Современные подходы создания геологических моделей для успешного прохождения государственной экспертизы утверждения запасов

Мальцев Е.Н. гл. спец.
НИИПИ ТОМС (Санкт-Петербург)

Главное преимущество современных методов компьютерного моделирование по сравнению с традиционными методами ручного подсчёта запасов состоит в том, что они позволяют количественно оценить пространственную изменчивость границ рудных тел и содержаний в них металлов. При создании модели минеральных ресурсов и запасов месторождения геолог имеет дело с вероятностной информацией так как располагает относительно редкими фактическими данными качественной характеристики руды в точках опробования разведочных выработок, а пространство между точками опробования является предметом прогнозирования и неопределенности. Задача создания простой и понятной технологии блочного моделирования позволяющей воспроизводить исходные фактические статистические параметры (среднее, дисперсию, разброс значений) содержаний и достигать совпадения с реальными значениями в точках опробования является весьма актуальной, которая благодаря технологии последовательного индикаторного моделирования достаточно оперативно и точно решается без надуманных сложностей геостатистики и математических формул, а за счет здравого геологического смысла. Данной тематике будут посвящены отдельные исследования с целью предложить альтернативные подходы и решения создания моделей методами последовательного индикаторного моделирования.

В настоящей   статье, «здесь и сейчас», предлагается рассмотреть проблемы геометрического моделирования как совокупности операций и процедур, для формирования геометризованных запасов месторождения, а также излагаются некоторые соображения, возникшие в суровой реальности недропользования в России вызванной следующими основными факторами и особенностями отечественной методики оценки запасов месторождений. 

1. Согласно требованиям ГКЗ, компьютерное моделирование может применяться при подсчете запасов, но только при условии, что подсчет запасов методами блочного моделирования заверяется данными традиционного геометрического подсчета, который опирается на результаты выделения рудных интервалов с учетом бортового содержания в пробе по данным геологической документации и опробования. При использовании метода геометризации запасов по результатам выделения рудных интервалов обычно создаются контуры рудных тел, затем по ним геометризуются запасы для каждого варианта бортового содержания и в пределах этого пространства оценивается средневзвешенное на мощность проб содержание металла. Такой метод геометризации при необходимости оценки запасов руды по нескольким вариантам бортового содержания является достаточно точным, но очень трудоемким. С точки зрения затрат труда и скорости выполнения подсчета запасов, блочное моделирование имеет значительное преимущество в сравнении с геометрическим, и прежде всего, при повариантных подсчетах. Однако, практика применения методов блочного моделирования показывает, что из-за различия в принципах оценки отмечаются незначительные расхождения с данными подсчета традиционными способами. Соответственно, сходством общих цифр результатов блочного моделирования и данных традиционного ручного счета, а также адекватностью отображения их положения в пространстве и определяют, в конечном итоге, качество выполненной модели. Несомненно, представляемые на экспертизу в ГКЗ модели неудовлетворительного качества, разработанные на устаревших преставлениях о методах моделирования, либо на очевидных ошибках, допущенных в процессе моделирования ограничивают и создают сложности применения блочного моделирования в России и формируют предвзятое отношение к данной методике отдельных экспертов и контролирующих органов. Справедливости ради отметим, что ГКЗ делает определенные шаги и работает над методическими рекомендациями по применению блочного моделирования для подсчета запасов, но до массового рассмотрения кондиций и утверждения запасов по данным блочных моделей еще далеко. 

2. Нынешнее состояние недропользования в России можно оценить, как кризисное и находящееся в поиске дальнейшего пути развития. В связи с этим, специалистам-геологам приходится разрабатывать новые методы геометрического моделирования, позволяющие сделать процесс менее трудоемким за счет того, что алгоритмы решений соответствующие требованиям традиционного геометрического подсчета эффективно реализуются в зарубежных горно-геологических системах (DATAMINE, MICROMINE и др.) и отечественных программах (DIGIMINE, MINEFRAME), что позволяет предоставлять материалы ТЭО кондиций и подсчета запасов в соответствии с традиционными требованиями ГКЗ. Зачастую под компьютерным моделированием понимают создание блочной модели и подсчет запасов с ее использованием. Однако компьютерное моделирование не замыкается на блочной модели. По сути, в горно-геологических системах предлагается мощный инструмент, обеспечивающий не только быстрое и точное выполнение всех процедур ручного подсчета, но и, главное, трехмерность построений объемных геологических и подсчетных моделей с широкими возможностями многовариантности выделения рудных интервалов, увязке контуров, не говоря уже о мощных возможностях визуализации в 3D пространстве и возможностях формирования качественных графических материалов, в том числе и отвечающих традиционным требованиям ГКЗ.

