Компьютерные технологии оценки запасов рудного месторождения: на примере Сибайского месторождения медноколчеданных руд тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.16, кандидат технических наук Саяпов, Данил Фагилович

• Саяпов, Данил Фагилович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Саяпов, Данил Фагилович

Введение.

1. Обзор существующих схем подсчета запасов рудных месторождений.

1.1 Обзор методов подсчета запасов.

1.2. Требования ГКЗ к подсчету запасов методом разрезов и возможности зарубежных ГГИС.

1.3. Обзор компьютерных технологий, используемых при подсчете запасов методом параллельных вертикальных сечений.

1.4. Постановка задач, решаемых во второй главе.

2. Оптимальная схема формализации алгоритма подсчета запасов по вертикальным разрезам.

2.1. Определение критериев, обеспечивающих оптимальность алгоритма подсчета запасов.

2.2. Нормализация таблиц.

2.3. Мифологическая модель базы данных месторождения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Компьютерные технологии оценки запасов рудного месторождения: на примере Сибайского месторождения медноколчеданных руд»

Актуальность темы

В мировой практике активно применяются горно-геологические информационные системы (сокращенно ГГИС - Gems, Surpac, Micromine и др.) на всех стадиях освоения рудных месторождений: разведка, оценка запасов, постановка их на баланс, при проектировании и планировании горных работ. В России подобные программные продукты начинают внедряться в основном на стадиях проектирования и планирования. На стадии оценки запасов месторождения и постановки их на баланс обычно применяют традиционную методику подсчета запасов (метод параллельных вертикальных сечений, метод геологических блоков и метод эксплуатационных блоков). Предпринимались попытки принять в качестве основных запасы, подсчитанные геостатистическим способом, методика применения которого основывается на данных блочной модели. Однако, в конечном счете, многие авторы данных проектов отказываются от компьютерного геостатистического подсчета и предоставляют на государственную экспертизу материалы традиционного подсчета запасов по следующим причинам [32]:

• большинство ГГИС относятся к иностранным программным продуктам и разработкам, которые адаптированы под иностранные геологические понятия: другая категоризация запасов, иное определение понятия бортового и минимального промышленного содержания;

• в России нет методической базы использования геостатистического способа подсчета запасов;

• невозможность использования блочных моделей на некоторых типах месторождений или в условиях их недостаточной изученности.

Традиционный подсчет запасов, в свою очередь, требует трудоемких затрат, связанных с расчетами и однообразными операциями (математическими, логическими, графическими, пространственными), что обусловливает необходимость применения компьютерных технологий оценки запасов, максимально снижающих объемы ручных затрат. Создание компьютерных технологий оценки запасов является весьма актуальной задачей.

Объектом исследования является подсчет запасов при геологоразведочных работах.

Предмет исследования. Компьютерные технологии подсчета запасов твердых полезных ископаемых.

Цель работы. Разработка и совершенствование методов и систем обработки геологической информации при подсчете запасов твердых полезных ископаемых.

Идея работы. Внедрение компьютерных технологий на стадии оценки запасов месторождения и постановки их на баланс.

Основные задачи исследования:

• анализ схем традиционного подсчета запасов и разработка оптимальной формализации схем подсчета запасов;

• разработка компьютерной технологии оценки запасов, реализованная на основе оптимальной формализации схем подсчета запасов в форматах геоинформационных и горно-геологических систем;

• подсчет запасов методом вертикальных параллельных сечений Сибайского месторождения медноколчеданных руд на основе разработанной компьютерной технологии оценки запасов;

• разработка компьютерной каркасной модели Сибайского месторождения. Анализ и исследование причин расхождения объемов руды по блокам, вычисленных по традиционной методике и на основе каркасной модели.

Методы исследования

Методы исследования включают:

• изучение научно-методической и технической литературы по подсчету запасов и компьютерному моделированию месторождений;

• изучение структуры таблиц подсчета запасов и разработка модели баз данных месторождения;

• изучение фактических материалов разведки Сибайского месторождения и его компьютерное моделирование.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• проведена максимально возможная нормализация таблиц подсчета запасов и разработана оптимальная инфологическая модель базы данных;

• установлена единственная противоречивость хранимых данных, которую невозможно исключить путем нормализации таблиц подсчета запасов;

• разработаны правила на основе логических операторов, которые исключают противоречивость хранимых данных;

• разработаны методика и технология реализации подсчета запасов путем оптимальной интеграции пространственных и атрибутивных данных рудного месторождения с использованием баз данных MS Access и функций ГГИС GEMS.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Оптимальная схема формализации алгоритма подсчета запасов по параллельным вертикальным разрезам не уступает по точности схемам, принятым в мировой практике применения горно-геологических систем.

