Опыт использования ГИС K-MINE при моделировании месторождений урановых руд на примере Новоконстантиновского месторождения

Разин Д.В., главный инженер ГП «Дирекция»
А.Т. Юзленко, главный геолог ГП «Дирекция».

Геоинформационные системы получили широкое применение при моделировании месторождений полезных ископаемых. Их использование позволяет уточнить и консолидировать различную информацию о месторождении (геологическую, геофизическую, горнотехническую и пр.) в единый информационный массив. Использование единых данных упрощает процесс ее обработки и анализа при дальнейшем использовании в технологических и производственных задачах. Наличие модели в дальнейшем открывает широкие возможности для автоматизации решения задач проектирования объектов, планирования горных работ, а также оперативного учета по добыче и погашению запасов месторождения.

В статье рассматриваются вопросы формирования трехмерной геологической модели Новоконстантиновского месторождения урановых руд с применением геоинформационной системы K-MINE. Все процессы моделирования, можно разделить на несколько основных категорий: разработка структуры и заполнения базы данных скважин, внесение информации с геологических разрезов и планов и ее корректировка на основании данных эксплуатационной разведки, трехмерное каркасное моделирование геометрии рудных тел на основании интерпретированной информации по скважинам, тектонических нарушений и данных эксплуатационной разведки, блочное моделирование и расчеты качественных показателей распределения содержания полезного компонента в модели с применением интерполяционных методов и аппарата геостатистики.

На начальным этапе был выполнен анализ всей имеющейся информации о Новоконстантиновском месторождении и выбраны данные, которые будут использоваться для расчетов. При этом, были проанализированы все фондовые материалы по месторождению (журналы геологических скважин, набор графических материалов - разрезов, планов, детальное описание тектонических нарушений и т.д.).

Новоконстантиновское месторождение имеет достаточно сложное геологическое строение. Зоны оруденения небольшие по объему, имеют линзовидную форму и вытянуты в меридиональном направлении вдоль линий основных тектонических разломов. Для Новоконстантиновского месторождения количество скважин превышало полторы тысячи, глубина отдельных скважин превышала полтора километра. Большинство скважин детальной разведки пробурены в крест протиранию месторождения.

Для дальнейшего моделирования месторождения использовалась классическая технология твердотельного моделирования, принятая в ГИС K-MINE. Важным этапом в создании модели было проектирование правильной и полной структуры базы (рис. 1). Стандартный подход, который предусматривает использованием вычисляемых полей, при работе с базой данных таких размером негативно сказался бы на скорости работы. Что бы исключить эту проблему в структуре базы данных были созданы несколько программных триггеров, которые заменили по своим функциям вычисляемые поля, но при этом их использование не сказалось на скорости работы базы данных.

Рис. 1 - Структура базы данных

После создание структуры базы данных и формирования связей полей, выполнен анализ пород, составляющих месторождение, заполнены основные справочники и внесены данные по стратиграфии, геологическому опробованию, а также пространственной геометрии для всех разведочных скважины на месторождении (рис. 2).

Для повышения точности и надежности ввод всех геологических данных по скважинам выполнялся в «две руки». После ввода данных было выполнено сравнение данных, выявлены и скорректированы основные ошибки, связанные с механическими неточностями ввода, выявлены и скорректированы ураганные пробы, проведена заверка базы. Для базы выполнен классический статистический анализ показателей содержания полезного компонента в рудных телах и выявлен закон о крайней неравномерности его пространственного распределения.

Рис. 2 - Данные по разведочным скважинам

Параллельно работам по наполнению базы геологических скважин, выполнялось сканирование, калибровка и векторизация данных с геологических разрезов и погоризонтных планов. Основное внимание уделялось точности нанесения контуров рудных тел, количество которых составляет несколько сотен, и линиям геологических контактов, определяющих границы тектонических нарушений. Все эти данные корректировались по данным разведочных скважин. Графические данные также прошли комплексную заверку, после чего были выставлены по координатам в трехмерном пространстве ГИС.

Следующим этапом было создание каркасных моделей основных тектонических разломов, а также всех рудных тел месторождения по данным геологических разрезов и планов, их условное разделение на группы и категории и повторная корректировка каркасов по данным разведочных геологических скважин (рис 3).

Рис. 3 - Корректировка каркасных моделей по данным разведочных геологических скважин

После создания базовых каркасов выполнялась корректировка полученной модели по данным эксплуатационной разведка на тех горизонтах, где ведется отработка. На основании каркасной модели была создана блочная модель месторождения (с размером элементарного блока 5х5х2 м). На основании выполненного статистического анализа проб, и выбранного закона распределения выполнен расчет качественных показателей по данным опробования методам обратных расстояний в степени с учетом ограничивающих контуров каркасных моделей (рис. 4).

Таким образом была подготовлена геологическая качественная модель месторождения, которая может быть использована в задачах оперативного учета, планирования и проектирования горных работ.

Кроме геологической информации модель была дополнена информацией о проектных погоризонтных планах горных выработок, текущем положении горных выработок на действующих горизонтах шахты, проекте строительства промплощадки, а также современном состоянии промплощадки, полученном и уточненном по результатам геодезической съемки территории (рис. 5).

Рис. 4 - Расчет качества для блочной модели

Рис. 5 - Модель месторождения совмещенная с поверхностью и моделью подземных шахтных выработок

Создание модели месторождения позволило в полном объеме использовать геоинформационную систему K-MINE при создании геологической модели Новоконстантиновского месторождения урановых руд.

В ближайшей перспективе рассматривается вопрос о возможности создания детальной модели тектонических нарушений по месторождению. Создание такой модели требует внесение в базу данных о тектонике по скважинам. В результате будет реализована возможность повысить качество проектирования горных и буровзрывных работ, а также уточнить простирание рудных залежей на глубоких горизонтах.