Геометризация и подсчет запасов участка 2,3 разреза "Кедровский"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения

Разрез расположен в 25 км севернее Кемерово на западном крыле и южном замыкании Кедровско-Крохалёвской брахисинклинали в Центральной части Кемеровского геолого-промышленного района Кузбасса. Разрезом отрабатываются пласты Кемеровский, Волковский и Подволковский, мощность которых соответственно 2--3 м, 12--18 м и 4--6 м. Угли разреза из-за высокой зольности и трудной обогатимости используются как энергетическое топливо. Влага угля от 8 до 20%, зола от 18,5 до 35,4%, сера до 0,3%. Теплота сгорания -- 5160--7080 Ккал/кг.

Разрезом добываются энергетические угли марки СС, которые перерабатываются на обогатительной фабрике. Разубоженная горная масса перерабатывается на двух обогатительных установках (ОУсКНС). На разрезе применяется транспортная схема: вскрытие угольных пластов производится с отгрузкой вскрышных пород и навалов на автомобильный транспорт (71% общего объема), на железнодорожный транспорт (13%), а также бестранспортный способ - гидротехнология (6%). В 2000 году на разрезе создан участок гидромеханизации, мощность которого доведена в 2005 году до 3 400 тыс. м3 в год.

2. Обоснование необходимости геометризации МПИ

Под геометризацией МПИ понимают совокупность наблюдений, измерений, вычислительных и графических работ, целью которых является выявление закономерностей присущих месторождению и отобразить их в форме горно-геометрической модели, с помощью которой отображается форма (гипсометрия, мощность, глубина, поверхности разрывных нарушений), свойств (содержание полезных и вредных компонентов), условий залегания и процессов, происходящих в недрах.

МПИ характеризуется комплексом показателей, знание которых позволяет определить условия разработки и дальнейшие использования сырья. Изучение показателей на стадии развития и разработки месторождения, предоставление результатов в удобном для использования виде являются основными задачами геологической и маркшейдерской служб. Изучаемые показатели характеризуют условия залегания, размер, форму, строение залежей, вещественный состав полезного ископаемого, горно-геологические условия разработки. При этом весьма важной является характеристика размещения перечисленных показателей в недрах. Количественная оценка показателей и пространственное размещение их в недрах составляют основное содержание МПИ.

Геометризация месторождения -- это процесс его изучения и познания. Этот процесс должен происходить постепенно и последовательно. Каждые новые данные, полученные разведкой, уточняют прежние представления о месторождении, позволяют корректировать ранее составленные модели и использовать их для принятия правильного решения задач последующей разработки и разведки [1].

3. Анализ применяемых методов геометризации

Для геометризации недр основными являются методы изолиний, геологических разрезов (сечений) и профилей; объемных наглядных графиков и моделирования с использованием ЭВМ. Каждый из перечисленных методов применяется самостоятельно или чаще совместно с другими методами.

Метод изолиний:

Изолинии - геометрические места точек с одинаковыми значениями показателя недр. Их строят как по результатам измерений в отдельных точках, так и по средним значениям группы точек, относимых к их центру, двумя способами - непосредственным и косвенным.

При геометризации недр, методом изолиний, изображаются поверхности не только реальные, но и условные. Сложность поверхностей зависит от ряда геологических факторов. Поэтому построение изолиний размещения какого-либо показателя при геометризации недр по данным наблюдений в отдельных точках несравненно сложнее построения изогипс земной поверхности.

Степень достоверности, которую дает изображение той или иной поверхности на плане в изолиниях, зависит от показателя, его изменчивости, густоты и соответствия разведочных точек характерным точкам объекта, размера, ориентировки проб и масштаба плана.

Непосредственный способ применяют тогда, когда на плоскости чертежа по координатам нанесены точки измерения показателя с отметками - численными значениями. В результате геометрического анализа отметок намечают инвариантные линии будущей поверхности - линии водораздела, тальвега и седловины. Задавшись сечением, производят интерполирование отметок по линиям скатов и проведение плавных кривых - изолиний.

Косвенным способом построения изолиний пользуются тогда, когда исходными данными являются, например, вертикальные разрезы с изображением на них показателя. В этом случае с разрезов на план по линиям разрезов переносят точки показателя с отметками, кратными выбранному сечению. Точки с одинаковыми отметками соединяют плавными кривыми - изолиниями.

При построении изолиний необходимо учитывать все выявленные особенности геологического строения залежи. Этим достигается большое соответствие построенной графической модели натуре.

Метод изолиний имеет свои недостатки. В частности, при изображении формы залежей возникает трудность одновременного изображения и литологии пород, окружающих полезное ископаемое; трудно, а иногда и невозможно в изолиниях изображать тела трубообразной, штокверковой и других сложных форм, а также горизонтально или вертикально залегающие слои правильной формы.