2. Компьютерная технология реализации схемы подсчета запасов на основе интегрированных баз данных рудного месторождения в форматах геоинформационных и горно-геологических систем.

3. Модель и результаты оценки запасов Сибайского месторождения медноколчеданных руд.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается производственным опытом и положительным внедрением разработанной компьютерной технологии оценки запасов.

Практическая значимость работы:

• Применение компьютерных технологий позволяет сократить сроки и трудозатраты на подсчет запасов и оформление графических и табличных материалов. Разработанная методика и технологическая схема ее реализации рекомендуются для использования в проектных организациях при оценке запасов месторождения и постановки их на баланс.

• Разработанная методика и эффективно реализованная технология подсчета запасов в рамках сертифицированных горно-геологических и геоинформационных систем внедрены в практику деятельности отдела подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» и обеспечивают успешную защиту материалов подсчета в Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых (ГКЗ) (проект освоения Сибайского и других месторождений).

Апробация

Основные положения диссертации докладывались на международных научных конференциях:

• Уральской горнопромышленной декаде - 2008 (Екатеринбург, 2008);

• II молодежной научно-практической конференции УГМК «Основные направления развития инновационно-инвестиционной деятельности предприятий компании» (Верхняя Пышма, 2006);

• III молодежной научно-практической конференции УГМК «Профессиональные знания и навыки молодежи - будущий капитал Компании» (Верхняя Пышма, 2008).

Основные публикации по теме диссертации:

Работа, опубликованная в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном ВАК:

1. Саяпов Д. Ф. Использование блочной модели месторождения на стадии разработки проекта технико-экономического обоснования кондиций / Д. Ф. Саяпов // Известия вузов. Горный журнал.-2008.-№8.-С. 15-18.

Работы, опубликованные в других изданиях:

2. Саяпов Д.Ф. Применение горно-геологической системы «GEMS» при составлении геологической части Технико-экономического обоснования (ТЭО) кондиций на примере Сибайского месторождения / Д.Ф. Саяпов, А.И. Мильчаков // Основные направления развития инновационно-инвестиционной деятельности предприятий компании: Материалы II молодежной науч.-практ. конф. УГМК, г. Верхняя Пышма, 27-28 апреля 2006 г. - Верхняя Пышма: Изд-во «Филантроп», 2006. -С. 187-190.

3. Саяпов Д.Ф. Методика подсчета запасов рудного месторождения в горно-геологической информационной системе GEMS / Д.Ф. Саяпов // Материалы Уральской горнопромышленной декады г. Екатеринбург 14-23 апреля 2008 г. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - С. 55-56.

4. Саяпов Д.Ф. Внедрение информационных технологий планирования горных работ на предприятиях, входящих в структуру УГМК / Д.Ф. Саяпов // Профессиональные знания и навыки молодежи - будущий капитал Компании: Материалы III молодежной науч.-практ. конф. УГМК, г. Верхняя Пышма, 25-26 сентября 2008 г. - Верхняя Пышма: Изд-во «Филантроп», 2008. - С. 93-97.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

Личный вклад автора

Теоретическая и методическая части представленной работы были выполнены автором под руководством научного руководителя д.г.-м.н.

В.Б. Писецкого на кафедре геоинформатики Уральского государственного I горного университета (УГГУ, Екатеринбург).

Практическая часть представленной работы была реализована автором в отделе подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» при подсчете запасов Сибайского месторождения медноколчеданных руд.

Автор выражает особую признательность своему научному руководителю д.г.-м.н. В.Б. Писецкому.

Автор выражает признательность за консультации при выполнении практической части работы главному специалисту отдела подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» М.Н. Сидоровой и начальнику геологического сектора ОАО «Уралмеханобр» О.С. Ко лобковой.

