Распределение часов по видам учебных занятий

Конспекты лекционных занятий

Модуль 1.

Лекция № 1. Предмет, содержание и задачи дисциплины геометрии недр. Теоретические основы геометрии недр. Методы и виды геометризации недр.

В соответствии законом Республики Казахстан «О недрах и недропользовании» главной задачей для недропользователей является рациональное, комплексное извлечение минерального сырья, охрана недр и окружающей среды при разработке месторождений. Богатство недр является национальным достоянием Республики Казахстан. Многие полезные ископаемые практически не восполняются. Поэтому охрана недр рассчитана на бережное отношение к ним при освоении месторождений полезных ископаемых.

Геометрия недр – горная наука, представляющая собой совокупность знаний о пространственно-геометрических закономерностях размещения форм горных пород и полезных ископаемых в недрах. Условий их залегания, физико-механических и качественных свойств и процессов, происходящих в недрах при освоении месторождений.

Геометрия недр –одна из фундаментальных дисциплин маркшейдерской специальности. Способы и методы геометрии недр основаны на теории вероятностей и математической статистики, геологии, геодезии, горного дела, экономики и других дисциплин. Методами геометризации недр можно решать конкретные задачи горного производства.

Таким образом, под геометризаций месторождений полезных ископаемых понимают совокупность наблюдений, измерений, вычислительных и графических работ, имеющих целью получить геометрическое выражение форм, свойств полезных ископаемых, условий их залегания и процессов, происходящих в недрах.

Теоретическая основа геометрия недр базируется на учениях о геологическом, геохимическом, геомеханическом и других полях, характеризующих разные признаки и показатели (строение, свойства, состояние) месторождения. При горно-геометрическом моделировании геологических объектов используют разные виды проекций, необходимых для изображения поверхностей топографического порядка.

Геометризация месторождений полезных ископаемых является одним из важнейших элементов работы маркшейдерско-геологической службы горного предприятия.

На геолого-маркшейдерских планах и разрезах изображаются вся достоверная информация для проектирования, строительства и эксплуатации месторождений. Методами геометризации месторождений изучаемые объекты выражают графически или аналитически, а также устанавливают взаимосвязи между показателями залежи.

При геометризации месторождений производят сбор исходной информации, получаемой при разведке и маркшейдерских съемках. Результаты геологических и маркшейдерских съемок систематизируют, обрабатывают и производят оценку точности исходной информации. При этом используются методы математической статистики, теории случайных функций и т.д. Актуальными задачами геометрии недр следует считать:

- информационное обеспечение горных и разведочных работ данными о форме залегания и нарушенности горного массива;

- распределение в недрах количества и качества запасов полезных ископаемых, их свойств и промышленную пригодность;

- изменчивость геологических и горно-геометрических показателей руд и пород;

- пространственную закономерность техногенных образований;

- совершенствование методов и средств получения первичной горно-геометрической информации, ее обработку на основе использования компьютерных технологий;

- создание новых способов и методов по графическому отображению структуры, свойств и показателей залежи полезных ископаемых, обеспечивающих рациональное их извлечение и охрану недр.

Основателем основных теоретических положений геометрии недр по праву считается проф. П.К.Соболевский. Значительный вклад в развитие теоретических разработок в области геометрии недр внесли П.А.Рыжов, В.А.Букринский, А.Ж.Машанов, Г.И.Вилесов, И.Н.Ушаков, А.А.Трофимов, В.М.Гудков, И.В.Францкий, В.В.Ершов, В.М.Калинченко, Е.П.Тимофеенко, Рахимов В.Р.,Макетов К.М., Жаркимбаев Б.М., А.К.Курманкожаев, Р.П.Окатов, М.Б. Нурпеисова, Низаметдинов Ф.К. и многие другие.

При разработке месторождений полезных ископаемых каждое свойство может быть определено в определенной точке замера и выражено числом, которое принято называть показателем или признаком геологического объекта недр.

Структура поля размещения каждого показателя и структура любого физического поля слоисто-струйчатая (рис.1).

Рис. 1. Модель геохимического поля

Слои с соответствующими значениями не должны пересекаться. Однако слои полей различных показателей могут пронизывать друг друга. В любом плоском сечении, например Р₁,Р₂,Р₃ поле представляется поверхностью. Совокупность полей размещения различных показателей и свойств массива горных пород составляет геологическое поле. Объектами изучения геометрии недр являются: форма, условия залегания и пространственное положение залежей полезного ископаемого, их количественные и качественные показатели и многое другое. Залежи полезных ископаемых в недрах имеют разные (сложные и простые), но вполне определенные пространственные формы. Каждый показатель залежи имеет свою геометрию, свою функцию пространственного размещения.