Метод геологических разрезов:

Метод геологических разрезов позволяет отображать форму тела полезного ископаемого и представлять его положение среди вмещающих пород в данном сечении - вертикальном горизонтальном и наклонном.

При горизонтальном и вертикальном залегании пластовых залежей с выдержанной мощностью система геологический разрезов - вертикальных или горизонтальных - являются основной графической документацией, отображающей морфологию и условия залегания месторождения.

Исходными для построения геологических разрезов являются данные геологоразведочных скважин и горных выработок. На вертикальных разрезах по линии разведочных скважин строят высотную сетку, профиль земной поверхности, профили осей разведочных выработок, по которым наносят пройденные при бурении горные породы, производят увязку стратиграфически одинаковых горных пород и залежей по соседним выработкам.

Метод объемных графиков:

Этот способ применяют для наглядного изображения формы, свойств залежей и горных выработок со сложным характером их размещения в недрах.

Наглядные графики строят в аксонометрических, аффинных, векторных и других проекциях. Исходными данными для построения служат планы. Разрезы, профили, а так же координаты характерных точек изображаемых объектов.

Ведутся работы по геометрическому наглядному моделированию недр с помощью голографии.

Метод моделирования:

Сущность этого метода, абсолютно точно воссоздать модель явления или процесса, что практически невозможно. Различают физическое или символическое моделирование. При физическом моделировании модель воспроизводит изучаемый процесс или объект с сохранением его физической природы. Модели строят статические и динамические.

Статические модели, строят для наглядного представления о месторождении. Модель должна быть простой, несложной и небольших размеров (не более 1-1,5 м).

Динамические модели, состоят из серии маркшейдерских или геологических планов, нанесенных на прозрачные пластины из органического стекла, легко поддающегося обработке. Символическое моделирование имеет три формы: графоаналитическая, математическая и графическая (геологические структурные, петрографические, геохимические планы, карты и разрезы, кары трещиноватости).

Анализируя все перечисленные методы геометризации, пришли к выводу, что для выполнения поставленной задачи необходимо применение метода геологических разрезов в совокупности с методом изолиний для построения гипсометрического планы почв пласта по данным разведочных работ, а так же для построения изогипс по данным горных работ. [1]

4. Анализ исходных материалов для геометризации

Основными графическими документами для определения форм и условий залегания пласта пластов, являются 3 профиля (В 240, В 260 и В280) этого угольного месторождения.

Данный участок разделен 4 дизъюнктивными нарушениями на 5 блоков, слева и справа так же отделен дизъюнктивами. Пласт относится к выдержанным, т.к. отклонение значений мощности от средней не превышает 25%.

По данным исходным материалом, отметим, что данная пачка пластов имеет нарушенное залегание, средняя мощность пласта составляет 18,54 метра, а угол падения от 0 до 17 градусов.

По полученной информации можно сделать вывод о том, что имеется достаточно данных, для подсчета запасов полезного ископаемого.

5. Геометризация месторождения полезного ископаемого

Форма залежи полезного ископаемого в недрах определяется поверхностями раздела полезного ископаемого от вмещающих его боковых горных пород -- поверхностью лежачего и висячего бока, поверхностью тектонических разрывов или поверхностью с минимальным промышленным содержанием компонентов для тех случаев, когда полезное ископаемое постепенно переходит в безрудные боковые породы. В общем случае эти поверхности являются поверхностями топографического порядка. На плане они изображаются изогипсами или горизонталями. Геометрические графики называют гипсометрическими или структурными планами (картами).

В работе использовался косвенный способ геометризации с использованием геологических профилей.

На геологических профилях точки пересечения линий высотной сетки с почвой залежи проектировались на одну из линий сетки и подписывались соответствующие отметки. С разрезов эти точки были перенесены на план по соответствующим профилям. Соединяя точки с одинаковыми отметками плавными кривыми, были проведены горизонтали поверхности залежи [1],[3].

6. Подсчет запасов полезного ископаемого

Способ вертикальных разрезов:

Сущность способа разрезов состоит в определении объема полезного ископаемого, заключенного между вертикальными разрезами путем перемножения расстояния между линиями разреза на усредненную площадь сечения пластов между ними.

В условиях, когда объем полезного ископаемого заключен между параллельными сечениями, используется формула трапеции:

Или формула усеченной пирамиды:

Где - площади пласта в сечениях;

L - расстояние между сечениями.