Заключение диссертации по теме «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр», Саяпов, Данил Фагилович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научно-практическая задача -разработка компьютерной технологии оценки запасов рудного месторождения, имеющая существенное значение для геологического обеспечения горных работ.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Оптимальная формализация схем подсчета запасов, исключающая дублирование, избыточность и противоречивость данных, позволила разработать инфологическую модель базы данных, в которую заложен автоматический выбор объектов для вычисления объемов и содержаний полезных компонентов в блоках с допустимой погрешностью.

2. На основе оптимальной инфологическоп модели базы данных разработана компьютерная технология реализации схемы подсчета запасов, в которой используется динамическая связь пространственных и атрибутивных данных рудного месторождения, позволяющая реагировать на любое изменение исходных данных.

3. Разработанная компьютерная технология оценки запасов прошла апробацию в отделе подготовки технологических проектов ООО «УГМК-Холдинг» на примере Сибайского месторождения медноколчеданных руд. Графические и табличные материалы подсчета запасов по Сибайскому месторождению прошли успешную защиту в ГКЗ.

4. Создана каркасная модель Сибайского месторождения. Определены причины расхождения объемов руды по блокам, вычисленных по традиционной методике и на основе каркасной модели.

5. Предложен комбинированный способ подсчета запасов, в котором подсчет объема рудного тела ведется на основе данных каркасной модели, а содержание и запасы полезных компонентов рассчитываются на основе традиционных подходов с применением разработанной методики и компьютерной технологии оценки запасов.

Следует подчеркнуть, что предложенная схема подсчета запасов обладает высокой производительностью и экономичностью, в особенности для крупных месторождений с большим количеством проб. Эти обстоятельства позволяют осуществлять подсчеты в нескольких вариантах, что необходимо для выбора оптимальных параметров кондиций, а также устранения случайных ошибок.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Саяпов, Данил Фагилович, 2008 год

1. Андерсен В. Базы данных Microsoft Access. Проблемы и решения: Практ. пособ. / Пер. с англ.— М.: Издательство ЭКОМ, 2001.— 384 с.

2. Бойко В.В. Проектирование баз данных информационных систем / В.В. Бойко, В.М. Савинков- М.: Изд-во «Финансы и статистика», 1989. 351 с.

3. Борзунов В.М. Разведка и промышленная оценка месторождений нерудных полезных ископаемых. М., Недра, 1982. 310 с.

4. Виллариал Б. Программирование Access 2002 в примерах: Учебно-справ. пособ. / Пер. с англ.— М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003. -496 с.

5. Временное руководство по содержанию, оформлению и порядку представления на государственную экспертизу технико-экономических обоснований (ТЭО) кондиций на минеральное сырьё. М: ГКЗ Министерство природных ресурсов Российской Федерации, 1997.

6. Глушаков С. В., Базы данных / С. В.Глушаков, Д. В. Ломотько. -М.: ООО «Издательство ACT», 2002. — 504 с.

7. Григорьев Ю.А., Банки данных: Учеб. для вузов / Ю.А. Григорьев, Г.И. Ревунков М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.

8. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ. -М.: Мир, 1991. 252 с.

9. Ершов В.В. Геология и разведка месторождений / В.В. Ершов, И.В. Еремин, Г.Б. Попова, Е.М. Тихомиров. М.: Недра, 1989.

10. Замай С.С. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем: Учеб. Пособие/ С.С. Замай, О.Э. Якубайлик. / Краснояр. гос. ун-т. Красноярск, 1998. 110 с.

11. Иванников А.Д. / Геоинформатика / А.Д. Иванников, В.П.Кулагин, А.Н.Тихонов, В.Я. Цветков. М: МАКС Пресс, 2001.-349 с.

12. Каждан А.Б. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Производство геологоразведочных работ. М.: Недра, 1985.

13. Капутин Ю. Е. Горные компьютерные технологии и геостатистика. С-Пб.: Издательство «Недра», 2002 - с 334,

14. Капутин Ю.Е., Информационные технологии планирования горных работ. С-Пб.: Издательство «Недра», 2004. - с 324,

15. Кириллов В.В. Структуризованный язык запросов (SQL). СПб.: ИТМО, 1994. - 80 с.

