CC BY
33
© В.М. Аленичев, В.И. Суханов
2003
УДК 622.233/.235:001.2
В.М. Аленичев, В.И. Суханов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЫРЬЯ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПЛАНИРОВАНИИ ГОРНЫХ РАБОТ
втоматизация планирования горных работ на карьерах базируется на геоинформационном обеспечении,
включающем геометрические параметры и атрибутивные свойства горного массива. В качестве атрибутов задаются физические, технологические и качественные свойства, полученные в результате анализа керна скважин детальной и эксплуатационной разведок, а также призабойного опробования. Исследования показали, что для
редактирования одного или нескольких атрибутов целесообразно использование специального элемента
рисунка, содержащего текст. В графической системе ППП AutoCAD этим условиям отвечает блок, включающий атрибуты, присутствующие в базе данных рисунка. Предложенная структура блока обеспечивает задание его положения, изменение ориентации и значения атрибутов.
Например, для условий Киембаевского карьера атрибуты блока по данным детальной разведки включают номер скважины и содержание асбеста, а по данным эксплуатационной разведки - номер пробы и скважины, плотность горной массы (т/м3), обогатимость (дол. ед.) и содержание: асбеста в руде (%), II ситовой характеристики асбеста (%), III ситовой характеристики асбеста) (%) и фракций класса -200 меш (- 0.071 мм). Последний атрибут характеризует промываемость промпродукта.
Некоторых из перечисленных характеристик в отдельных пробах отсутствуют. Учитывая, что при записи характеристик по блоку с исходных геологических документов в строке соответствующего показателя могут быть следующие символы: прочерка (-), пусто (нет записи), аббревиатуры типа <сл> или буквы <Х>. В этом случае значение характеристики в расчетах принимается: при минусе или <Х> на всех регистрах и языках (русском,
А английском), а также пусто - нет данных; при «сл», «СЛ», «Сл», «сЛ», в том числе и первая буква латинская - равное нулю. Символ «СЛ» во всех его комбинациях относится только к показателю «Содержание асбеста в руде». При отсутствии данных о содержании класса -200 меж принимается значение равное 0 (нулю). Для обеспечения правильности ввода данных по пробам в программе контроля проб производятся замены:
• пустого атрибута на символ минус (-);
• символа «Х» на символ минус (-);
• верхнего регистра в символе «СЛ» на нижний регистр «сл».
Символ «СЛ» (во всех его комбинациях) относится только к показателю «Содержание асбеста в руде»).
Точкой вставки блока являются координаты пересечения оси скважины с горизонтальной плоскостью, проходящей через соответствующую отметку проектного горизонта.
Координаты X и Y представляют собой точку пересечения оси скважины с плоскостью горизонта, отметка Z которого совпадает с подошвой уступа. Пробы приписаны к подошве уступа и характеризуют качественные и технологические показатели горной массы в вышележащем слое, высота которого равна высоте уступа, и располагаются в отдельном слое.
Данные опробования
сгруппированы по назначению разведочных скважин (детальная, эксплуатационная) и слоям, имена которых соответствуют отметке подошвы уступа (горизонту). Каждая проба характеризуется своими координатами ХУZ, что позволяет проводить их привязку к номеру разведочной линии (профилю). Проба принадлежит разведочному профилю, если она находится на расстоянии, не превышающем значение, заданное в файле настроек. Данное условие необходимо для отнесения пробы к определенному профилю. Если проба удалена от разведочного профиля на расстояние, превышающее генетический радиус (значение задается в настройках), то она заносится в специальную таблицу «Отдельные пробы». В таблицу «Характеристика проб по горизонтам этапа отработки» включаются только пробы, попадающие в зону отработки, и группируются по горизонтам и разведочным профилям. Данная таблица необходима пользователю для визуального контроля и
субъективной корректировки значений качественных показателей. Усредненные показатели приписываются в виде свойств контуру конкретной горной массы, формируемому в результате подвигания фронта горных работ.
