Принцип и операции математического моделирования

Предварительная разведка

Цели, задачи и объекты исследования. Предварительной разведке подвергаются все вновь выявленные рудопроявления (месторождения) полезных ископаемых, получившие, согласно ТЭО, положительную геолого-экономическую оценку по результатам поисково-оценочных работ.

Целью предварительной разведки является выяснение общих масштабов промышленной минерализации и среднего качества минерального сырья, общая оценка его технологических свойств и горно-геологических условий эксплуатации месторождения для решения вопросов о целесообразности и очередности его промышленного освоения. На стадии предварительной разведки вероятно получение как положительной, так и отрицательной геолого-экономической оценки месторождения.

Объектами исследования и оценки в стадию предварительной разведки являются месторождения в целом. Элементами оценки служат отдельные подсчетные блоки в контурах продуктивных зон (толщ) или небольшие обособленные участки месторождения.

Главные задачи предварительной разведки сводятся к:

— изучению общих геолого-структурных особенностей месторождения, состава вмещающих пород и важнейших рудовмещающих структур;

— выявлению общих контуров месторождений, среднего качества полезного ископаемого, условий залегания, морфологии и строения продуктивных зон;

— выявлению технологических типов полезного ископаемого;

— оценке общих горно-геологических условий эксплуатации на различных горизонтах и флангах месторождения;

— сбору исходных данных для расчета ориентировочных технико-экономических показателей возможной эксплуатации месторождения и обоснования временных кондиций при составлении ТЭО;

— подсчету запасов категории С₂по всему месторождению и запасов категории С₁— в пределах участков детализации геологоразведочных работ.

Детальная разведка

Цели, задачи и объекты исследования. Детальная разведка проводится лишь на тех месторождениях, которые получили положительную геолого-экономическую оценку по результатам предварительных разведочных работ и заслуживают, по заключению ТЭО, первоочередного промышленного освоения.

Целью детальной разведки является уточнение сведений о запасах, качестве полезного ископаемого, технологических свойствах минерального сырья и горно-геологических условий эксплуатации месторождения по его отдельным участкам, залежам и блокам для проектирования горного предприятия. По результатам детальной разведки производится генеральный подсчет запасов, расчет вариантов технико-экономических показателей промышленного освоения месторождения и его полная геолого-экономическая оценка.

Главными задачами детальной разведки являются:

— изучение геолого-структурных особенностей, закономерностей пространственного размещения и условий рудоконтроля продуктивных залежей, их минерального и литолого-петрографического состава вмещающих пород;

— выявление контуров, условий залегания, морфологии и строения каждой продуктивной залежи, характеристик изменчивости геологоразведочных параметров и качества полезного ископаемого по их мощности, простиранию и падению;

—оценка строения и характеристик изменчивости геологоразведочных параметров полезного ископаемого в пределах эксплуатационных участков и блоков;

— детальное изучение вещественного состава полезного ископаемого и его технологических свойств раздельно по каждому технологическому типу минерального сырья с проведением технологических испытаний в промышленном масштабе;

— детальное изучение горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условий эксплуатации месторождения;

— выявление и разведка источников питьевого и технического водоснабжения, местных строительных материалов, строительных площадок и др.;

— разработка кондиций, подсчет запасов категорий А, В и С₁по отдельным залежам и участкам детализационных работ и за пасов категории С на флангах и глубоких горизонтах месторождения.

Доразведка месторождений.

Доразведка месторождения, не освоенного промышленностью,проводится при необходимости его дополнительного изучения до вовлечения в разработку. Это может быть связано с пересмотром намечавшихся ранее масштабов и технологии добычи, внедрением новых, более прогрессивных методов его разработки и схем переработки минерального сырья, а также с изменением требований к качеству сырья и номенклатуре получаемой из него продукции или несоответствием геологической информации требованиям инструкций ГКЗ. Методика доразведки, разведочные системы и плотность разведочной сети определяются ее задачами с обязательным использованием всех материалов предыдущих разведочных работ. По результатам доразведки месторождения, не освоенного промышленностью, составляется отчет, а в необходимых случаях производится пересчет запасов.

Целью доразведки разрабатываемого месторождения является расширение минерально-сырьевой базы действующего предприятия, что способствует продлению срока его существования.