В свете обозначенных проблем и отмеченных особенностей прохождения процедуры государственной экспертизы утверждения запасов, автором статьи предлагаются некоторые усовершенствования традиционного геометрического подсчета запасов, благодаря современным технологиям трехмерного моделирования.

Важно понимать, что выполнение геометрического моделирования определяется двумя основными взаимосвязанными составляющими этого процесса – аналитической и геометрической.

В основе аналитической составляющей можно выделить следующие основные функциональные блоки обработки данных опробования определяющие последующие геометрию, объемы и пространственное положение рудных запасов в составе качественно выполненной геологической модели: 

1. Автоматический поиск и индикация ошибок ввода данных опробования. При создании базы данных опробования выполняется ряд проверок, предохраняющих базу данных от некорректной информации. 

2. Расчет рудных интервалов по заданным кондициям по алгоритму соответствующему методике ГКЗ и представление в традиционном виде таких подсчетных таблиц как «Расчет кондиционных интервалов по выработкам», «Расчёт мощностей, КР и средних содержаний по сечениям», «Подсчёт запасов по блокам». 

3. Вычисление горизонтальной и истинной мощности, а также контроль выполненных вычислений графическим способом путем построения горизонтальных стрингов, являющихся эквивалентом горизонтальной мощности рудного сечения и автоматический расчет их длины. 

4. Автоматический расчет коэффициента рудоносности по каждому рудному сечению, линии, блоку после построения каркасных моделей. 

5. Статистический анализ параметров кондиций для повариантного подсчета запасов. Для выполнения такой задачи при помощи значений "От", "До" и "Шаг" задается диапазон бортовых содержаний, диапазон минимальных рудных мощностей и диапазон максимально допустимых мощностей безрудных прослоев которые необходимо перебрать в процессе расчетов и выдать в табличной форме результаты расчета по каждому варианту параметров кондиций, которые могут быть наглядно проанализированы, например, с помощью гистограмм (рис. 1 а, б.) 

На рис. 1 видно, что для классов мощности 3,0-4,0 м относительная доля суммарного метрограмма, как эквивалента запасов металла, преобладает над аналогичными показателями для других классов мощности и наиболее оптимальным параметром минимальной рудной мощности следует принять значение 4 метра.

  1. В основе геометрической составляющей можно выделить следующие основные функциональные блоки обработки данных которые непосредственно формируют геометрию, объемы и пространственное положение рудных запасов: 

  2. 1. Вычисление объемов каркасов. Несомненно, возможности компьютерных горно-геологических систем для оценки объемов, обладают громадным преимуществом по сравнению с традиционными методами.

  3. 2. Визуализация в 3D пространстве (трехмерная визуализация любых данных с выноской значений, раскраской, штриховкой, графиками, а также просмотр всех данных в плоскости как в плане, так и в разрезе). Полное управление трехмерной средой по всем осям, включая поворот, приближение и перемещение. 

  4. 3. Полуавтоматический способ построения кровли (висячего бока) и подошвы (лежачего бока) рудных тел по заданным вариантам кондиций реализуемый благодаря методу радиальных базисных функций РБФ условно названный здесь как метод вложенных поверхностей. Радиальные базисные функции представляют собой набор жестких методов интерполяции благодаря чему поверхность, построенная с использованием этих функций, будет проходить через все фактические опорные точки. Кроме того, с помощью метода РБФ можно успешно создавать «предсказанные» точки и поверхности экстраполяции на все заданное пространство модели, расширив область распространения исходных опорных точек. После построения неограниченной поверхности пласта ее можно автоматически ограничить до площади, определенной в файле стрингов по контуру подсчетных запасов. Причем имеется возможность полуавтоматически зафиксировать положение экстрополяционных точек в 3D пространстве таким образом, чтобы оно соответствовало с одной стороны заданному значению минимально допустимой рудной мощности, а с другой стороны - выклинивание рудного тела по простиранию и падению произвести на половину расстояния между разведочными линиями. Общее направление и падение рудного тела при экстраполяции сохраняется автоматически. Интерпретация по разрезам (в скважинах) и плану поверхности (в канавах) увязывается автоматически с тем, чтобы контура по разрезам и планам не противоречили друг другу. Вложенность поверхностей и каркасов вариантов бортовых содержаний сохраняется благодаря тому, что используется одинаковое определения треугольников триангуляции (содержащих записи с идентификаторами для трех точек в каждом треугольнике) для всех вариантов, а координаты точек триангуляции пересчитываются в соответствии с границами интервалов рудных сечений. При необходимости полученные поверхности кровли и подошвы объединяются, образуя общую замкнутую объемную модель (солид).

