Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Уголь в недрах залегает в виде пластов, руды – в виде жил, линз, гнезд, пластов, а горючие сланцы, соли, торф – в виде пластов и линз (рис. 1). Пласт – скопление в недрах полезного ископаемого, ограниченное двумя близкими к параллельным плоскостями и имеющее значительную площадь распространения по сравнению с мощностью (толщиной накопления). Группа пластов, залегающих совместно в порядке их генетического образования, чередующихся с вмещающими пустыми породами и объединяющихся по единому геологическому признаку (чаще всегопо возрасту), представляет собой свиту пластов. Вмещающие породы и свита угольных пластов вместе образуют угленосную толщу. Вмещающие породы, залегающие непосредственно выше пласта, называют кровлей, ниже пласта – почвой. Пластообразное скопление пустой однородной породы или часть пласта называют слоем.

Если угольный пласт состоит из одного угля, он имеет простое строение. В большинстве случаев пласт разделен прослойками – тонкими слоями пустой породы – на угольные пачки, и имеет сложное строение [8]. Число пачек в угольных пластах колеблется от единицы до десятков и сотен. Плоскости, по которым отдельные пласты или слои пород соприкасаются друг с другом, называют плоскостями напластования.

В процессе образования угольных пластов органические осадки откладывались горизонтальными или слабо наклонными слоями. Однако при разработке месторождений находят пласты и слои различного угла наклона к горизонтальной плоскости. Это объясняется тем, что в ходе диагенеза и метаморфизма, в недрах возникали тектонические движения, которые привели к нарушениям (дислокациям) первоначального залегания пород. Геологические нарушения разделяют на пликативные (складчатые без разрыва сплошности массива) и дизъюнктивные (с разрывом сплошности).

Формы залегания полезных ископаемых в недрах

Рисунок 1. Формы залегания полезных ископаемых в недрах

а – пласт; б – линза; в – гнездо; г – жила

Актуальность темы

Учитывая слоистые толщи углей Донбасского бассейна (рис. 2), для которого характерны конкреционные образования, жильные внедрения в угольных пластах песчаников. И так в результате неравномерности (в пространстве и времени) знаков и величин амплитуд колебательных движений на площадях торфообразования происходит расщепление угольных пластов на отдельные слои и их выклинивание, направленное в сторону наиболее интенсивно погружающегося участка торфообразования и к периферическим его частям. На общей площади распространения почти любого угольного пласта выделяются разномасштабные (по размерам) зоны: слитного (компактного), умеренно расслоенного состояния, интенсивного расщепления и выклинивания. Наибольшей мощностью и полнотой стратиграфического разреза и, как следствие, преимущественно промышленной ценностью характеризуются зоны слитного и умеренно расслоённого строения угольных пластов. В зоне интенсивного расщепления отдельных частей угольные пласты приобретают значение самостоятельных пластов (объекты селективной отработки и промышленной оценки). Возрастание общей мощности угольных пластов (залежей) в зоне расщепления, которое происходит за счёт увеличения мощностей прослоев горных пород и выпадения из стратиграфического разреза выклинивающихся угольных слоев, сопровождается уменьшением суммарной по разрезу угольной массы до полной утраты промышленного значения угольных пластов (залежи) в зоне выклинивания.

Геометризация в связи с учетом вышеперечисленных особенностей углеобразования угольных пластов Донбасса, включает в себя ряд последовательных операций по подготовке и обработке горно-геологической информации. Она должна служить основой для определения границ подсчета запасов угля и прогноза количественных и качественных показателей очистных забоев, что в конечном результате даст возможность проведения оценки полезной составляющей угольного массива. Необходимо отметить, что способ предварительной оценки, дает возможность расчета временных показателей по конкретному месторождению [7].

Донецкий угольный бассейн

Рисунок 2. Донецкий угольный бассейн

Цели и задачи работы

Цель работы – исследование угольных пластов в зонах расщепления, на основе применении методов математической статистики, геометрии и квалиметрии недр, на основе характерной изменчивости пластовой залежи

Задачи исследования:

1. Исследование методами геометризации и квалиметрии недр угольных пластов.

2. Практическое применение полученных результатов на конкретных примерах и подсчет запасов.

Поставленная в работе цель достигнута путем применения комплексного метода исследований, включающего сбор, обработку и обобщение данных опробования угольных пластов различных шахт Донбасса с использованием методов математической статистики геометрии и квалиметрии недр, установление закономерностей изменения морфологии угольных пластов.