Объектами изучения и оценки доразведки являются глубокие горизонты и фланги месторождения, а часто и прилегающие к нему перспективные участки рудного поля.

В задачи доразведки месторождений входит:

— последовательное доизучение геологического строения флангов, глубоких горизонтов и периферических участков месторождения;

— расширение общих контуров месторождения за счет обнаружения и оконтуривания новых участков, зон или залежей полезных ископаемых, а также оконтуривания уже известных залежей или зон по флангам и на глубину;

— доразведка предварительно оцененных участков месторождения, продуктивных залежей или зон с переводом их запасов в категории разведанных;

— оценка горно-геологических условий эксплуатации вновь обнаруженных скоплений полезных ископаемых и их технологических свойств;

— подсчет доразведанных запасов по 6тдельным продуктивным зонам и залежам;

— геолого-экономическая переоценка месторождения с учетом вновь выявленных запасов и ресурсов полезного ископаемого.

5. Эксплуатационная разведка. Здесь уточняются контуры тел полезных ископаемых, их условий залегания, внутреннее строение, качественная характеристика и количество запасов, пространственное положение промышленных типов и сортов, руд гидрогеологические, горно-геологические и другие факторы разработки месторождений.

В задачу обоих видов эксплуатационной разведки входит:

— систематическое изучение вещественного состава, текстурно-структурных особенностей и технологических свойств полезных ископаемых;

— уточнение их физико-механических свойств и свойств вмещающих пород, горнотехнических и инженерно-геологических условий разработки конкретных участков или блоков;

— выявление ранее неизвестных скоплений полезного ископаемого (апофиз, параллельных линз, гнезд и др.) в околорудных пространствах;

— оперативный подсчет запасов по отдельным эксплуатационным участкам и блокам, текущий учет их движения по мере доразведки, отработки и погашения отдельных блоков.

2. Геолого-промышленные и разведочные классификации МПИ. Изменчивость и анизотропия разведки.

Промышленная классификация предусматривает разделение месторождений на промышленные типы по видам минерального сырья. Различают три группы полезных ископаемых: металлические, неметаллические и горючие. Внутри них выделяются подгруппы и далее промышленные типы. В кратком виде классификация может быть представлена в следующем виде [12]:

Металлические полезные ископаемые
	Черные металлы (железо, марганец, хром, титан, ванадий, кобальт, никель, молибден, вольфрам)
	Цветные металлы (медь, цинк, свинец, олово, ртуть, сурьма, алюминий, магний)
	Благородные металлы (золото, серебро, платиноиды)
	Радиоактивное сырье (уран, торий)
	Редкие, рассеянные и редкоземельные металлы (цирконий, ниобий, тантал, галлий, германий, кадмий, индий, таллий, литий, рубидий, цезий, рений, бериллий, гафний, скандий, иттрий, редкие земли)
Неметаллические полезные ископаемые
	Индустриальное сырье (алмаз, графит, слюды, полевые шпаты, корунд, асбест, тальк, магнезит, кварц, флюорит, барит, исландский шпат)
	Химическое сырье (апатит, фосфорит, сера, минеральные соли калия, натрия и магния, бор, ангидрит, гипс)
	Строительные материалы (глина, каолин, карбонатные породы, песок, гравий, песчаник, кварцит, диатомит и пр.)
Горючие полезные ископаемые
	Твердые (уголь, торф, горючие сланцы)
	Жидкие (нефть, битум)
	Газообразные (горючие газы)

Одним из характернейших свойств залежей полезных ископаемых является их изменчивость. Форма и размеры, характер залегания, минеральный и химический составы, текстурно-структурные особенности, объемная масса и многие другие параметры изменяются в разных частях одной и той же залежи. Выяснение природной неоднородности тел полезных ископаемых является одной из важнейших задач разведки.

Неоднородность рудных тел и вмещающих пород возникает в процессе их формирования и впоследствии может существенно изменяться в результате преобразований под влиянием процессов диагенеза, эпигенеза, метаморфизма, тектонических деформаций и др.

При характеристике изменчивости различают две ее стороны: характер изменчивости и ее интенсивность. Под характером изменчивости понимается ее направленность, закономерность или случайность. Степень изменчивости определяется размахом колебаний анализируемых величин (содержаний различных компонентов, мощности тел и т. д.).

