CC BY
68
__________________________________ © В.Н. Захаров, Ю.А.Филиппов,
А.П. Аверин, А.В. Харченко,
2010
В.Н. Захаров, Ю.А.Филиппов, А.П. Аверин,
А.В. Харченко
ГЕОПРОСТРАНСТВЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ И ТЕКТОНИЧЕСКОЙ НАРУШЕННОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
Приведена методика построения трехмерной модели рельефа местности и подстилающего массива горных пород на основе топографических и геологических данных с прогнозной оценкой тектонической нарушенности по результатам автоматизированного линеаментного анализа космо- и аэрофотоснимков.
Ключевые слова: Геопространственная модель, линеаменты, тектоничес-кая нарушенность.
Для обеспечения стабильного и безопасного развития производства твердого топлива на основе современных технологий, сочетающихся с приоритетными направлениями в развитии энергетики и охраны окружающей среды необходимо использовать геоинформационные программные продукты, которые позволяют быстро и экономически эффективно внедряться на действующие горные предприятия. Изначальная ориентировка программных комплексов на решение трёхмерных задач, позволяет быстро и наглядно показать требуемые характеристики и атрибуты горного массива в недрах месторождения. Применение широкого комплекса методов математического моделирования для описания строения массива горных парод вызывает необходимость автоматизированного создания многослойных детальных карт, планов и разрезов масштабного ряда от 1:500 до 1:10000. Наличие модулей или подсистем решения специальных технологических задач (от подсчета объемов и запасов до календарного планирования и оптимизации добычи) дает возможность визуализации динамических, изменяющихся во времени моделей для наглядного графического представления результатов работы горного предприятия.
Описываемая цифровая геопространственная модель разрабатывалась на примере шахты Кирова Кузнецкого бассейна. Для по-
строения и отображения трехмерной модели и геологического строения использовались данные по пластам Болдыревский и Пале-новский. В качестве исходных данных использовались результаты топографической съемки дневной поверхности масштаба 1:10000, аэро-космосмические изображения, используемые в качестве «подложки» модели для демонстрации общей картины местности, маркшейдерские планы горных работ масштаба 1:5000, с нанесением стволов, капитальных и подготовительных горных выработок, участков очистных работ с характеристиками и особенностями, календарными планами развития горных работ, литологические колонки по разведочным скважинам, геологические разрезы по скважинам масштаба 1:2000 [1].
На основе этих данных была построена геопространственная модель шахты Кирова, в качестве программного продукта был использован пакет ArcGIS.
Геопространственная модель дополнена геологической и маркшейдерской информацией служб шахты им. Кирова.
Для прогнозной оценкой тектонической нарушенности совместно с геопространственной моделью использовался автоматизированный линеаментный анализ аэрокосмических изображений с помощью программы “LESSA” [2].
На исследуемых аэрокосмических изображениях шахты Кирова проведен автоматический анализ линеаментов. На рис. 1 показаны бинарные изображения, полученные на интересующем районе с помощью программы LESSA, линеаменты имеют значение 1, участки фона - значение 0. В общем случае можно использовать линеаменты, выделенные не только с помощью программы LESSA, но и другими способами (с применением преобразования Радона, с помощью Mathlab, ...).
Для выявления тектонической нарушенности, на примере шахты Кирова, были использованы исходные космо- изображения и аэрофотоснимки (рис. 2).
В пределах Кузбасса преобладает диагональная система линеаментов с простираниями ЮЗ-СВ и ЮВ-СЗ. Однако линеаменты разных простираний развиты неравномерно. Линеа-менты с простираниями ЮВ-СЗ развиты преимущественно в юго-западных и северо-восточных частях Кузбасского меж-горного прогиба. Линеаменты с простираниями ЮЗ-СВ развиты равномерно по всей территории угольного бассейна.
Рис. 1. Исходное изображение и бинарное изображение линеаментов, полученных с помощью программы LESSA
Рис. 2. Космо-изображения с выявленными линеаментами полученная в результате автоматизированного лиаментного анализа
Рис. S. Скорректированная трассировка ЗКВ и наиболее крупных нарушений: 1
- Ось Ленинской синклинали, 2 - Восточный Камышанский взброс, 3 - Ось Ленинской антиклинали, 4 - Кильчигизский взброс
Проанализировано несколько аэрофотоснимков, которые охватывают площадь действующих горных выработок шахты Кирова на правом берегу р. Иня к юго-западу от г. Ленинск-Кузнецкий, проектируемая площадь горных выработок по пласту Поленовско-му на левом берегу р. Иня.
Из природных линеаментов аэрофотоснимка наиболее резко выделяется зона линеаментов, к которой приурочена р. Камышан-ка, т.е. та зона, которая была выделена и прослежена на космическом изображении. Отчётливо прослеживается поперечная (ортогональная) зона линеаментов, пересекающая р. Камышанка в её нижнем течении.
Полученные результаты построенной трехмерной модели горного предприятия на примере ш. Кирова были сопоставлены с результатами интерпретации автоматизированного линеаментно-го анализа по аэро- космоизображениям. По результатам совместного анализа установлено, что наряду с сетью региональных ли-неаментов в районе имеется значительное количество локальных линеаментов, которые, являются кососекущими по отношению к основной ортогональной системе линеаментов, приуроченной к региональным разрывным нарушениям. Экстраполяция выделенных линеаментов в геопространственной модели на глубину 350 м от поверхности согласуется с данными геолого-маркшейдерских наблюдений и дополняет сведения о тектонических нарушениях в пределах шахтного поля (рис. 3).
Полученная информация позволяет повысить эффективность и безопасность проходки и очистных работ на исследованных угольных пластах.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Морозов А. Ф., Карпузов А. Ф. Геологическое картирование и географические информационные системы, - Отечественная геология, 1995.- с. 11.
2. http://www.lineament.niВШЭ
— Коротко об авторах ---------------------------------
Захаров В.Н. - профессор, доктор технических наук, Филиппов Ю.А. - кандидат технических наук,
Аверин А.П. - кандидат технических наук,
Харченко А.В. - кандидат технических наук,
УРАН ИПКОН РАН, [email protected]
