МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН   РЦДО, ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. Серикбаева 

Горно-металлургический факультет

Кафедра «Геология  и горное дело» 
 
 
 

                                      КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ГЕОЛОГИИ»            

                                                                     Выполнил студент: 3 курс

     Ф.И.О  Мансуов А.М.

     Специальность:  050706

     Группа:   09-ГР-3-ГФ

Зачетная  книжка № 080012

                                                                       Проверил(а): К.П. Петрич

Семей

2012 год

Применение  Геоинформационных  систем при подсчете запасов, геологическом  доизучении площади  и геофизических  исследованиях. 

Предприятий занимающиеся вопросами геологической разведки и изысканий, используют в своей работе специальные программные средства и информационные системы. Использование подобных систем позволяет значительно ускорить процесс обработки и анализа информации, автоматизировать процессы обработки и интерпретации данных геологической разведки, а также использовать их для моделирования месторождений и выполнения всевозможных расчетов и оценок.

Сейчас  существует ряд систем (в том числе  имеющие мировые бренды) для моделирования  геологической структуры месторождений  и подсчета запасов. Большая часть геологических моделей предназначены для выполнения оценок, подсчета запасов месторождений и анализа перспектив отработки месторождений.

Система имеет в своем составе комплекс запатентованных алгоритмов для  построения каркасных и блочных  моделей месторождений, что позволяет  существенно упростить и ускорить процесс формирования цифровых моделей в сравнении с иностранными аналогами. Она позволяет работать с блочными моделями, неограниченными по количеству блоков (некоторые «брэндовые» системы при обработке моделей с числом блоков более 1 миллиона просто не работают). Наличие таких алгоритмов позволяет создавать достаточно точные блочные модели не только для подсчета запасов или расчета перспективы отработки месторождения (как это делается в системах типа Gems, Micromine), но и для оперативного планирования и ведения горных работ. Главным отличием моделей, создаваемых при помощи ГИС K-MINE, является возможность их дальнейшего использования и уточнения по результатам отработки месторождения. При этом общий размер модели ограничен только аппаратными возможностями компьютера. При формировании трехмерных моделей месторождений, в зависимости от структуры и вида полезных ископаемых, используются различные методы. В K-MINE реализован способ пространственного моделирования по данным опробования разведочных скважин с возможностью уточнения параметров размещения рудных тел и залежей по данным геофизических исследований и эксплуатационной разведки. Процесс создания геологических моделей состоит из нескольких этапов и в зависимости от объекта моделирования (вид полезного ископаемого, структура, топология, густота разведочной сети) может несколько изменяться. Общая структура процесса создания трехмерных геологических моделей состоит из следующих этапов:

- разработка структуры базы данных для хранения первичной информации по данным геологической разведки;

- наполнение базы информацией геологического и геофизического опробования;

- статистический анализ первичных геологических данных, исправление ошибок, группировка данных, заверка базы, выявление закономерностей;

-построение скважин в пространстве модели, группировка по профилям;

-выделение и оконтуривание рудных и нерудных интервалов по стратиграфическому принципу, уточнение интервалов по значениям бортового содержания (интерпретация геологических данных);

- уточнение границ пространственного размещения пород, с учетом тектонических нарушений, а также за данными геофизических исследований (сейсмика, гравиметрия, электроразведка);

- каркасное моделирование месторождения (выделение рудных тел и пород сопутствующей вскрыши, моделирование пластов, аномалий, ловушек и пр.);

-создание пустых блочных моделей;

- геостатистический анализ данных разведки, вариография, определение законов пространственной изменчивости геологических характеристик компонентов;

- моделирование содержания компонентов математическими методами: ближайшего соседа (полигональный метод), обратных расстояний в степени (IDW), крайгинга (в модификациях) и др.;

-моделирование гидродинамических систем, расчет массопереноса, загрязненности, химического состава и пр.

