірних алгоритмів прогнозування.

5. Прогнозування якісних показників залізорудних родовищ слід вести на основі багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування, що має переваги над традиційними одновимірними і багатовимірними методами, підвищує точність прогнозу і ефективність використання наявної маркшейдерсько-геологічної інформації про якісні генетичні взаємозв'язки між показниками.

6. Метод крайгінгу є оптимальним для оцінки вихідної маркшейдерсько-геологічної інформації, так як детальна геологічна розвідка на родовищах Кривбасу ведеться за допомогою нерегулярної мережі свердловин.

7. Геолого-технологічним показником залізистих кварцитів є залізо магнетитове. Характер його розміщення в підірваній масі прогнозується на основі даних опробування свердловин. Прогнозування виконується по методиці багатовимірного евристичного методу за результатами вмісту заліза загального і заліза магнетитового за даними опробування свердловин. Визначення значень аргументів в міжсвердловинному просторі проводиться за допомогою інтерполяції. За метод інтерполяції приймається випадковий крайгінг, як найточніший з відомих способів інтерполяції, завдяки методиці пошуку вагових коефіцієнтів.

8. Розроблений гірничо-геометричний метод прогнозування якісних показників залізорудних родовищ базується на математичній моделі багатовимірного випадкового геохімічного поля, що реалізовано в методиці багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування. Відносна похибка прогнозу значення вмісту заліза магнетитового в підірваній масі для потреб перспективного планування не перевищує 6,8 %.

9. На кожному етапі побудови прогнозної функції по методиці багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування ступінь довіри до обчислених за нею результатів був пропорційний зворотній відстані від центру ділянки опробування по підірваній масі до найближчої свердловини детальної розвідки. Більш точні результати побудови функції мають більший пріоритет при оцінюванні якості побудованої прогнозної функції.

10. Промислові випробування розробленого багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування проведені на кар'єрах ВАТ “ПівдГЗК” та ВАТ “ЦГЗК” при поточному та перспективному плануванні гірничих робіт. Очікуваний економічний ефект складає 164,620 тис. грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Шолох Н.В., Переметчик А.В. Прогнозирование качественных показателей железистых кварцитов Скелеватского месторождения // Разработка рудных месторождений: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - Кривой Рог: КТУ. - 2003. - Вып. 82 - С. 63 - 68.

2. Переметчик А.В. Разработка эвристического алгоритма прогнозирования геологических показателей месторождений полезных ископаемых // Разработка рудных месторождений: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - Кривой Рог: КТУ. - 2004. - Вып. 85 - С. 194 - 200.

3. Шолох Н.В., Переметчик А.В. Геометризация размещения качественных характеристик железистых кварцитов Кривбасса // Разработка рудных месторождений: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - Кривой Рог: КТУ. - 2004. - Вып. 86 - С. 44 - 47.

4. Переметчик А.В. Вероятностные распределения пространственных переменных качественных показателей месторождений // Разработка рудных месторождений: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - Кривой Рог: КТУ. - 2005. - Вып. 88 - С. 80 - 84.

5. Переметчик А.В. Геостатистичнi методи при підрахунках запасів руд. - У кн. Автоматизація маркшейдерських робіт. - Кривий Ріг: Мінерал. - 2005. - С. 155 - 163.

6. Переметчик А.В. Оценка исходной геологической информации при прогнозировании качественных показателей месторождений // Вісник КТУ.- 2005 .- №6 / Технічні науки.- с.101 - 104.

7. Федоренко П.И., Шолох Н.В., Переметчик А.В. Учет геолого-технологических характеристик массива при прогнозировании качественных показателей железорудных месторождений // Вісник КТУ.- 2005 .- №8 / Технічні науки.- с.45 - 51.

Особистий внесок автора в роботи, опубліковані в співавторстві, полягає в наступному: розроблення концепції і виконання аналітичних досліджень [1, 3]; виконання натурних спостережень, їх обробка і аналіз [7].

АНОТАЦІЯ

Переметчик А.В. Розробка гірничо-геометричного методу прогнозування якісних показників залізорудних родовищ. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.01 - “Маркшейдерія” - Криворізький технічний університет. - Кривий Ріг. - 2006 р.

Дисертація присвячена розробці багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування якісних показників залізорудних родовищ. Проведений аналіз і узагальнення існуючих способів прогнозування. Встановлено, що прогнозні гірничо-геометричні графіки будуються з використанням кількісних геологічних методів прогнозування. Адекватними для умов залізорудних родовищ є методи евристичної самоорганізації. Методом оцінки вихідної геологорозвідувальної інформації прийнято метод крайгінгу.