На основе количественных характеристик изменчивости важнейших свойств полезных ископаемых (в первую очередь содержания полезных компонентов, мощности рудного тела, объемной массы и др.) решаются все методические вопросы разведки, опробования, оконтуривания и геолого-экономической оценки разведанных запасов.

Анизотропия – это различие свойств среды (например, физических: упругости, электропроводности, теплопроводности, показателя преломления, скорости звука или света и др.) в различных направлениях внутри этой среды; в противоположность изотропии.

Случайная изменчивость оказывает непосредственное влияние на статистическую оценку средних характеристик изучаемого свойства, определяя число наблюдений, необходимое для достижения желаемой достоверности средних оценок.

При разведке наиболее важна закономерная изменчивость, которая позволяет оценить характер анизотропии рудного тела и выдержанность его свойств по различным направлениям.

Билет 2

1.Принцип выборочного метода изучения недр. Графическое и геолого-математическое моделирование объектов разведки

2.Горно-геологические, гидрогеологические, экологические и экономико-географические факторы, определяющие выбор технических средств и системы разведки

1)В полном объёме недра Земли недоступны для наблюдения и изучения. Поэтому они исследуются выборочным путем посредством сети пространственно разобщенных точек наблюдений в естественных обнажениях, горных выработках, буровых скважинах. От густоты сети наблюдений зависит полнота и достоверность информации по геологическому строению, прогнозным ресурсам, запасам сырья изучаемого рудного района, рудного узла, рудного поля или месторождения.

Геологоразведочный процесс в конечном итоге всегда направлен на выявление и оценку ресурсов, затем запасов залегающих в недрах полезных ископаемых.

В основу прогнозирования, поисков и разведки любого месторождения заложены единые подходы и принципы. А.Б. Каждан в основу методологического подхода к изучению недр определил такие положения:

) принцип последовательных приближений,

) принцип аналогии,

) принцип выборочной детализации наблюдений.

По принципу последовательных приближений изучение недр осуществляется от общего к частному. При прогнозе, поисках и разведке полезных ископаемых изучение начинается с выделения крупных рудоносных площадей - минерагенических провинций, минерагенических зон, рудных районов и отбраковки заведомо безрудных территорий. После этого производится более детальное изучение выявленных рудоносных площадей с последовательным выделением наиболее продуктивных структур и участков, отвечающих рангам рудных узлов и рудных полей. Завершается процесс обнаружением, оценкой и разведкой месторождений полезных ископаемых с подсчетом прогнозных ресурсов и запасов минерального сырья. Дается геолого-экономическая оценка значимости запасов. Реализация принципа последовательных приближений происходит путём разделения общего геологоразведочного процесса на этапы и стадии, которые и обеспечивают последовательные приближения в познании месторождений как конечных продуктов общего процесса геологических исследований.

Принцип аналогии базируется на сходстве условий залегания, строения, состава и масштаба месторождений, сформированных в близких геологических условиях. Общими свойствами обладают формационные и геолого-промышленные типы месторождений полезных ископаемых. Степень подобия рудных объектов всегда выше у близко расположенных объектов. Ещё большим подобием обладают рудные залежи конкретного рудного поля и месторождения, особенно смежные участки их. С позиции принципа аналогии необходимо создавать аналоги - эталоны объектов для решения прогнозно-минерагенических, поисковых и разведочных задач. Такие проблемы решают разрабатываемые методы и приемы моделирования рудоносных площадей и рудных месторождений.

Принцип выборочной детализации предусматривает сочетание геологоразведочных работ в объеме всего объекта исследований с выборочными, более детальными работами на отдельных участках. Важно правильно выбрать эталонные участки и обеспечить рациональное сочетание общих и детализационных работ и оптимальную степень геологических наблюдений. Участки детализационных работ, как эталоны-аналоги, должны быть представительными для изучаемого объема недр. При выполнении поисков опережающие детализационные работы проводятся на рудопроявлениях, геофизических и геохимических аномалиях, а при разведке - на типичных участках месторождений, рудных зон или залежей. На эксплуатируемых объектах в качестве эталонов-аналогов выступают типовые отработанные участки месторождений.