- уточнение контуров распространения пород в месторождении по заданным кондициям.

Последовательность  формирования моделей месторождений различных видов полезных ископаемых имеет существенные отличия на этапе интерпретации данных разведки. Во всех остальных аспектах методика моделирования практически идентична и может лишь незначительно меняться. Аналогично, для месторождений, которые уже находятся в эксплуатации, моделирование может несколько отличаться от вышеприведенного. Для них, как правило, уже создан и ведется набор горно-графической документации (планы, разрезы, карты) касательно контуров распространения пород в месторождении, уточненных по результатам эксплуатационной разведки, опробований и фактической отработки. Поэтому для моделирования контуров таких рудных тел и пород вскрыши используются уточненные графические данные. На этапе подготовки первичных данных учитывается изменение контуров распространения разновидностей на границе между текущим положением горных работ и конфигурацией месторождения в разведочных контурах.

Для работы с данными геологического опробования  предусмотрен комплекс процедур. Для  накопления геологических данных используется центральная база данных . Доступ к данным осуществляется по технологии клиент-сервер, что позволяет распределить работу по созданию, наполнению и анализу данных между несколькими операторами. Система содержит процедуры для разработки структуры базы данных, настройки связей таблиц, реализации реляционных отношений. Это позволяет выполнить настройку базы для месторождений любых видов полезных ископаемых и хранить в базе данных произвольные наборы семантической и фактографической информации о скважинах и данных разведки. Моделирование месторождений рудных полезных ископаемых Одной из основных особенностей формирования и ведения базы разведочных скважин для месторождений рудных полезных ископаемых является наличие механизма усреднения интервалов первичного геологического опробования. База данных содержит средства структурной фильтрации по совокупности показателей, триггеров, вычисляемых полей (математические, статистические и логические функции), статистического анализа, построения графиков. С помощью аппарата математической статистики определяют правильность ввода первичных данных, а также наличие смешанных популяций содержания, бортовое содержание полезного компонента в руде. Также этот аппарат позволяет выявить закономерности распределения содержания в выборке для оценки возможности использования различных методов и способов интерполяции распределения значений в пространстве. Для выполнения интерпретации геологических данных в скважинах используются стратиграфические и литологические индексы пород, а также данные опробования (химическое или физико-технологическое). Оконтуривание зон минерализации выполняется по значениям бортового содержания полезного компонента. В результате интерпретации создаются замкнутые контуры, которые описывают минеральные разновидности и породы.Подобным образом выполняется оконтуривание рудных тел для всех геологических профилей. После интерпретации данных они загружаются в трехмерное пространство для проверки правильности построения и увязки .Следующим этапом моделирования является создание каркасных моделей. Они строятся для рудных тел, для минеральных разновидностей в контурах рудных тел и разновидностей пород вскрыши (пустых пород). При создании каркасов используются различные алгоритмы связывания граней каркасных фигур [2], а также ограничения на распространение каркасов на участках с различной конфигурацией Каркасы подвергаются детальной проверке, что обеспечивает правильность триангуляции и отсутствие ошибок в моделях. Для месторождений рудных полезных ископаемых при уточнении контуров простирания рудных тел и оценки запасов используется блочное моделирования с интерполяцией содержания компонентов. Если классический статистический анализ дает четко ограниченные популяции и закон распределения выборки близкий к нормальному или со смещением, то для моделирования различных геологических величин в пространстве модели, ограниченному каркасами используется геостатистический анализ. В системе присутствует инструментарий для выполнения такого анализа. Он включает построение и моделирование вариограмм. Последовательность действий при их создании и расчете классическая. Первоначально выполняется построение всенаправленной вариограммы. На ее основе выполняется построение розы направленных вариограмм, из которой, в свою очередь, определяется направление максимальной непрерывности. Строится роза вертикальных вариограмм в плоскости максимальной непрерывности и определяется угол ее падения. Далее определяются углы и азимуты падения основных осей пространственной анизотропии минерализации По данным вариограмм для каждого направления по заданной модели (линейная, экспоненциальная, логарифмическая или сферическая) формируются соответствующие модели интерполяции значений содержания (учет эффекта самородком, пороговые значения и интервалы влияния для каждой структуры). Завершающим этапом для создания моделей месторождений руд является блочное моделирование. Этот процесс заключается в создании пустых блочных моделей, ограниченных каркасами; интерполяция значений содержания компонентов на базе установленного закона распределения и уточнение контуров пород по заданным кондициями.