Информация по обогатимости руд отражена на погоризонтных качественных планах контурами, цвет которых соответствует типу по обогатимости:
легкообогатимые (1-й тип) - красный цвет, среднеобогатимые (2-й тип) - зеленый цвет,
труднообогатимые (3-й тип) - голубой цвет. Каждое рудное тело по обогатимости дополнительно идентифицировано принадлежностью к конкретной залежи (Вершинная, Восточная, Западная, Новая, Основная и другие). Контуру залежи присваивается соответствующее название,
отображается он типом линии «ZALEZ». Разведочные профили построены с использованием команды меню «Профиль», размещаются в слое РгоНЬ, изображаются типом линии КР и цветом, заданным в настройках.
Выбор направления развития горных работ в компьютерной технологии «КАРЬЕР» включает:
1) задание начала и конца фрагмента «прирезки» на нижней бровке уступа, относительно которого планируется развитие горных работ на вышележащих уступах;
2) построение контура «прирезки» заданной ширины по подошве уступа относительно фактического положения бровки;
3) формирование планируемого положения нижней бровки уступа с учетом предельной границы карьера и заданного радиуса искривления фронта работ по горизонту;
4) построение верхней бровки уступа с учетом угла откоса (рабочего или устойчивого) и ее предельного положения;
5) построение контура «прирезки» на вышележащем уступе относительно планируемого положения верхней бровки нижележащего уступа на расстоянии, равном заданной ширине площадки;
6) формирование этапа по высоте отработки борта (переход к п. 3).
Планируемое положение по отдельным уступам и этапу в целом, полученное в результате автоматизированного построения контуров отработки, может быть скорректировано пользователем с учетом различных технологических требований, схемы вскрытия, развития транспортной системы карьера, потерь и засорения (включения или исключения небольших приконтактных зон полезного ископаемого) и других факторов.
При большой изменчивости свойств и состава добываемого полезного ископаемого задание средних значений признаков путем приписывания их контурам рудных тел не удовлетворяет заданной точности расчета качественных характеристик. Поэтому для решения задач планирования в модели использована информация по
пробам. Данные по геологическим пробам представляются, как отмечено выше, в среде AutoCAD вставками блоков с атрибутами, кодирующими признаки полезного ископаемого. Альтернативное представление информации -хранение данных в реляционных СУБД. Анализ
возможности хранении проб в таблицах реляционных СУБД показал, что выбор проб с использованием оператора SELECT требует автоматического формирования сложных условий, определяющих принадлежность пробы внутренности конкретного отрабатываемого блока, включающего асбестовую руду одной степени
обогатимости. Это обстоятельство практически делает недоступным использование гетерогенных баз данных, в которых средствами AutoCAD хранится геометрия залежей, а пробы в форме таблиц. Причина проблема - сложность контуров блоков различной горной массы, попадающих в планируемую зону отработки и формируемых как результат пересечения контуров (областей) тел полезного ископаемого определенной обогатимости и «прирезки». Указанная сложность не позволяет представить в аналитическом виде условия попадания координат пробы во внутреннюю область планируемого к отработке блока. Главным
препятствием является то, что язык SQL для формулирования запросов позволяет задавать лишь
отношения типа линейных неравенств, которых в данном случае совершенно недостаточно. Поэтому подобный поиск проб необходимо делать в среде геометрического
моделирования, анализируя координаты контуров блоков и проб, просчитывая тесты на принадлежность проб
внутренности блоков. Некоторые системы геометрического моделирования имеют средства отбора примитивов, лежащих внутри замкнутых областей. Например, в САПР AutoCAD этой возможностью обладает функция ssget в режиме выбора секущим полигоном (CP).
