Опыт использования ГИС K-MINE при моделировании и подсчете запасов для Новокриворожского и Валявкинского месторождений железистых кварцитов

А.Б. Кузьменко, главный геолог ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог»

Использование современных геоинформационных систем открывает широкие возможности для автоматизации работ, связанных с подсчетом запасов, технико-экономическим обоснованием кондиций и геолого-экономической оценкой запасов месторождений полезных ископаемых. Использования ГИС позволяет перевести на новый качественный уровень работы по подсчету запасов месторождений полезных ископаемых: повысить достоверность результатов оценок, снизить временные затраты на выполнение работ, систематизировать в едином информационном массиве разнородную информацию, что позволяет повысить ее понимание и т.д. Эти положения достигаются благодаря пространственному моделированию месторождений, что дает возможность выявлять и оперативно корректировать все неточности, содержащиеся в различных источниках.

Цель статьи - показать преимущества использования ГИС K-MINE при моделировании и подсчете запасов месторождений железистых кварцитов Кривбасса.

В качестве примера покажем особенности выполнения работ по моделированию и подсчету запасов для Новокриворожского и Валявкинского месторождений ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог».

Основным отличием работ по созданию моделей было то, что модель Новокриворожского месторождения создавалась для выполнения геолого-экономической оценки запасов по месторождению в связи с изменением кондиций на сырье, тогда как модель Валявкинского месторождения создавалась для выполнения задач по проектированию и отработке месторождения. То есть, для Новокриворожского месторождения выполнялся полный комплекс работ по моделированию, тогда как целью создания модели Валявкинского месторождения являлось создание погоризонтных планов в проектных контурах отработки и подсчета запасов для передачи ее в дальнейшее использование.

Выполнение работ по геолого-экономической оценке месторождения можно разбить на несколько этапов. Основным из них является создание трехмерной геологической модели.

Методика моделирования месторождений классическая и состоит из следующих этапов: сбор и анализ существующей геологической информации; проектирование структуры и наполнение данными базы геологических скважин; векторизация материалов по геологическим разрезам, уточнение контуров разновидностей по данным разведочных скважин; каркасное моделирование рудных тел; блочное моделирование и расчет качественных показателей, определение контуров распространения пород при изменении кондиций по содержанию полезного компонента; пересчет количественных и качественных показателей при изменении кондиций различными способами.

На первом этапе выполняется анализ первичных фондовых материалов, точность и достоверность информации о месторождении в различных источниках, и определяются приоритетные источники, которые станут основой для моделирования. Новокриворожское и Валявкинское месторождения находятся в эксплуатации уже более 50-ти лет. За это время на месторождениях было выполнено много работ по разведке (доразведке). При этом работы выполнялись различными организациями, о чем свидетельствуют значительные отличия в представлении и интерпретации этих данных. За основу для моделирования Новокриворожского месторождения железистых кварцитов был принят «Геологический отчет с подсчетом запасов железистых роговиков Новокриворожского месторождения Криворожского железорудного бассейна (I и II железистые горизонты)». Он включает в себя набор геологических разрезов, которые стали основой оконтуривания разновидностей, а также журналы бурения разведочных геологических скважин (детальной и эксплуатационной разведок), которые использовались для формирования БД, интерпретации данных разведки, корректировки и уточнения контуров разновидностей (рис. 1).

Моделирование месторождений было сопряжено с решением нескольких технических проблем. При формировании базы скважин возникли сложности из-за неполноты информации о координатах разведочных скважин, а также их пространственной геометрии. Информация о скважинах была внесена в базу данных в «две руки». Была выполнена комплексная проверка правильности ввода, анализ первичных данных на соответствие диапазонам по содержанию. Выполнена корректировка и расчет параметров качества руд по железу общему, проведена комплексная поверка интервалов опробования. Выполнен классический статистический анализ и выполнена окончательная заверка базы данных.

Рис. 1 - Модель Новокриворожского месторождения железистых кварцитов

Как выяснилось при моделировании, при построении проекций скважин на геологические разрезы, приведенные в отчете, не учитывалось падения шарнира в северном направлении, перпендикулярном линиям разрезов. То есть, сами разрезы в некоторых зонах оказались отстроенными несколько неверно. Для уточнения правильности построения и корректности модели, было принято решение корректировки и уточнения контактов разновидностей. При этом, учитывались не только данные по новым геологическим скважинам эксплуатационной разведки, но и пространственное расположение разведочных скважин относительно линий разрезов (рис. 2).