   При моделировании распределения компонентов  учитывается большое число факторов: характер изменчивости геологических  характеристик, структура и морфология месторождения, густота и равномерность разведочной сети. В связи с этим используются различные методы пространственной интерполяции: полигональный, обратных расстояний в степени IDW, крайгинга (обычный, индикативный, полииндикативный). После формирования блочной структуры выполняют корректировку каркасных моделей путем исключения областей с некондиционными породами. Сформированная трехмерная модель месторождения в дальнейшем может быть использована для подсчета запасов месторождения или его участков, геолого-экономической оценке, задачах календарного планирования и определения экономически целесообразных контуров отработки. С помощью ГИС K-MINE в настоящее время выполнено моделирование месторождений железистых кварцитов, богатых железных руд, бурых железняков, коренных титановых руд, урановых руд, месторождений золота и марганца.Моделирование месторождений нерудных полезных ископаемых

Месторождения нерудных полезных ископаемых характеризуются  широким многообразием. ГИС K-MINE нашла  свое применение при моделировании  месторождений гранитов, огнеупорных и тугоплавких глин, кварцевых песков, мела, известняков, доломитов, каолинов, сырья для кирпичной промышленности, строительных русловых песков и др. При формировании моделей месторождений нерудных полезных ископаемых используются подходы аналогичные и для месторождений руд. Однако специфика каждого вида сырья вносит свои коррективы. Так, для гранитов, очень важным является четкое определение зон выветривания и контактов пород, радиологические показатели и трещиноватость массива; для огнеупорных глин и каолинов – пространственная изменчивость мощности пласта и разделение глин на сорта по химическим показателям опробования для дальнейшей селективной добычи; для известняков и доломитов – точное определение зон выветривания и карстообразования и т.д. Естественно, что многообразие нерудных полезных ископаемых накладывает отпечаток на функциональность программного обеспечения. В модуле моделирования месторождений предусмотрены процедуры геометризации залежей, пластов, тел, которые имеют характерный вид залегания для различных видов полезных ископаемых. В составе модуля геологического моделирования для нерудных полезных ископаемых интегрирован блок интерпретации данных в разведочных профилях. Блок содержит набор функций для построения геологических разрезов. Среди них функции геометрического построения с моделированием пород по чередованию сверху вниз, снизу вверх, по мощности пород, автовыбор, моноклинально с возможностью восстановления скважин по глубине по средним значениям мощности слоя и т.д 
 
 
 
 

Список  литератур

1.     Т. Кормен. Алгоритмы: Построение и анализ / Т. Кормен, Ч. Лейзерсон, Р. Ривест. –М.: МЦНМО. – 2001. – 960 с.

2.     М. Давид. Геостатистические методы при оценке запасов руд: Пер. с англ. / М. Давид. – Л.: «Недра». – 1980. – 360 с.

3.     Groshong R. H., Jr. 3D structural geology: a practical guide to surface and subsurface map interpretation / Groshong R. H., Jr. – Berlin: SpringerVerlag. – 1999. – 324 p.

4.     Ю.Е. Капутин. Горные компьютерные технологии и геостатистика / Ю.Е. Капутин. – СПб.: Недра. – 2002. – 424 с.

5.     Автоматизация горных работ c ГИС K-MINE. – Режим доступа : URL : http://kai.com.ua. – Название с экрана.