Шаруваті осадові товщі Донбасу формувалися в умовах рівнинної площі суші, що зчленовується з морськими басейнами через області, зайняті затоками, лагунами, озерами, болотами. Кожен вугільний пласт, у свою чергу, може складатися як з частин того ж складу, але що відрізняються одна від однієї певними ознаками, так і з частин різного складу. У свою чергу, в кожній частині шару може бути дрібніша шаруватість, яка визначається розташуванням і співвідношенням дрібних слойков усередині шару. Пласт як елемент шаруватості осадової товщі може розпадатися на підпорядковані йому елементи шаруватості, розташовані самим різним чином по відношенню до меж пласта. Первинні опади формуються в процесі седиментації (осадконакопления), основними етапами седиментації, що створюють шаруватість осаду, є:
1.Сортировка осідання при його випаданні. Під впливом сили тяжіння будь-який осад прагне лягти горизонтально і паралельно, сортуючись за розміром і вагою. При цьому горизонтальна шаруватість виникає в результаті періодичності дії переважно зовнішніх чинників седиментації.
2. Перерозподіл випавшого осаду по дну в результаті рухів придонної частини середовища відкладення (течій і хвилювань).
3. Перерозподіл і зміна складених компонентів вже випавшого осаду при диагенезе (в т.ч. розкладання органічних залишків), який призводить до утворення диагенетической або змішаної седиментационно-диагенетической шаруватості.
Геометризація морфології вугільних пластів включає ряд послідовних операцій по підготовці і обробці горно-геологічної інформації. Вона повинна служити основою для визначення меж підрахунку запасів вугілля і прогнозу кількісних і якісних показників очисних забоїв.
Метою роботи є - дослідження і оцінка запасів вугілля в зонах розщеплювання вугільних пластів на основі на застосуванні методів математичної статистики, геометрії і кваліметрії надр.
Об'єкт дослідження - вугільний пласт в зонах розщеплювання вугільних пластів. Предмет дослідження - мінливість морфології вугільних пластів Донбасу.
- дослідження методами геометризації і кваліметрії надр морфології вугільних пластів;
- геометризація морфології вугільних пластів;
- практичне застосування отриманих результатів на конкретних прикладах і підрахунок запасів.
Методи досліджень. Поставлена в роботі мета досягнута шляхом застосування комплексного методу досліджень, що включає збір, обробку і узагальнення даних випробування вугільних пластів різних шахт Донбасу з використанням методів математичної статистики геометрії і кваліметрії надр; встановлення закономірностей зміни морфології вугільних пластів.
Перший розділ магістерської роботи присвячений аналізу досліджень мінливості морфології вугільних пластів Донбасу (Рис.1), вивченню питань, пов'язаних з оцінкою показників вугільних родовищ на основі геометризації, огляду практичної оцінки запасів вугілля [2]. Значний вклад у вирішення питань геометризації внесли відомі учені М. Леонтовский, В. І. Бауман, П. До. Соболевский. Надалі розвиток цих питань продовжений в роботах їх учнів і послідовників : И.Н. Ушакова, П. А. Рыжова, З.Д. Низгурецкого, В. А. Букринского, В. М. Гудкова, Г. І. Вилесова, Д.А. Казаковского, А.А. Трофимова, В. М. Калинченко, В. І. Кузьмина і інших. Джерелом інформації про вугільний пласт є розвідка і її основний засіб - випробування [4]. Результати випробування пласта геологорозвідувальними свердловинами слід розглядати як систему нерівномірно розташованих даних, в якій є вікна пропуску інформації і нерівність покриття даними випробування по пачках і прошарках [5]. Неоднорідність випробування по площі, характер розподілу і розкид величин значень показників для формування уявлень про вугільний пласт вимагають використання різних методів створення топографічних поверхонь. Особлива увага в роботі необхідно приділити детальності вивчення закономірностей поширення показників вугілля, застосуванню теорії і практики підрахунку запасів, оцінці геологорозвідувальної інформації без збільшення об'ємів геологорозвідувального буріння.
Pис. 1. Oсложнення морфології і залягання вугільних пластів в результаті: a - нерівностей ложа торфовища ; б - впровадження у вугілля піщаників; г - розмивів (Kузбасс, Донбас); д - карстових просіли в породах, що підстилають вугленосні відкладення; e - вигорання вугілля c освітою т.з. <<горельников>>; ж - впровадження магматичних тіл; з - мелкоамплитудной тектонічною нарушенности (Донбас); 1-вугілля, 2 - глина, 3 - алевроліт, 4 - магматичні породи, 5 - <<горельники>>, 6 - розривні порушення.