  5.  Применение метода вложенных поверхностей для построения каркасов рудных тел, помимо указанных выше преимуществ над ручным оконтуриванием, делает процесс интерполяции и особенно экстраполяции по настоящему трехмерным, так как РБФ учитывает все точки участвующие в построении, а не только те несколько точек, которые в каждом в конкретном разрезе оконтуриваются классическим способом вручную при создании замкнутых стрингов по разрезам. Следует также учитывать, что для ряда месторождений определенного типа (например, осадочных) построение каркасных моделей рудных тел традиционными замкнутыми стрингами может привести к серьёзным ошибкам как в морфологии рудных тел, так и в значениях полученных объёмов руды.

    Несомненным достоинством применения метода вложенных поверхностей отмечаем полноценный учет кондиционных показателей - минимальная мощность рудного тела и максимальная мощность прослоев пустых пород при том, что полноценный учет этих показателей при блочном моделировании практически невозможен.

    На начальном этапе освоения, метод вложенных поверхностей может показаться достаточно сложным по сравнению с классическим способом построения каркасов по стрингам оконтуренным вручную. Однако тут возникает вопрос - есть ли необходимость создавать полную вложенную модель месторождения с точностью до каждого входящего в нее мелкого рудного тела? Необходимо понимать, что структура распределение запасов руды по рудным телам, как правило, указывает на то, что наибольшая часть выходного продукта (запасов металла) получается из меньшей части входных ресурсов (количество выделенных рудных тел).  Проанализировав опыт выполненных работ и другие источники информации по целому ряду золоторудных месторождений возникает вывод, что основная доля запасов сосредоточена преимущественно в нескольких наиболее крупных телах количеством от 2-х до 5-ти, редко более 10. Поэтому является допустимым выполнение повариантного подсчета запасов путем построения вложенной каркасной модели не для всего большого количества мелких тел, а для нескольких рудных тел наиболее представительных по количеству запасов. Для мелких же рудных тел при необходимости предлагается использовать менее трудоемкие, но менее точные методы подсчета запасов – блочное моделирование, подсчет с коэффициентом рудоносности и др.

    Долевое (в процентах от общих запасов руды) распределение запасов руды по рудным телам на примере нескольких месторождений проиллюстрированы на рис.2.

  6. Рис.2.  Сектор круга соответствует относительной величине запасов в отдельно взятом рудном теле (каркасе).
    Рис.2. Сектор круга соответствует относительной величине запасов в отдельно взятом рудном теле (каркасе).

 

  1. Геологическая модель ресурсов и запасов – это динамическая система, эффективность которой определяется адекватностью применяемых методик и подходов. Специалист-геолог с высокой мерой квалификации и ответственности определяет сам допустимый баланс между достоверностью модели, эффективностью ее использования и трудозатратами на ее создание, а не должен жестко подчиняться требованиям государственной экспертизы. Данная статья - это некая «информационная вербальная модель» - краткое и несколько упрощенное представление определенных суждений и взглядов с целью сохранения информации и для обмена опытом. Несомненно, будет интересна также и другая точка зрения по вопросам, затрагиваемым в данной статье.

 

Об авторе


-0+0
Просмотров статьи: 868, комментариев: 21       

Комментарии, отзывы, предложения

ABCD, 30.08.18 10:05:57 — Мальцеву

За рубежом и в РФ, при оценке месторождений для биржевых целей, обычно делают независимый аудит блочных моделей. К сожалению авторитетных и высоко-квалифицированных специалистов в нашей стране, кто может сделать такой аудит, не больше десятка.Отсюда и недоверия ФБУ ГКЗ к блочным моделям. Чтобы появилось больше таких спецов необходимы постоянные курсы повышения квалификации, но лекторов для них в РФ нет!

СНС, 30.08.18 11:11:17 — савиных м.и., 30.08.18

Неподтверждения Маракана, Наталки и др. - это уже после Сталина (не к ночи будет помянут). При Сталине неподтверждений не было. Его наследие: "лучше перебдеть, чем недобдеть": стадийность геологических работ и согласований. Это затягивало сроки работ и было экономически невыгодно, но зато было разделение ответственности и перестраховка.

- поиски и оценка

- предварительная разведка

- детальная разведка

- доразведка

- эксплуатационная разведка

На каждую стадию согласованный проект, после работы отчет, рассмотрение на комиссии, общее решение, надо ли дальше...