За математичний опис залежностей приймається система рівнянь багатовимірного випадкового геохімічного поля, практична реалізація якого можлива тільки при створенні ефективних багатовимірних алгоритмів прогнозування.

Розроблений гірничо-геометричний метод прогнозування якісних показників залізорудних родовищ базується на математичній моделі багатовимірного випадкового геохімічного поля, що реалізовано в методиці багатовимірного евристичного алгоритму прогнозування. Відносна похибка прогнозу значення вмісту заліза магнетитового в підірваній масі для потреб перспективного планування не перевищує 6,8 %.

Ключові слова: родовища залізистих кварцитів, геологічна оцінка, гірничо-геометричний метод прогнозування, крайгінг, поліном довільного ступеня, багатовимірний евристичний алгоритм прогнозування.

АННОТАЦИЯ

Переметчик А.В. Разработка горно-геометрического метода прогнозирования качественных показателей железорудных месторождений. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.01 - “Маркшейдерия” - Криворожский технический университет. - Кривой Рог. - 2006 г.

Диссертация посвящена разработке многомерного эвристического алгоритма прогнозирования качественных показателей железорудных месторождений.

Проведен анализ и обобщение существующих способов прогнозирования. Установлено, что прогнозные горно-геометрические графики строятся с использованием количественных геологических методов прогнозирования. Наиболее адекватными для условий железорудных месторождений являются методы эвристической самоорганизации.

Установлено влияние параметров разведочной сети на точность исходной геологической информации и дана методика повышения ее достоверности. Произведена оценка влияния параметров разведочной сети на точность геологической разведки.

В качестве метода оценки исходной геолого-разведочной информации применяется крайгинг, являющийся наиболее точным из известных способов интерполяции.

Разработанный горно-геометрический метод прогнозирования качественных показателей железорудных месторождений базируется на математической модели многомерного случайного геохимического поля, что реализовано в методике многомерного эвристического алгоритма прогнозирования. Относительная погрешность прогноза значения содержания железа магнетита во взорванной массе для текущего и перспективного планирования не превышает 6,8 %.

С помощью полинома произвольной степени, учитывая его особенности, находятся функциональные зависимости различного вида и сложности. Повышение степени полинома может продолжаться неограниченно. Степени полинома могут быть дробными, отрицательными, а также представлены степенными функциями. Число переменных, входящих в функцию полинома, неограниченно и увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута заданная точность прогнозирования, или точность построенной прогнозной функции не начнет понижаться. Полином дает возможность описания прерывистых функциональных зависимостей, чем качественно отличается от известных методов построения функций.

Установлена закономерность размещения качественных показателей железорудных месторождений и показаны основные типы зависимостей между геологическими параметрами месторождений. Разработана методика многомерного эвристического алгоритма прогнозирования железорудных месторождений полезных ископаемых, позволяющая надежно прогнозировать их качественные показатели.

Ключевые слова: месторождения железистых кварцитов, геологическая оценка, горно-геометрический метод прогнозирования, крайгинг, полином произвольной степени, многомерный эвристический алгоритм прогнозирования.

ABSTRACT

Peremetchik A.V. Development of mountain-geometrical method of prognostication of high-quality indexes of iron-ore deposits. - Manuscript.

Dissertation on competition of graduate degree of candidate of engineering sciences on speciality 05.15.01 - is “Surveyor” - the Krivoy Rog technical university.  Krivoy Rog. - 2006

Dissertation is devoted to development of multidimensional heuristic algorithm of prognostication of high-quality indexes of iron-ore deposits. Conducted analysis and generalization of existent methods of prognostication. It is set that the prognoses of mine-geometrical graphs are built with the use of quantitative geological methods of prognostication. For the terms of iron-ore deposits the methods of heuristic self-organization are adequate. The method of estimation of initial geological-reconnaissance information accepts the method of kryging.

For mathematical description of system dependences of equalizations of the multidimensional casual geochemical field practical realization of which is possible only at creation of effective multidimensional algorithms of prognostication is adopted.

The development of mining-geometrical method of prognostication of high-quality indexes of iron-ore deposits is based on the mathematical model of the multidimensional casual geochemical field, that it is realized in the method of multidimensional heuristic algorithm of prognostication. The relative error of value prognosis of maintenance of magnetite iron in the undermined mass for the necessities of the perspective planning does not exceed 6,8 %.

Keywords: deposits of ferrous quartzites, geological estimation, mining-geometrical method of prognostication, kryging, polynomial of arbitrary degree, multidimensional heuristic algorithm of prognostication.

Размещено на Allbest.ru

...