Основное содержание работы

Первый раздел магистерской работы посвящен изучению вопросов, связанных с оценкой показателей угольных месторождений на основе геометризации, обзору практической оценки запасов угля [2]. Результаты опробования пласта геологоразведочными скважинами следует рассматривать как систему неравномерно расположенных данных, в которой имеются окна пропуска информации и неравенство покрытия данными опробования по пачкам и прослойкам [5]. Неоднородность опробования по площади, характер распределения и разброс величин значений показателей для формирования представлений об угольном пласте требуют использования различных методов создания топографических поверхностей. Особое внимание в работе необходимо уделить детальности изучения закономерностей распространения показателей углей, применению теории и практики подсчета запасов, оценке геологоразведочной информации без увеличения объемов геологоразведочного бурения.

Следует отметить, что результаты опробования будут учитывать нормы взятия проб. В горизонтальных подземных горных выработках, пересекающих крутопадающие (с углами падения свыше 40 градусов) вкрест простирания, бороздовые и линейно-точечные пробы должны отбираться из стенок по линии, находящейся на заранее установленном расстоянии от подошвы выработки (для предотвращения субъективности в выборе места отбора проб). При пологом залега­нии (менее 30 градусов) рудных тел следует пройти восстающие и опробовать их стенки по непрерывной линии. Допустимость отбора горизонтально ориентирова нных проб пластов, падающих под углами в 30–40 градусов, должна обосновываться сопоставлением результатов опробования 3–4 сопряженных полных пересечений горизонтальными и восстающими выработками. В подземных горных выработках, пройденных по простиранию пласта, опробуются забои. Интервалы между ними обосновываются экспериментальными исследованиями. Обычно забои опробуются через 2–3 отпалки, т.е. через 3–5 м. При мощности, превышающей ширину горной выработки, обязательно опробование забоев на ее сопряжении с другими выработками, пересекающими тело вкрест простирания [6], для обеспечения непрерывности опробования его полного пересечения (рис. 3).

Опробование по скважинам

Рисунок 3. Опробование по скважинам

Во втором разделе магистерской работы планируется методами геометризации и квалиметрии недр планируется выполнить комплексное исследование показателей угля, которое заключается в установлении зависимостей между показателями, условиях отбраковки ураганных проб, оценки теоретических и эмпирических распределений, проверки независимости данных, установлении корреляционных связей [4]. Для отбраковки ураганных проб планируется прfктическое использование методa, основанного на сопоставлении значения опробования с аппроксимирующим значением, которое получено из решения центрально-разностного выражения через взвешенную сумму значений опробования в прилегающих точках. Выбор прилегающих точек производится окружностью радиусом 1 км с центром в проверяемой точке. Радиус окружности, равный 1 км, принят как удвоенное среднее расстояние между скважинами, определенное по классификации запасов. Условие отбраковки выражено системой уравнений (рис. 4):

Система уравнений

Рисунок 4. Система уравнений

где: Х0 , У0 – средние значения координат точек; Хi , Уi – текущие значения координат точек; bi – вес; аi – значение исследуемого показателя по скважине; а0 – среднее значение исследуемого показателя; n – количество проб с исследуемым показателем; s – средняя квадратическая ошибка определения исследуемого показателя (СКО)

(анимация: 5 кадров, 5 циклов повторения, 20 килобайт)

В третьем разделе магистерской работы планируется рассмотрение вопросов геометризации угля на основе различных методов математического и статистического анализа (метода тренд-анализа, кластерного анализа и метода балльной оценки) [1, 3]. Разнообразным требованиям удовлетворяет построение комплексной оценки на основе балльных оценок. Баллы, приписываемые исходным показателям, могут быть получены разными способами: либо на основе предварительных соглашений, либо на основе ранжирования значений показателей хозяйственной деятельности. Далее к таблице баллов применяется уже известный метод сумм. Балльный метод позволяет в значительной степени преодолеть трудности оценки, связанные с неоднородностью сравниваемых показателей. При помощи ранжирования значений исходных показателей осуществляется нормирование разноплановых направлений деятельности в совокупности сравниваемых показателей.Такая многомерная статистическая процедура, выполняющая сбор данных, содержащих информацию о выборке объектов, и затем упорядочивающая объекты в сравнительно однородные группы. Ее задачи относится к статистической обработке, определение множества переменных, по которым будут оцениваться объекты в выборке, то есть признакового пространства.Вычисление значений той или иной меры сходства (или различия) между объектами. Для формирования математических моделей и исключения влияния краевых эффектов необходимо учитывать данные за границами оцениваемой площади (например, технической границей шахтного поля) [9]. Последовательными приближениями: в пределах технической границы шахтного поля, на удалениях 200, 400 и 800 м при построении изогипс получено, что наименьшие краевые искажения достигаются при учете информационной полосы по данным геологоразведочных скважин за границами оцениваемого участка шириной не менее удвоенного среднего расстояния между скважинами, что обеспечивает единую точность в пределах шахтопласта.