16. Коган И. Д. Подсчет запасов и геолого-промышленная оценка рудных месторождений / 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1974. - 304 с.

17. Методические рекомендации по технико-экономическому обоснованию кондиций для подсчёта запасов месторождений твёрдых полезных ископаемых (кроме углей и горючих сланцев). М: ГКЗ Министерство природных ресурсов Российской Федерации, 1999.

18. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Графические приложения. Сибай, 1957 г.

19. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том I. Текст отчета./ Южно-Уральское геологическое управление, Баймакская геологоразведочная партия; Долматов Г.К., Паклина Л.Г. Сибай, 1957.

20. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том II. Документационные материалы. Координаты, конструкции и описание разведочных выработок. Сибай, 1957 г.

21. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том IV. Документационные материалы. Журналы химических анализов. Сибай, 1957 г.

22. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том VI. Таблицы подсчета. Вычисление средних содержаний меди, цинка, серы, золота и серебра по сортам руд по скважинам. Сибай, 1957 г.

23. Подсчет запасов Сибайского колчеданного месторождения по состоянию на 1.01.1957 г. Том VIII. Таблицы подсчета. Сибай, 1957 г.

24. Прокофьев А. П. Практические методы подсчета запасов рудных месторождений. -М: Госгеолиздат, 1953. с 133.

25. Протокол №2236 заседания Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР от 13 мая 1958 г. г. Москва

26. Пушников А.Ю. Введение в системы управления базами данных. Часть 1. Реляционная модель данных: Учебное пособие / Изд-во Башкирского ун-та. Уфа, 1999.

27. Пушников А.Ю. Введение в системы управления базами данных. Часть 2. Нормальные формы отношений и транзакции: Учебное пособие / Изд-во Башкирского ун-та. Уфа, 1999.

28. Райордан Р. Основы реляционных баз данных / Пер, с англ. Н. Б. Желновой — М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2001.-384 с.

29. Роб П. Системы баз данных: проектирование, реализация и управление. 5-е изд., перераб. и доп.: Пер. с англ. - СПб.: Изд-во БХВ-Петербург, 2004. - 1040 с.

30. Саяпов Д. Ф. Использование блочной модели месторождения на стадии разработки проекта технико-экономического обоснования кондиций / Д. Ф. Саяпов // Известия вузов. Горный журнал.-2008.-№8.-С. 15-18.

31. Саяпов Д.Ф. Методика подсчета запасов рудного месторождения в горно-геологической информационной системе GEMS / Д.Ф. Саяпов // Материалы Уральской горнопромышленнойдекады г. Екатеринбург 14-23 апреля 2008 г. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008. - С. 55-56.

32. Смирнов В. И. Подсчет запасов месторождений полезных ископаемых / В. И. Смирнов, А.П. Прокофьев, В.М. Борзунов, А.И. Любимов, В.Е. Некипелов, Н.А. Плотников. М., Госгеолтехиздат, 1960. - с 701.

33. Смирнов В.И. Подсчет запасов минерального сырья. М.: Госгеолиздат, 1950. 343 с.

34. Хохряков B.C. Введение в геоинформатику горного производства: Учебное пособие / Под ред. B.C. Хохрякова. 2-е изд., переработанное и дополненное. - Екатеринбург: Издательство УГГТА, 2001.

35. Цикритизис Д., Лоховски Ф. Модели данных. М.: Финансы и статистика, 1985. - 344 с.

36. Шумилин. М.В. Бизнес в ресурсододобывающих отраслях. Справочник / М.В. Шумилин, В.А. Алискеров, М.Н. Денисов, В Л. Заверткин. М.: Издательство ООО «Недра-Бизневцент», 2002. - 142 с.

37. Microsoft Access 2002. Русская версия. Шаг за шагом: Практ. пособ. / Пер. с англ.— М.: Издательство ЭКОМ, 2002.—352 с.1. Г37

38. Volume I: Core: Gemcom for Windows. Version 98.01: User Manual / Gemcom Software International Inc, 1998.

39. Volume II: Exploration: Gemcom for Windows. Version 98.01: User Manual / Gemcom Software International Inc, 1998.

40. Volume III: Modelling: Gemcom for Windows. Version 98.01: User Manual / Gemcom Software International Inc, 1998.