Рис. 2 - Скорректированный разрез с учетом пространственного расположения геологических скважин

Кроме информации о геологических скважинах, для уточнения модели использовались геологические разрезы по осям из фондовых материалов по разведке месторождения. Процесс корректировки разрезов значительно упростился за счет учета пространственной геометрии залежи и инструментария пространственного моделирования ГИС K-MINE. Кроме этого, выполнена корректировка контуров разновидностей руд на границе между фактическим контуром отработки и данными детальной разведки. Для уточнения контуров использовались данные опережающей эксплуатационной разведки и данные фактического блокового опробования при отработке запасов (рис.3).

Рис. 3 - Скорректированная модель месторождения

Использование достоверной модели Новокриворожского месторождения позволило быстро и точно выполнить подсчет запасов для разных бортовых содержаний железа (рис. 4). Для выделения интервалов с различным содержанием железа магнетитового использовались функции пространственного оконтуривания K-MINE, что позволило в несколько раз сократить общее время выполнения данной операции.

Далее по геологическим разрезам для выделенных бортов выполнялся подсчет запасов в проектных контурах карьера и их качество. Подсчет выполнялся с использованием метода вертикальных сечений, а также по данным каркасной модели. Для выделенных бортов сравнивались основные технико-экономические показатели отработки и на этих данных обоснованы кондиции для пересчета запасов на новое бортовое содержание.

Рис. 4 - Определение контуров подсчета запасов для разных бортовых содержаний железа

Далее на основании вновь принятых кондиций выполнялись работы по разбивке месторождения на геологические блоки. При этом геологические блоки были выделены как в проектных контурах отработки месторождения, так и вне контуров по глубины -430 м. Таким образом, при использовании ГИС K-MINE для моделирования Новокриворожского месторождения позволило:

• сократить временные затраты на обобщение и обработку первичных геологических данных;
• устранить неточности и невязки, возникшие при сведении информации из разных первоисточников;
• в сжатые сроки выполнить работы геолого-экономической оценки месторождения.

Моделирования Валявкинского месторождения железистых кварцитов выполнялось после Новокриворожского. Поэтому, для некоторых работ (разработка структуры и связей базы данных геологических скважин) использовались те же подходы и структуры. В базе данных геологических скважин использовались аналогичные справочники и настроечные параметры.

Для моделирования Валявкинского месторождения железистых кварцитов не выделялось основного источника информации, а одновременно использовалось несколько геологических отчетов, созданных в разное время, дополняющих друг друга. При этом, при компьютерном создании трехмерной модели использовались те же подходы и функции ГИС как и для Новокриворожского месторождения: наполнение и заверка базы скважин; векторизация и интеграция данных с геологических разрезов; каркасное и блочное моделирование рудных тел и пород вмещающей вскрыши; подсчет запасов в проектных контурах карьера.

Основными сложности, которые возникали во время выполнения работ по моделированию месторождения, были связанны с тем, что разведочные профили в северной части месторождения не параллельны (рис. 5). Это обстоятельство привело к небольшому увеличению времени необходимого на построение каркасной модели месторождения.

Рис. 5 - Непараллельное расположение разрезов при моделировании

По требованиям технического задания по данным каркасной модели выполнено создание блочной модели и проведены работы по интерполяционному расчету качественных показателей распределения железа магнетитового в пределах 4-го и 5-го железистых горизонтов (рис. 6). При моделировании качества использовались интерполяционные методы обратных расстояний в степени. Расчет выполнялся с целью проверки правильности построения модели.

На основании каркасной модели проведены работы по формированию набора погоризонтных геологических планов. При этом использовались функции трехмерного моделирования ГИС K-MINE. Работы по созданию набора погоризонтных геологических планов со структуризацией данных по разновидностям пород заняли буквально несколько минут.

Использование ГИС K-MINE для моделирования Валявкинского месторождения железистых кварцитов позволило:

• сократить временные затраты на обобщение и обработку первичных геологических данных;
• устранить неточности и невязки, возникшие при сведении информации из разных первоисточников;
• создать геологическую модель, которая может быть использована в задачах проектирования и перспективного планирования горных работ.

Рис. 6 - Расчет качества для блочной модели для рудного тела 4-го железистого горизонта