У другому розділі магістерської роботи планується дослідження результатів і матеріалів випробування. У основу досліджень покладена схема опису загальної структури моделі пласта. Порядок розташування шарів цієї моделі визначається на підставі литолого-морфологического аналізу вугільних пачок і порідних прослоев з використанням порівняльних розрізів [6]. Для визначення бракуючих показників в точках випробування по вугільних пачках і порідним прослоям планується використовувати розроблену керівником структуру експертної оцінки основними характеристиками якої виступають кількість проб, мінливість класифікаційного показників. В якості показника оцінки мінливості на практиці використовується коефіцієнт варіації з граничною характеристикою 20%. За результатами морфологічного аналізу пачок вугілля і порідних прослоев вугілля сформована база даних опису морфології вугільних пластів. Методами геометризації і кваліметрії надр планується виконати комплексне дослідження показників вугілля, яке полягає у встановленні залежностей між показниками, умовах відбракування ураганних проб, оцінки теоретичних і емпіричних розподілів, перевірки незалежності даних, встановленні кореляційних зв'язків. Для відбракування ураганних проб планується прктическое використання метод, заснованого на зіставленні значення випробування з апроксимуючим значенням, яке отримане з рішення центрально-різницевого вираження через зважену суму значень випробування в прилеглих точках. Вибір прилеглих точок робиться колом радіусом 1 км з центром в точці, що перевіряється. Радіус кола, рівний 1 км, прийнятий як подвоєна середня відстань між свердловинами, визначена по Класифікації запасів.
Умова відбракування виражена системою рівнянь :
Рис. 2 Анімація: ( Об'єм – 20 кб, розмір – 308 x 331, складається з 5 кадрів, кількість циклів повтору – 10)
де Хо, Уо - середні значення координат точок; Хi, Уi - поточні значення координат точок; bi - вага; аi - значення досліджуваного показника по свердловині; ао - середнє значення досліджуваного показника; n - кількість проб з досліджуваним показником; s - середня квадратична помилка визначення досліджуваного показника (СКО).
У третьому розділі планується розгляд питань геометризації вугілля на основі різних методів математичного і статистичного аналізу (методу тренд-анализа, кластерного аналізу і методу бальної оцінки) [1]. Для виявлення загальних закономірностей зміни прихованих топографічних поверхонь показників вугілля використовуватиметься метод тренд-анализа, в якому загальні закономірності зміни марки виявляються шляхом згладжування або апроксимації даних випробування. Далі планується виконати порівняльний аналіз математичних поверхонь, описаних поліномами різних мір, з прихованими топографічними поверхнями, побудованих за даними випробування вугільних пластів. В якості критеріїв вибору міри полінома апроксимуючої функції планується використовувати коефіцієнт кореляції і дисперсії. Для формування математичних моделей і виключення впливу крайових ефектів необхідно враховувати дані за межами оцінюваної площі (наприклад, технічною межею шахтного поля) [9]. Послідовними наближеннями: в межах технічної межі шахтного поля, на видаленнях 200, 400 і 800 м при побудові изогипс отримано, що найменші крайові спотворення досягаються при обліку інформаційної смуги за даними геологорозвідувальних свердловин за межами оцінюваної ділянки шириною не менш подвоєної середньої відстані між свердловинами, що забезпечує єдину точність в межах шахтопласта. Для уникнення неоднозначності визначення марки при побудові меж марочного склад вугілля планується використання, в якості експерименту, апарату математичних дій над поверхнями топографічного порядку, який розроблений проф. П. До. Соболевским.
У четвертому розділі магістерської роботи планується підрахунок запасів вугілля [3]. Завершальним етапом методики геометризації вугілля є побудова довірчих меж в зонах розщеплювання вугільних пластів і підрахунок по них запасів. Для цього на план шахтного поля наносяться межі, отримані різними методами (методом тренд-анализа, кластерного аналізу і методом бальної оцінки) На основі цього визначається зона, в якій розміщуються усі криві. розбіжність результатів об'єкту дослідження знаходяться в отриманій зоні, яка представляє своєрідний довірчий інтервал зони розщеплювання пласта. Оконтуривание фігур підрахунку запасів є основою для визначення кількості балансових і забалансових запасів, встановлення просторового поширення природних типів, встановлення міри вивченості запасів і значень горно-геологічних параметрів. У більшості геологічних звітів блок підрахунку запасів не є мінімальною розрахунковою одиницею: в ній виділяються підблоки марочного складу і між изогипсами [8]. При оконтуривании повинні дотримуватися наступні вимоги: стійкість середнього значення показника (потужності, зольності та ін.); стійкість амплітуд відхилень граничних значень від середньої величини; наявність переходу значення показника через межу величини, встановленої за статистичним критерієм [10]. При підрахунку запасів вугілля по пластах виділяються ділянки з балансовими запасами і зона непідрахунку, між якими проходить смуга забалансових запасів по золі. Виділяються граничні критерії розділу балансових і забалансових запасів, якими виступають, як правило, ізолінії зольності, розраховані для загальної (геологічною) потужності пласта. Робиться опис ділянок з балансовими запасами, які характеризують пласт складної або простої будови. Дається опис вугільних пачок, порідних прослоев і нижніх пачок. Підрахунок запасів рекомендовано робити широко поширеним методом геологічних блоків. Підрахунок кількості запасів вугілля в надрах і визначення погашених запасів повинні базуватися на єдиних методичних підходах, основними з яких є :
-кажущаяся щільність вугілля і породи визначається, виходячи з аналітичних залежностей від якісних показників;
-основу підрахунку складає визначення кількості "чистого вугілля";
-оличество вугілля з урахуванням засмічення при підрахунку запасів визначають як суму вугільних пачок і порідних прослоев або через коефіцієнти співвідношення компонентів.
В якості критеріїв, по яких окремі шари пласта відносять до вугілля або породи використовують потужність і зольність.
При написанні цього реферату магістерська робота ще не завершена. Дата завершення : грудень 2011 року.