В других странах этого не было и разведка шла быстрее. Можно сравнить Аляску и Чукотку. Аляска давно уже работала, а у нас на Чукотке боялись согласовать разведку, вдруг нет золота? Кто ответит? Потому открыли золото на Чукотке уже в позднее советское время.

Сегодня сталинская волокита тоже дорого обходится. Мальцев хорошо написал: "Специалист-геолог с высокой мерой квалификации и ответственности определяет сам допустимый баланс между достоверностью модели, эффективностью ее использования и трудозатратами на ее создание, а не должен жестко подчиняться требованиям государственной экспертизы."

савиных м.и., 30.08.18 11:17:23 — СНС-у

В наше время о неподтверждении запасов я писал в Роснедра и мне ответил оттуда меланхолично чиновник Д. Храмов: -Бывает...

Сейчас он зам. в Министерстве.

Андрей, 30.08.18 12:32:59 — СНС

Считалось, что на Чукотке олово и золото несовместимы, из-за этого и денег не давали на поиски золота.

Мальцев, 30.08.18 12:51:45 — ABCD

Нужно сразу разделить два совершенно разных понятия:

Высоко-квалифицированных специалистов в нашей стране – достаточно ( в одном только Питере могу насчитать больше 10 )

А вот специалистов «авторитетных для биржевых целей» действительно мало, потому что для биржевых целей нужен ярлык «Компетентный специалист», который очень сложно получить простому отечественному геологу. А это уже совсем другая история, где свою не лучшую роль также играет ГКЗ

Владимир, 01.09.18 21:48:29 — савиных м.и.,

Думаю, у нас со сменой общественной формации, когда запасы будут интересовать только ХОЗЯИНА месторождения, положение будет меняться.

-------------------

открываем закон о недрах и читаем про хозяина месторождений, Статья 1.2. :) не устраивает местное уложение можете попробовать в африке у негров права покачать на право собственности на месторождения:)

Владимир, 01.09.18 21:56:39 — Мальцев Е.Н. гл. спец.

прям бальзам на душу, жив таки курилка ГКЗ, сто лет ему в путь и не меняться:) жалко люди не вечны, понаползет со временем геолухов...

владидимиру, 02.09.18 05:29:43 — савиных

Я много раз сталкивался с необходимостью после ГКЗ проводить оперативные перерасчеты запасов для владельца: драги, действующие рудники и т.д. Тут уже никто не мешает. А богатства недр всегда будут принадлежать народу!

Народ, 02.09.18 05:44:49 — владидимиру, 02.09.18

Удалено, следите за темой.

Владимир, 02.09.18 12:05:07 — савиных м.и.

я вас наверно удивлю, но такие перерасчеты основная работа для геолога любой добычной компашки, списание/приращение запасов по мере отработки/доразведки, утверждение нормативов потерь итд итп, по опыту проблемы с этим возникают только у реальных геолухов, которые в теме ни ухом ни рылом.

а про недра у народа вы немного погорячились, советскую власть кончили, сейчас оне у государства, со всеми вытекающими... ладно хоть пока осколок учёта и контроля ПИ под спецами фунциклирует.

Мальцев, 03.09.18 09:36:23 — Владимиру

Пролить бальзам на душу тоже дело хорошее, но не совсем с этой целью :) написана статья. А для того чтобы облегчить (благодаря современным технологиям), жизнь геологам которым к сожалению приходиться работать на два фронта, чтобы а) удовлетворять все требования госучета и б) как вы сами правильно заметили оперативно выполнять « перерасчеты, списание/приращение запасов по мере отработки/доразведки, утверждение нормативов потерь итд итп,»

А если удастся то и убедить кого-то, что «Специалист-геолог с высокой мерой квалификации и ответственности определяет сам допустимый баланс между достоверностью модели, эффективностью ее использования и трудозатратами на ее создание, а не должен жестко подчиняться требованиям государственной экспертизы»

Читатель, 03.09.18 10:56:40 — Автору

Сложновато написано. Например, как понять: "автором статьи предлагаются некоторые усовершенствования традиционного геометрического подсчета запасов, благодаря современным технологиям трехмерного моделирования."

Традиционный метод, это ручной что-ли? Его усовершенствовать?

Может быть не "благодаря", а с применением"?

Уточните, пожалуйста, что вы предлагаете?

Мальцев, 03.09.18 15:09:52 — Читателю

Формулировки «благодаря» или «с применением» в данном контексте сути не меняют. Лучше даже так сказать - и «благодаря» и «с применением» .