Формулу трапеций принято применять при примерно равной площади сечений (рекомендуемое различие в площадях до 40 %), в остальных случаях применяется формула усеченной пирамиды. Указанное разделение условий применения формул возникло еще в начале прошлого века и диктовалось необходимостью сокращения объемов вычислений в условиях отсутствия вычислительной техники. В современных условиях подобное разделение стало бессмысленным, в связи с чем можно рекомендовать осуществление всех вычислений исключительно о формуле пирамиды. [2] Поэтому для дальнейших вычислений принимаем именно ее.

Расстояние между профилями равно 200 м. Значения площади определяем графически в программе AutoCad (Табл.1).

Таблица 1

Значения площади поперечного сечения пласта

Расчет объема полезного ископаемого:

Переход от объема угля к весовому количеству осуществляется путем его умножения на плотность:

Так как значения плотности угля в исходных данных для расчета не указано, принимаем среднее значение плотности для углей Кузбасса - 1,35 .

Таким образом, было подсчитано, что объем полезного ископаемого на выделенном участке равен 5523,651 тыс. тонн.

Метод геологических блоков:

Его сущность состоит в разделении всего контура подсчета на систему однородных по группе параметров участков, именуемых геологическими подсчетными блоками. Объем в блоке будем подсчитывать способом среднего арифметического. Сущность способа среднего арифметического состоит в том, что сложное тело полезного ископаемого, ограниченное в пределах рассматриваемого геологического блока снизу и сверху геометрически неправильными поверхностями топографического порядка, трансформируется в равновеликую по объему љпластину, площадь которой равна площади подсчетного контура пласта, угол наклона - среднему углу падения пласта, а толщина соответствует средней нормальной мощности пласта. [2]

Измеренные на планах и вертикальных проекциях площади контуров подсчета S (при подсчете запасов способом среднего арифметического) переводятся в их истинные значения S_и с использованием средних углов падения пласта в их пределах (при выполнении измерений на горизонтальной проекции):

Объем в блоке определяется по формуле:

где , - измеренная и истинная площадь в блоке, ;

д - средний угол наклона пласта в блоке, ?;

m - средняя мощность пласта в блоке, м.

Таблица 2

Расчет объема способом геологических блоков

Общий объем полезного ископаемого определяется как сумма найденных:

Для перехода к весовому значению найденный объем нужно умножить на плотность:

Разница в определении объемов двумя способами составляет:

Так как разница в определении объемов не превышает 5%, значение объема принимаем среднее из двух определений V= тыс.т.

7. Возможность практического использования полученных результатов

Подсчетом запасов принято называть определение количества минерального сырья в недрах.

Подсчет запасов осуществляют на каждой стадии разведки и разработки месторождения. Он является заключительным этапом проведения геологоразведочных работ. В результате подсчета запасов и предшествующего ему изучения месторождения в пределах месторождения или его участка устанавливают: структуру района месторождения, форму залежей, геологические и горнотехнические условия залегания для правильного выбора вскрытия и системы разработки месторождения; весовое или объемное количество полезного ископаемого в недрах по всему месторождению или по отдельным его блокам, пластам, пачкам, жилам, выемочным единицам (участкам) и основным промышленным типам и сортам; качество полезного ископаемого; технологические свойства полезного ископаемого и рекомендации по промышленному его использованию; степень изученности месторождения, надежности результатов подсчета запасов для решения вопроса о промышленном назначении запасов.

Запасы полезных ископаемых подсчитывают по наличию их в недрах без учета потерь при добыче, обогащении, переработке. Состав и свойства полезного ископаемого определяют в их природном состоянии. Запасы сопутствующих полезных компонентов также подлежат учету независимо от извлечения и дальнейшей переработки.

Вывод

Целью проекта является геометризация месторождения и подсчет запасов полезного ископаемого. Для геометризации месторождения был использован метод геологических разрезов в совокупности с методом изолиний для построения гипсометрического плана почвы пласта по данным разведочных работ. В результате геометризации был получен гипсометрический план почвы пласта.

Подсчет объемов полезного ископаемого осуществлялся двумя методами: методом вертикальных сечений и методом геологических блоков. Так как разница в определении объемов двумя способами не превышает 5%, объем полезного ископаемого на изучаемом участке принимается как среднее между двумя определениями. Объем полезного ископаемого составил.

геометризация месторождение ископаемое

Список использованной литературы

1. Букринский, В.А. Геометрия недр / В.А. Букринский. - М. : Изд-во МГГУ, 2002. - 549 с.

2. Рогова, Т.Б. Подсчет запасов угольных месторождений / Т.Б. Рогова; Кузбас.гос.техн.ун-т - Кемерово, 2010

3. Шаклеин, С.В. Построение гипсометрических планов угольных пластов: учеб. пособие / С. В. Шаклеин ; Кузбас. политехн. ин-т. - Кемерово, 1992. - 58 с.

Размещено на Allbest.ru