Использование ГИС K-MINE на ОАО «Комсомольское рудоуправление»

Волкова А.В. главный геолог, ОАО «Комсомольское рудоуправление», пгт. Комсомольское, Украина

В настоящее время специалисты (геологи, маркшейдера, горные и др. инженеры) горнодобывающих предприятий активно используют программное обеспечение для решения задач оперативного учета полезных ископаемых, а также планирования горных и эксплуатационно-разведочных работ. По функциональному наполнению, имея много общего с традиционными ГИС, эти системы отличаются рядом особенностей, главными из которых являются: изначальная ориентировка на решение 3D-задач в связи с трехмерностью пространственного размещения геологических показателей месторождения; применение широкого комплекса методов математической статистики для описания строения и моделирования залежей; возможность оперативного доступа к разнородным данным и обмена информацией между отделами; необходимость автоматизированного создания пакета графической документации (многослойных детальных карт, планов и разрезов различных масштабов); наличие модулей или подсистем решения специальных технологических задач (от подсчета объемов и запасов до календарного планирования и оптимизации добычи).

Как показывает опыт применения современных геоинформационных систем, стоимость приобретения и сложность освоения зарубежных программных продуктов продолжают оставаться достаточно высокими. Кроме этого, отечественные ГИС- технологии предоставляют возможность интегрировать в единую информационную среду алгоритмы решения многих прикладных задач, что позволяет создавать технически-ориентированную автоматизированную систему для каждого конкретного предприятия на базе единого программного продукта. К тому же, отечественные разработки существенно ориентированы на национальные ГОСТы и стандарты, что способствует их лучшей адаптируемости в условиях действующего предприятия. Именно поэтому, одно из крупнейших предприятий Украины по добыче флюсового известняка - ОАО «Комсомольское Рудоуправление» в 2006 г. остановило свой выбор на геоинформационной системе K-MINE.

ОАО «Комсомольское рудоуправление» расположено на территории Старобешевского района Донецкой области. В настоящее время в состав рудоуправления входят три действующих карьера: Северный, Южный и Жеголевский. Предприятие специализируется на добыче и переработке флюсовых известняков Каракубского месторождения.

Каракубское месторождение флюсовых известняков приурочено к отложениям турнейского и визейского ярусов нижнего карбона. В основании промышленной толщи, включающей горизонты С1tс, С1td и С1vb+с, залегают некондиционные известняки и аргиллиты горизонтов С1tа, С1tb, подстилаемые осадочно-вулканогенными отложениями девона и гранитоидами докембрия.

Промышленная толща разделена на две части пачкой некондиционных известняков горизонта С1vа мощностью 6 м и перекрыта кремнистыми известняками горизонта С1vd мощностью 35-45 м.
На размытой поверхности карбона, в пределах всего месторождения залегают палеогеновые глины с обломками кремнистых и карбонатных пород мощностью от 0-70 м, реже до 100 м, перекрываемые четвертичными песками и суглинками мощностью 2-15 м.

Геологическое строение месторождения характеризуется субширотным простиранием с падением пород на северо-восток, северо-запад под углами 10-12°, реже 20-40°. Моноклинальное залегание пород осложнено пликативными структурами более высокого порядка и сетью разрывных нарушений, обусловивших блоковое строение месторождения.

В пределах месторождения широко развит карст: внешний - в виде воронок глубиной до 70 м (реже 100 м), внутренний - в виде каверн, пещер и полостей неправильной формы. Все карстовые образования, как правило, заполнены бурыми глинами с обломками кремней и карбонатных пород. Внутренняя закарстованность составляет 6,9-45,6 %.

При внедрении программного продукта K-MINE были учтены специфика горно-геологических условий отработки месторождения, а также требования инструкции по геологическому обслуживанию ОАО «Комсомольское рудоуправление». Геоинформационная система имеет модульную структуру выполнения операций, использует системы управления базами данных, выполняет объемное моделирование геологического строения месторождения, имеет функции перевода растровой информации в векторный формат и полностью автоматизирует графические операции и расчеты, связанные с ними, учитывает требования к содержанию и оформлению выходной графической информации [1].

Процесс внедрения геоинформационной системы начался с установки программного обеспечения в геологическом, маркшейдерском и техническом отделе управления. Параллельно с обучением пользователей работе в ГИС проводилось сканирование исходных материалов для векторизации графических данных (планы, разрезы).

Затем, непосредственно в ГИС K-MINE был создан картографический банк данных по месторождению. То есть были проведены сбор, обработка, обобщение и анализ данных эксплуатации и разведки за весь период отработки месторождения. Вся совокупность информации была объединена и структурирована в семантические, метрические и служебные базы данных, на основе которых в информационном пространстве были отстроены разведочные выработки и геологические разрезы по действующим трем карьерам (рис. 1).

При этом также проводилась векторизация и оцифровка данных по планам и разрезам, а также их корректировка в связи с уточнением координатной привязки объектов в пространстве и пополнением данными эксплуатации. Следует отметить, что уже на данном этапе внедрения ГИС довольно часто обнаруживались и устранялись ошибки и неточности построения и оконтуривания объектов, выполненные ранее (рис. 2).