Графическое моделирование, к которому относятся геологические, структурные, петрографические, геохимические планы, карты и разрезы, проекции рудных тел, карты трещиноватости, технологические карты, блок-диаграммы и др., весьма распространено в геологии и горном деле.

Геометрическая модель месторождения состоит из комплекта горно-геометрической графической документации, отражающей закономерности размещения форм и свойств залежей в пространстве недр, и установленных на основе математической обработки аналитические и вероятностные зависимости между геологическими признаками.

Геометрическая модель служит основой для - решения многих задач разработки месторождения: проектирование предприятия, планирования горных работ, обоснования кондиций, нормирования, подсчет запасов, прогнозирование размещения ПИ на неразведанных участках, рациональное использование недр.

Основные задачи геометризации: создание наиболее правдоподобной модели МПИ с оценкой ее точности и установления минимального числа точек наблюдения и их расположения при разведке, с обеспечением необходимой погрешности

Принцип и операции математического моделирования

Любые методы обработки экспериментальных данных содержат в своей основе явную или неявную модель изучаемого объекта или происходящего с ним явления (события).

Математическая модель-это совокупность представлений,

предположений, гипотез и аксиом, отражающих существо изучаемого геологического объекта или явления.

Модель выражается в математической форме и позволяет

описывать, анализировать и прогнозировать свойства геологических объектов или последствия явлений.

В основе математического моделирования лежит принцип

системного подхода

. Для исследования выделяются объект или

группа однопорядковых объектов, которые рассматриваются как

отдельная система, имеющая какие-то физические или условные

границы и внутренние связи между частями или свойствами. Геологические объекты, расположенные за пределами системы, являются по отношению к ней окружающей средой.

Когда система определена, осуществляется ее исследование

путем математического моделирования. Конечной целью моделирования может быть описание и классификация объектов, понимание геологической природы объектов и явлений, предсказание (прогнозирование) поведения или свойств системы, а в некоторых случаях и управление системой на основе контроля ее состояния. Например,

при разведке и эксплуатации месторождения необходимо понять его строение и происхождение, прогнозировать количество и качество минерального сырья, управлять процессом эксплуатации с целью рационального использования недр и решать много других практических задач.

В зависимости от постановки задачи в результате математического

моделирования могут быть получены различные ответы.

Во-первых, можно определить прогнозные значения тех свойств,

которые трудно измерить или которые не поддаются непосредственному измерению. Во-вторых, можно оценить степень соответствия математической модели фактическим данным. В-третьих,

можно установить, какая из математических и, соответственно, геологических моделей лучше соответствует действительности и тем самым выбрать для дальнейших исследований наилучшую модель. Следовательно, любая математическая модель является приближенным отражением реальных природных систем и для каждой природной системы можно построить

несколько математических моделей различной степени сложности.

Выбор той или иной системы и технических средств разведки зависит от различных природных и технико-экономических условий.

Горно-геологические и технологические факторы обусловливают количе-

ство и качество минерального сырья, возможности его добычи и переработки с

использованием прогрессивной техники и технологии. Анализ состояния ба-

ланса запасов с учетом социально-экономических факторов позволяет выделить

месторождения для первоочередной отработки или рекомендовать увеличение

производственной мощности действующих предприятий за счет их реконструк-

ции.

Экономико-географические факторы определяются административным и

географическим положением месторождения, его границами и площадью, кли-

матическими и мерзлотными условиями, особенностями орогидрографии,

сейсмичностью района, транспортными связями, наличием населенных пунктов

и сырья для производства строительных материалов, обеспеченностью рабочей

силы, состоянием энергетической базы, источниками хозяйственно-питьевого

и технического водоснабжения. Эти факторы обусловливают величину поясных

коэффициентов на капитальное и жилищное строительство, прокладку транс-

портных магистралей и т.п.

Билет 3

1. Выбор ориентировки разведочных пересечений и разрезов. Выбор участков детализации

2. Оконтуривание залежи по разведочным пересечениям, на разрезах и проекциях с использованием геологической информации и геофизических данных

РАЗВЕДОЧНАЯ СЕТЬ — система пересекающихся разведочных линий, образованная в продольной плоскости тела полезного ископаемого. В узлах пересечений разведочных линий располагаются разведочные выработки. Основная характеристика разведочной сети — геометрия (ориентировка, форма и размеры) её ячейки. При пересечении ортогональных разведочных линий образуются прямоугольные или квадратные разведочные сети, при пересечении линий под острыми углами — ромбические разведочные сети.

