Создание цифровых моделей капитальных горных выработок пласта Т-3 на шахте "Казахстанская"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Создание цифровых моделей капитальных горных выработок пласта Т-3 на шахте "Казахстанская"

А.А. БЕДАРЕВ, магистрант,

В.Н. ДОЛГОНОСОВ, д.т.н., профессор,

О.В. СТАРОСТИНА, к.т.н., доцент,

Карагандинский государственный технический университет, кафедра МДиГ

В процессе добычи, связанной с перемещением значительных объемов горной массы, созданием сложной сети горных выработок, наземных и подземных сооружений, возникает потребность в определении точного местоположения объектов горной технологии, без знания которого невозможно решение задач проектирования, планирования и управления горными работами [1]. Для определения координат объектов в арсенале маркшейдеров существует значительное количество инструментов и методов решения маркшейдерско-геодезических задач. Общим для всех этих методов является необходимость выполнения большого объема вычислений, от точности которых зачастую зависит эффективность и безопасность горных работ. Развитие вычислительной техники и программных средств компьютерного моделирования создало хорошую базу для автоматизации решения маркшейдерских задач на основе работы с удаленными базами данных (БД) коллективного доступа и использования цифровых моделей объектов горной технологии [2].

Для создания цифровой геологической модели используется программа Surpac 6.2 и прикладные программы САПР. Программное обеспечение Surpac позволяет импортировать скважины из файлов MDB, текстовых файлов практически любых форматов, а также из файлов 30-ти стандартных форматов, подготовленных в других программах. Скважины могут быть как вертикальными, так и наклонными. Использование в формулах неограниченного числа атрибутов, применение фильтров в сочетании с любым размером и разрешением сетки дают возможность получить точную цифровую модель пластов [3].

Информация о скважинах может храниться в рисунке или во внешней базе данных Microsoft Access.® или SQLite. Информацию о скважинах, вставленных в рисунок, легко получить с помощью инспектора скважин - при подведении курсора к скважине информация выводится на экран рядом с ней. Изменение данных скважины в рисунке ведет к соответствующему изменению в базе данных скважин (рисунок 1). Редактировать скважины можно как по отдельности, так и в специальной электронной таблице, в которой выделены отдельные поля для редактирования отметки устья скважины, информация о пластах и качественных характеристик пластов. Каждому пласту в выработке можно присвоить имя основания, чтобы в дальнейшем получать обобщенные характеристики [4]. Более того, основания можно разбивать. Так, 15-метровый пласт можно автоматически разделить на несколько частей по мощности или по сеткам для подсчета характеристик по новым основаниям.

Результаты анализа выводятся в текстовые отчеты различной формы, а графически результаты моделирования можно представить в виде карт в изолиниях, геологических разрезов, блок-диаграмм. Программа Assay, Curvey включает команды для ввода данных по скважинам, редактирования и анализа данных, включая механизм запросов (рисунок 2).

Пласт Т-3 не вскрыт относительно простого строения мощностью от 0,80 до 2,29 м. Пласт представлен двумя угольными пачками мощностью 1,09 и 0,88 м, разделенными породным прослоем мощностью 0,32 м (рисунок 3), имеет слабые боковые породы - ложные кровлю и почву.

Рисунок 1 - Изображение модели по скважинам

Рисунок 2 - Редактирование скважин

геодезический программный проектирование выработка

Рисунок 3 - Эскиз проектной выработки по пласту Т-3

Зольность пластово-промышленной пробы составила 37,39 %, зольность верхней угольной пачки составила 10,77 %, а нижней - 47,45 %. Зольность пластово-дифференциальной пробы равна 41,16 %. Эксплуатационная проба угля отобрана в лаве 143 участка № 2 шахты «Тентекская». Зольность обусловлена засорением боковыми породами. Рабочая влажность угля 6,77 %.

При работе с моделями горных выработок реализована следующая идея. На этапе проектирования горных работ создаются модели проектных капитальных горных выработок, которые располагаются в соответствующей группе. На этапе реализации этих проектов модели перемещаются в группу фактических выработок. По мере поступления данных о проходке выработок производится постепенная замена проектных сечений на фактические с привязкой к сечениям даты их проходки. Возможность визуального контроля за соответствием проектной и фактической геометрии выработок позволяет качественно повысить уровень инженерного обеспечения проходки. В случае необходимости сохранения проектной модели может быть создана ее копия и перемещена в группу фактических моделей [3].

Технологическая схема построения цифровой модели выработки:

1. Формируются все необходимые 3D объекты горных работ (проектные горные выработки, фактически пройденные горные выработки). Горные выработки проектируются в 3D, с учетом всех уклонов и точек сбора воды.

2. Формирование всех необходимых разрезов, планов и проекций, таблиц по запасам и объемам работ. При согласовании и утверждении сформированной документации - в модели по каждому горизонту формируются все маркшейдерские планшеты, в соответствии с действующими стандартами на маркшейдерскую документацию.

В 3D - модели возможно реализовать полную информацию о каждом объекте горных работ, пример показан на рисунке 4.

Этап 1 - Горно-капитальные работы. К ним относим: горно-проходческие работы (3D - триангуляция), крепление горных выработок (3D - триангуляция + 3D - векторный объект), рельсовые пути локомотивной откатки с их балластировкой (3D - векторный объект), металлоконструкции горных выработок.

Этап 2 - Оборудование и инженерные сети. К ним относим: трубопроводы, контактную сеть, кабельные линии различного назначения, сигнализацию, связь (3D - векторный объект с необходимым аннотированием, пока не заносим по причине отсутствия необходимости).

Проектирование цифровых объемных 3D-моделей капитальных горных выработок позволяет заблаговременно принять решение по вопросам обеспечения, эксплуатации, выбора различного оборудования, что дает возможность рационально использовать имеющуюся материальную базу.

Вскрытие пласта Т-3 будет производиться с горизонта + 240 метров с восточного флангового вентиляционного ствола и с горизонта ±0 центрально отнесенного клетьевого ствола от дневной поверхности. На рисунке 5 показан план горных работ на 2013 - 2014 гг.

По плану развития горных работ пласта Т-3 на 2013-2014 годы была спроектирована цифровая 3D-модель проектных подготовительных выработок для запуска первой лавы 21-Т3-В на данном горизонте по наименьшим затратам на вскрытие и подготовку.

Рисунок 4 - Инфраструктура капитальной горной выработки

Рисунок 5 - Выкопировка с плана горных работ по пласту Т-3 на 2013-2014 гг.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Проект вскрытия и подготовки III горизонта пластов Т1-Д6 шахты «Казахстанская» / УД АО «АрселорМиттал Темиртау», АО «Карагандагипрошахт и К» (1978-2004 гг). Караганда: ЦНТИ, 2004.

2. Капутин Ю.Е. Информационные технологии планирования горных работ. Моделирование капитальных горных выработок (для горных инженеров). СПб.: Недра, 2004. 424 с.

3. Игнатов Ю.М., Махраков И.В. Компьютерный прогноз геологического строения и геомеханических свойств с помощью анализа цифровых моделей массива горных пород / Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2006. № 5. С. 72-75.

4. Горные информационные технологии. http://www.geocad-it.ru/

Размещено на Allbest.ru