Различные показатели месторождений полезных ископаемых характеризуются следующими видами функций (рис.2):

1. реально существующих поверхностей: земной поверхности, поверхности литологических разностей, кровли и почвы, тектонических разрывов и прочие (рис.2 а);

2. поверхностей реально в природе не существующих, но являющихся производными от реальных поверхностей (изомощности, изоглубины и другие) (рис. 2 б);

3. условные поверхности, не существующие реально и не всегда связаны зависимостью с реально существующими поверхностями месторождения (поверхности «осажденного слитка», «осажденного мощности», и т.д.) (рис.2 в).

Залежь полезного ископаемого может быть выражена математической (геометрической) моделью.

Под математической (геометрической) моделью залежи полезного ископаемого следует понимать совокупность графических, горно-геометрических материалов, выполненных в виде планов, разрезов, проекций и прочей графики. Геометрическая модель залежи полезного ископаемого отражает форму, условия залегания залежи, а также пространственную закономерность размещения показателей в недрах.

Рис. 2.Три вида функций размещения показателей залежи:
а — реальные; б — производные; в — условные; 1 — поверхность, выявленная разведкой; 2 — поверхность действительная.

На математической (геометрической) модели залежи отображают:

· форму залежи и вмещающих пород, параметры и элементы их залегания в различных фиксированных точках наблюдения. Если залежь представлена в виде свиты пластов или жил, то отображают в отдельности каждую залежь и в целом;

· размещение отдельных сортов и типов полезного ископаемого и вмещающих пород;

· размещение полезных (вредных) компонентов в рудах на различных горизонтах месторождения;

· расположение в недрах запасов и качества полезных и вредных компонентов с оценкой промышленной значимости;

· пространственное взаимное положение геологических и других природных объектов, техногенных геологических образований и объектов;

· пространственное взаимное положение разведочных и горно-эксплуатационных выработок и сооружений.

Геометризация месторождения (залежи) полезного ископаемого производится последовательно, начиная со стадии разведки до окончания отработки месторождения (залежи). Существуют теоретические разработки по многомерной геометризации, где изучаются взаимосвязи структурных, количественных и качественных показателей залежи в комплексе. Это дает их объемное представление, необходимое для решения многих задач геологического и горного направления. Теория многомерной геометризации имеет широкие перспективные возможности при изучении и решения различных вопросов горного производства. Однако она еще до конца не исследована.

Теоретической основой геометризации недр является то, что месторождения полезных ископаемых представляет собой геохимическое поле, где любое свойство его может быть описано в фиксированной точке числом Р.

Это числовое значение Р некоторого свойства в пространстве недр можно рассматривать как функцию от пространственного положения точки или центра элементарного объема и времени t;

(1)

Используя различные математические методы обработки исходных данных с учетом геологических условий месторождения можно получить горно-геометрическую модель залежи при помощи системы изолиний.

Рис. 3.Геометрическая интерпретация размещения показателей залежи
а — геометрия размещения компонента; б — усреднение значения показателя; в — геометрическое выражение функции размещения показателя методом изолиний.

Виды геометризации недр. В зависимости от реальных условий, характера исходной геолого-маркшейдерской информации и конкретных задач горного производства, геометризация подразделяется на региональную, детально-разведочную и эксплуатационную.

Региональная геометризация проводится с целью составления структурно-геометрических карт масштаба 1:10000 – 1:500000 отдельного региона по данным поисковых работ, космической, аэрофотогеодезической, геологической и геофизической съемки. Она позволяет делать широкие обобщения и общие прогнозы, определять перспективные районы (регионы) для проведения дальнейшей разведки месторождений.

Детально-разведочная геометризация проводится с целью составления структурно-геометрических карт масштаба 1:5000 – 1:10000 по данным детальной разведки, структурно- геологической и геофизической съемок. По этим материалам составляются различные горно-геометрические графики, производится подсчет запасов полезных ископаемых и другие виды работ, необходимые для проектирования горных предприятий.

Эксплуатационная геометризация проводится с целью составления карт масштаба 1:100 – 1:5000. Ее проводят по материалам геологической разведки и эксплуатации месторождения, и она является основной геолого-маркшейдерской базой информации, обеспечивающая наиболее достоверные сведения о месторождении или отдельных рудных телах. Она позволяет вскрывать закономерности структурного и качественного характера, размещение в пространстве количественных и качественных показателей полезных ископаемых в толщах вмещающих пород, строить прогнозы на не отработанные участки и рационально планировать горных работы, для обеспечения комплексного, рационального использования полезных ископаемых, охраны недр и окружающей среды.

Горно-геометрические графики при геометризации строят в проекции на горизонтальную, наклонную и вертикальную плоскости. Выбор плоскости проекции выбирается для каждого горного предприятия с учетом горно-геологических особенностей месторождения.

Литература:

Осн. /1/стр. 5-18, /2/ стр. 8-25.

Контрольные вопросы:

1. Приведите актуальные задачи геометрии недр.
2. Какие условия должны выполняться при построении поверхностей топографического порядка?
3. Какой математической функцией выражается поверхность топографического порядка?
4. Кто основоположник геометрии недр?
5. Перечислите виды геометризации месторождений.

Лекция № 2.

• ⇐ Назад
• 1
• 234
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• Далее ⇒