Выбор формы разведочной сети зависит от морфологии и размеров тел полезных ископаемых и изменчивости их свойств в различных направлениях. Для изучения изотропных тел полезных ископаемых применяются квадратные сети, при изучении анизотропных тел — прямоугольные сети с расположением длинной стороны ячейки разведочной сети в направлении минимальной изменчивости свойств. Соотношение размеров сторон ячейки определяется соотношением изменчивости свойств полезных ископаемых в различных направлениях. Ромбические сети используются при необходимости уточнения свойств полезных ископаемых в пределах ячейки разведочной сети путём бурения дополнительных скважин в центрах ячеек. Плотность разведочной сети характеризуется площадью тела полезных ископаемых, приходящейся на одно пересечение, а густота сети — расстояниями между смежными разведочными пересечениями. Определение рациональной плотности и густоты разведочной сети производится методом аналогии или путём сравнительного изучения результатов разведки на участках выборочной детализации разведочной сети (или эксплуатационной разведки) и данных разведочных работ.

Для подтверждения достоверности запасов, подсчитанных на разведанных месторождениях, отдельные их участки должны быть разведаны более детально.

Участки детализации должны отражать особенности условий залегания и форму рудных тел, вмещающих основные запасы месторождения, а также преобладающее качество руд. По возможности они располагаются в контуре запасов, подлежащих первоочередной отработке. В тех случаях, когда такие участки не характерны для всего месторождения по особенностям геологического строения, качеству руд и горно-геологическим условиям, должны быть детально изучены также участки, удовлетворяющие этому требованию. Полученная на участках детализации информация используется для обоснования группы сложности месторождения, подтверждения соответствия принятых геометрии и плотности разведочной сети и выбранных технических средств разведки особенностям его геологического строения, для оценки достоверности результатов опробования и подсчетных параметров, принятых при подсчете запасов на остальной части месторождения, и условий разработки месторождения в целом. На разрабатываемых месторождениях для этих целей используются результаты эксплуатационной разведки и разработки.

2. ОКОНТУРИВАНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ— определение на плане или разрезе границы распространения месторождения полезных ископаемых или его частей (отдельных тел, блоков, горизонтов).

По результатам предварительной и детальной разведки на основе горно-геологических расчётов для месторождения утверждаются временные и постоянные кондиции оконтуривания месторождений полезных ископаемых — важный этап, предшествующий подсчёту запасов полезных ископаемых. Оконтуривание сводится к установлению опорных точек контура объекта по естественным обнажениям, горным выработкам, разведочным скважинам и в отстройке через них линии подсчётного контура. Различают нулевой и промышленный контур.

Нулевой контур характеризует полное выклинивание тела полезных ископаемых и отстраивается для установления характера оруденения и перспектив его распространения.

Промышленный контур, ограничивающий кондиционные участки тела полезных ископаемых, может быть внутренним и внешним.

Внутренний контур отстраивается через крайние разведочные пересечения, встретившие полезные ископаемые, внешний — через точки предполагаемых естественных или условных (экстраполированных) границ распространения месторождения или его части. Запасы, оконтуренные по густой сети разведочных пересечений, относятся к категориям А и В и только на некоторых сложных объектах разведки — к категории С1. Запасы, расположенные за пределами внутреннего контура, относятся к категориям С1 и С2.

билет 18

Структура геологического задания на проведение разведки месторождения (участка месторождения)
Государственная экспертиза материалов подсчета запасов.