При анализе варианта развития горных работ производятся локальные расчеты качественных
характеристик в объемах, попадающих на уступе в зону планируемой отработки. Вычисления проводятся с интерполяцией и усреднением данных проб, попавших в пространство конкретного блок (блок включает асбестовую руду определенной обогатимости) с учетом генетического
радиуса влияния и других горно-геологических параметров, характерных для данного месторождения. Для проведения подобных расчетов обоснованы и разработаны средства хранения, выбора и визуализации информации о пробах, на основе которой рассчитываются качественные характеристики руды в планируемом к отработке блоке. Для определения значений показателей в первую очередь устанавливается число проб П , оказавшихся в р-м участок прирезки /-го тела с-й залежи на і-м горизонте. 1. Если в этом участке нет проб (П = 0), то относительно его границ методом подобия строится «описанный» контур на расстоянии I (значение I задается в настройках). В этом контуре отыскивается только области, по типу (по обогатимости) совпадающие с анализируемым рудным телом. При отсутствии проб в «новом» контуре подсчитывается число проб, попадающих» в «исходный» контур со смежного вышележащего горизонта (подошвы вышележащего уступа). Если окажется, что в «исходном» контуре нет проб со смежного вышележащего горизонта, то на экране дисплея появляется необходимого цвета контур участка анализируемого рудного тела залежи, прирезаемого по подошве уступа. В зоне команд и подсказок появляется сообщение «Установите показатели». После указания пользователем контура анализируемого блока открывается диалоговое окно. К имеющейся в нем информации о свойствах блока «Тип» и «Залежь») пользователь добавляет средние значения отсутствующих показателей.
При П Ф0 рассчитывается, исходя из параметров сетки эксплуатационной разведки, число необходимых проб £
П0 =
= 0.004S,
250
где £ - площадь области рудного тела в залежи на горизонте в этапе отработки, м2.
Коэффициент обеспеченности объема руды пробами эксплуатационной разведки рассчитывается по формуле:
k
обесп
Выполнение условия п > п0( kобесn > 1)
свидетельствует о равномерном распределении проб (сетка скважин эксплуатационной разведки равна 10х25 м ) по подошве анализируемого блока рудного тела. В этом случае определяются средние значения плотности горной массы, содержания асбеста в руде, коэффициентов выхода остатков на сите 2 и сите 3, содержания фракции -200 меш и коэффициента обогатимости, которые присваиваются контуру анализируемого блока.
Эти данные при использовании метода сеточного интегрирования присваиваться соответствующим показателям для параллелепипедов, расположенных внутри блока.
Если п = П-0 = 1, то контуру, ограничивающему
участок прирезаемого рудного тела, присваиваются характеристики этой пробы. При отсутствии значений некоторых показателей в пробе по участку информация о блоке дополняется пользователем в диалоговом окне.
При п > 2 вычисляются по этим пробам дисперсии качественных показателей.
Необходимое число проб, исходя из среднеквадратичной погрешности значений конкретного показателя,
П
характеризующего непостоянство данного свойства по отдельным пробам, и величины нормированного отклонения в зависимости от заданной вероятности (надежности), определяется по формуле:
2 °2 пт = г V ’ т М
где г - величина нормированного отклонения в зависимости от заданной вероятности (надежности).
Вероятность, Р, 0.68 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 0.995 0.9973 0.999
Отклонение, г 1.0 1.15 1.28 1.44 1.65 1.96 2.0
3.0 3.29
Величина нормированного отклонения г и допустимые значения погрешностей определения качественных показателей Д^ задаются в установках.
Приведенная выше формула позволяет определить нормированное отклонение качественных показателей по данным опробования скважин эксплуатационной разведки в зависимости от среднеквадратичной погрешности отдельных значений показателей и числа проб, принадлежащих участку залежи при прирезке рудного тела на горизонте:
Д^
=— -яп, а а
а по нему установить вероятность (надежность) определения качественных характеристик в блоках рудных тел, принадлежащих конкретной залежи, по уступам отработки в зависимости от используемой информации (конкретных проб).
Безусловно, полученная надежность абсолютно
справедлива при кобесп > 1, поскольку в этом случае
наблюдается практически равномерное распределение данных опробования по площади анализируемого участка рудного тела и соответствует сетке разведочных скважин.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Аленичев В.М. - профессор, доктор технических наук, Институт горного дела Уральского отделения РАН. Суханов В.И. - профессор, Институт горного дела Уральского отделения РАН.