Рис. 1 - Разведочные скважины Северного, Жеголевского и Южного карьеров

Рис. 2 - Выявление погрешностей вынесения проекций скважин на геологический разрез

Учитывая особенности строения месторождения (горизонтальное залегание пластов и закарстованность) геологический модуль программы был пополнен некоторыми специфическими задачами для построения вертикальных разрезов с моноклинальным залеганием пород и решения задач оперативного учета погашенных запасов (рис. 3).

Рис. 3 - Построение геологических разрезов в пространстве с помощью K-MINE

Следующей задачей было построение цифровой модели месторождения с учетом геологических и горнотехнических условий. По Северному участку была создана каркасная и блочная модели месторождения. Параллельно выполнено моделирование поверхности карьера, отвалов, проектного контура карьера (рис.4). Состояние этих моделей в текущем режиме пополняется маркшейдерской и геологической службами рудоуправления. С помощью этих моделей также решаются задачи текущего и перспективного планирования ведения горных работ и отвалообразования (рис. 5).

Учитывая, что современные горные предприятия являются сложными природно-техногенными системами, характеризующимися большим количеством компонентов и связей между ними, эффективное управление и планирование работ зачастую является трудновыполнимой задачей. ГИС K-MINE существенно ускоряет и облегчает этот процесс.

Рис. 4 - Совмещенная модель геологических разрезов и каркасной модели проектного контура карьера

Рис. 5 - Календарное планирование горных работ и отвалообразования

Специалистами предприятия с помощью системы ежедневно решается целый комплекс задач: создание единой базы съемок по всем участкам месторождения; обработка данных тахеометрической съемки; подсчет объемов выемки и транспортирования горной массы, погашенных запасов; определение и учет потерь и засорения полезного ископаемого; подсчет остатков взорванной горной массы по карьеру; ведение установленной геологической документации; своевременный учет состояния и движения запасов полезных ископаемых; расчет подготовленных и готовых к выемке запасов; расчет акта маркшейдерского замера; планирование развития транспортных коммуникаций, подготовка ситуационных и рабочих планов, а также другой квартальной, полугодовой и годовой отчетной документации [2].

С помощью модуля маркшейдерского обеспечения специалистами рудоуправления также выполняется обработка данных геодезических работ прилегающих территорий, проведенных для нужд пгт. Комсомольское.

На основе созданной в ГИС K-MINE геологической модели была проведена геолого-экономическая переоценка запасов флюсовых известняков Северного участка Каракубского месторождения в современных геолого-экономических условиях [3, 4]. При этом выполнено следующее:

• анализ и обобщение материалов геологоразведочных работ по участку;
• анализ и проверка базы данных;
• сопоставление и корректирование геологической и маркшейдерской информации в ГИС K-MINE;
• оценка качества флюсовых известняков согласно действующим требованиям металлургической промышленности;
• уточнение границ распространения карста, расчет фактического коэффициента закарстованности полезного ископаемого (рис. 6);
• создание цифровой модели Северного участка месторождения;
• подсчет запасов флюсовых известняков методом вертикальных сечений и на основе блочной модели месторождения, созданной в ГИС K-MINE, а также сравнение результатов подсчета данными методами;

Рис. 6 - Уточнение контуров распространения карста по Северному участку

• сопоставление данных разведки и разработки и анализ причин их расхождения;
• составление ТЭО в современных геолого-экономических условиях.

Использование геоинформационной системы K-MINE на ОАО «Комсомольское рудоуправление» позволило: повысить точность представления геологических и маркшейдерских данных за счет использования единой базы по всем участкам месторождения; повысить точность расчетов при решении технологических задач; оптимизировать планирование горных работ; ускорить процесс создания оперативной и отчетной текстовой и графической документации.

Применение ГИС-технологий на предприятиях горнорудной промышленности в настоящее время является одним из показателей экономической стабильности работы, готовности к сотрудничеству, новшествам, передовым технологиям, развитию и совершенствованию.

Литература:

1. Инструкция по геологическому обслуживанию ОАО «Комсомольское рудоуправление». Разработана КО УкрГГРИ и ОАО «Комсомольское рудоуправление». Согласована Государственной инспекцией по надзору за охраной недр, геолого-маркшейдерскими работами и переработкой полезных ископаемых Донецкой области. Утверждена ОАО «Комсомольское рудоуправление» 01.11.2007 г.
2. Инструкция по определению, учету и нормированию потерь известняков при добыче на карьерах ОАО «Комсомольское рудоуправление». Разработана КО УкрГГРИ и ОАО «Комсомольское рудоуправление». Согласована Государственной инспекцией по надзору за охраной недр, геолого-маркшейдерскими работами и переработкой полезных ископаемых Донецкой области. Утверждена ОАО «Комсомольское рудоуправление» 01.11.2007 г.
3. Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям карбонатных пород. Утверждена ГКЗ СССР 31.12.1982 г.