1) Решение о проектировании геологоразведочных работ принимается на основе утверждённого в установленном порядке геологического задания по конкретному району или месторождению. В задании указываются целевое назначение работ, геологические задачи, последовательность и основные методы их решения, ожидаемые результаты и сроки выполнения. На каждое геологическое задание разрабатывается единый проект, в котором предусматриваются все необходимые для его выполнения виды работ (буровые, горнопроходческие, геофизические, топографические, гидрогеологические, опробование полезных ископаемых, лабораторные и технологические исследования, опытно-методические, камеральные и др.). Проект геологоразведочных работ состоит из геолого-методических и производственно-технических частей. В геолого-методической части содержатся исходные данные для проектирования: геологическое задание и утверждённое технико-экономическое обоснование целесообразности проведения предварительной и детальной разведки месторождения, географо-экономические характеристики района и месторождения с указанием административного положения, путей сообщения, рельефа, климатических условий, растительности, гидрогеографической сети, наличия многолетней мерзлоты, заболоченности, карста, оползней, селей, обнажённости коренных отложений, источников водоснабжения и электроэнергии, промышленных предприятий, возможности набора рабочих на месте, а также жилищные условия. Приводится обзор и оценка ранее проведённых геологоразведочных работ, геологических, гидрогеологических, геофизическая изученность, наличие топографических карт различных масштабов; излагаются данные по стратиграфии, тектонике, магматизму, вулканизму, полезным ископаемым, гидрогеологии, условиям и глубине залегания изучаемых рудных тел, залежей, пластов, их протяжённости, мощности, морфологии, вещественному составу, технологическим и физико-механическим свойствам с обоснованием категорий и групп пород применительно к классификациям их, а также возможных геологических осложнений при бурении скважин и проходке горных выработок. Приводятся основные проектные решения по методике геологоразведочных работ с учётом особенностей каждого их вида и объёмы в физическом выражении.

2. Государственная экспертиза материалов подсчета запасов полезных ископаемых осуществляется Федеральным государственным учреждением «Государственная комиссия по запасам ПИ» (далее-уполномоченное учреждение), уполномоченным приказом Федерального агентства по недропользованию от 22.02.2005 года No 185, по согласованию с Министерством природных ресурсов Российской Федерации.

Отчет с подсчетом запасов составляется недропользователем или по

Его поручению предприятием, проводившим изучение месторождения, специализированными организациями, временными

Творческими коллективами. Недропользователь несет ответственность за полную сохранность первичной геологической

Документации, каменного материала, дубликатов проб в течение всего периода изучения и отработки месторождения.

Отчет с подсчетом запасов составляется с использованием всей имеющейся информации (фактических данных) по разведк и отработке месторождения. При недостатке информации недропользователь обязан представить ( по запросу экспертизы)

Дополнительные сведения.

Представленные материалы могут быть по результатам проведенной

Экспертизы направлены на доработку или для проведения дальнейших исследований по вопросам, не получившим надлежащего освещения. В последнем случае проводится повторная

Экспертиза.

Содержание и форма материалов должны обеспечивать возможность

Проверки,а при необходимости-и пересчет запасов без личного участия авторов, содержать все данные, необходимые для обоснования результатов подсчета запасов и выводов об их достоверности.

Материалы подсчета запасов включают текстовую часть, текстовые, табличные и графические приложения.

Билет 17.

1. Геологическое обоснование целесообразности проведения работ на различных стадиях разведки.

2. Государственная экспертиза ТЭО постоянных кондиций.

1. По результатам предварительной разведки составляются ТЭО ( технико-экономическое обоснование) и ТЭД ( технико-экономический доклад). В них обосновывается

Целесообразность проведения на исследуемом объекте

Детальных геологоразведочных работ. Составление этих

Материалов является завершение предварительной

Разведки. В них ориентировочно устанавливаются:

Способ вскрытия и система разработки, технические границы и возможная производственная мощность шахты, возможные потребители минерального сырья и основные требования к его качеству, примерные капитальные затраты на строительство шахты и ориентировочная себестоимость добычи тонны минерального сырья, кондиции для оперативного подсчета запасов. На основании ТЭД (ТЭО)

Устанавливается целесообразность промышленного освое ния месторождения и его детальной разведки, сроки производства разведочных работ.

Особое внимание должно быть уделено специфическим

Особенностям изучаемого месторождения

(качество угля, изменчивость морфологии пластов, степень

Их тектонической нарушенности и тд.), которые

Могут сыграть роль определяющих факторов при решении вопроса о целесообразности промышленного освоения месторождения.

2.По результатам детальной разведки месторождений составляется технико-экономическое обоснование (ТЭО) «постоянных» разведочных кондиций, утверждаемое в установленном порядке ГКЗ МПР России, на основе которых осуществляется подсчет и завершающая разведочную стадию детальная экономическая оценка запасов.