Четвертом разделе планируется подсчитать балансовые и забалансовые запасы в пределах исследуемого шахтного поля по которому будут взяты исходные опробываемые участки, способом оконтуривания отдельных блоков, по геометрическим фигурам исследования. Оконтуривание фигур подсчета запасов является основой для определения количества балансовых и забалансовых запасов, установления пространственного распространения природных типов, установления степени изученности запасов и значений горно-геологических параметров. В большинстве геологических отчетов блок подсчета запасов не является минимальной расчетной единицей: в ней выделяются подблоки марочного состава и между изогипсами [10, 11]. При оконтуривании должны соблюдаться следующие требования: устойчивость среднего значения показателя (мощности, зольности и др.), устойчивость амплитуд отклонений предельных значений от средней величины; наличия перехода значения показателя через предел величины, установленной по статистическому критерию.

Заключение

На данный момент моя магистерская работа ещё не завершена. О подробных результатах можно будет узнать после защиты на кафедре маркшейдерского дела в январе 2016 года.

Список источников

  1. Филатова И. В., Ковган Е. Н. Опыт автоматизированного построения границ марок угля с использованием экспертной системы // Сучасні технології маркшейдерського забезпечення раціонального і безпечного ведення гірничих робіт. – Донецьк: ДонНТУ. – 2002. – с. 40–43.
  2. Филатова И .В., Ковган Е. Н. Методика оконтуривания фигур подсчета запасов // Сучасні технології маркшейдерського забезпечення раціонального і безпечного ведення гірничих робіт. – Донецьк: ДонНТУ. – 2002. – с. 31–33.
  3. Оглоблин Д. Н., Герасименко Г. И., Акимов А. Г., Зоря М. Н., Козловский Г. И., Мирный В. В., Могильный С. Г., Музыкантов В. К., Никольский С. Л., Папазов М. Г., Травник С. Ф., Фисенко Г. Л., Шевердин П. Г., Шурыгин В. И. Маркшейдерское дело. – 3-е изд.перераб. и доп. – М.: Недра, 1981. – 704 с.
  4. Мирный В. В., Филатова И. В. Установление границ марочного состава углей для шахт Донбасса // International Society for Mine Surveying XIII International Congress Budapest, Hungary, 24–28 September 2007. – 2007. – P. 098.
  5. Петров Н. С. Маркшейдерское дело: Учебник для горных техникумов. – Ч. I. – М.: Углетехиздат, 1951. – 402 с.
  6. Кирюков В. В., Дмитриев А. М., Очкур Н. П. Геолого-промышленная оценка угольных месторождений: Учебное пособие. – Л.: ЛГИ, 1987. – 97 с.
  7. Клер В. Р. Обработка материалов разведки месторождений угля. – М.: Недра, 1980. – 173 с.
  8. Долгий В. Я. Показатели качества углей добытых на шахтах Украины/ В.Я. Долгий, А. А. Кривченко, М. Д. Шамало, В. А. Долгая – Уголь Украины, 1999. – № 8 – с. 18–22
  9. Жуков В. Е. Теоретическое и экспериментальное исследование совершенствования технологии очистных работ и отработки шахтных полей в Центральном районе Донбасса. Автореф. дисc. докт. техн. наук. – М.; ИГД им. Скочинского, 1973. – 30 с.
  10. Мирный В. В., Филатова И. В. Построение границ марочного состава углей на основе балльной оценки // Горная геология, геомеханика и маркшейдерия. – Донецк: УкрНИМИ НАН Украины. – 2004. – с. 335–338.
  11. Попов В. Н., Руденко В. В. Геометрия и квалиметрия недр в системе горных наук: состояние и направления развития // Маркшейдерский вестник. – 1999. – № 1 (27). – с. 29–33.