Писать старался попроще, но могу конечно что-то уточнить и попроще, если уточните что нужно уточнить

Традиционный метод - это полигонально-средневзвешенный подсчет, который много лет назад выполнялся вручную (почему так и назван), однако теперь, при сохранении всех математических алгоритмов ручного счета, но уже «благодаря» и «с применением» тоже Екселя ( среднее содержание в блоке) и Автокада (площадь и объем блока) стал не совсем РУЧНЫМ. Однако усовершенствования отнюдь не ограничиваются возможностями Екселя и Автокада.

Читатель, 04.09.18 16:14:19 — Автору

Спасибо. А ваши усовершенствования в чем конкретно заключаются? Какую программу дополнительную надо использовать кроме Exel и Автокада?

Мальцев, 04.09.18 17:16:10 — Читателю

В статье некоторые основные из программ указаны

2. ...... алгоритмы решений соответствующие требованиям традиционного геометрического подсчета эффективно реализуются в зарубежных горно-геологических системах (DATAMINE, MICROMINE и др.) и отечественных программах (DIGIMINE, MINEFRAME)

СНС, 05.09.18 07:00:39 — Мальцеву

К администрации сайта обратился Чингис, 30.08.18 — Админ

Добрый день!

Будут ли какие-то обзорные материалы по горно-геологическому программному обеспечению? Видел ранее на сайте и в сети разрозненные статьи об отдельных программах, больше рекламного типа, а такого, чтоб обзор и сравнение по ряду характеристик, и удобство применительно к россыпной золотодобыче, не было нигде. Особенно интересует совместимость (экспорт/импорт) с другими программами (типа популярной у старателей Автокад), возможность работы в WGS-84, МСК-03 и СК-42, удобство печати и визуализация.

Возможно, вы знаете проблему достаточно полно, чтобы сделать такой обзор?

Мальцев, 05.09.18 16:08:06 — СНС

Не знаю, как бы так аккуратно ответить, чтоб никого не обидеть, поскольку считаю, что программы типа Micromine (которой в основном пользуюсь) конечно же удовлетворят все потребности россыпной золотодобычи ( в том числе и экспорт/импорт с Автокадом и пересчет координат и удобство печати и визуализация ), но огромная часть возможностей Micromine вряд ли будет использована для задач россыпной золотодобычи. При стоимости лицензии Micromine порядка миллиона рублей трудно поверить, что в ближайшее время старательские геологи начнут использовать программами типа Micromine, при том что существуют «условно бесплатные» Автокад, Surfer, Mapinfo и другие программы, позволяющие «дешево» и быстро выполнять 2D-построения в координатной среде. Более того, Surfer, по моему опыту, создает за счет использования гридов псевдотрехмерные модели, используемые, например, для подсчета объемов или для визуализации в 3D. Но если все же есть какие-то финансовые возможности - неплохой альтернативой дорогим системам типа Micromine, считай LeapFrog. Программа обладает очень хорошими возможностями по автоматической отрисовки 3D-моделей.

Еще раз извиняюсь за некоторый субъективизм оценок и надеюсь их не сочтут за рекламу

савиных м.и., 05.09.18 16:48:21 — мальцеву

С начала 70-х, когда я вплотную занимался расчетами запасов, я считал на трафаретах, костяшках, на Феликсе, потом на электрических машинах. В середине 80-х я уже составлял программы для ПМК, но уже занимался петрохимией. Так что пусть ГКЗ мыкается , а от прогресса не уйдет. Даже в те времена мы вели неофициальные расчеты для оперативных целей драг, вариантов для руды.

Студент, 06.09.18 05:33:02 — Мальцев, 05.09.18

Спасибо за информацию. Я этим пока не занимался, поясните еще, пожалуйста.

Для любой компьютерной обработки надо собрать базу исходных данных: координаты проб, содержания, мощность торфов, отметку плотика... Для руды, наверное еще что-то.

Есть ли какие-то общие правила сбора и подготовки данных? Или для разных программ исходные данные готовятся по своим правилам?

Мальцев, 06.09.18 09:01:08 — Студенту

Правила сбора и подготовки данных для всех программ конечно единые и эти правила в первую очередь определяются здравым геологическим смыслом, а не особенностями программы. Если придерживаться отечественных требований к компьютерному моделированию то лучше всего найти в интернете или на сайте ГКЗ инструкцию - «Рекомендации к составу и правилам оформления представляемых на государственную экспертизу материалов по технико-экономическому обоснованию кондиций и подсчету запасов твердых полезных ископаемых с использованием блочного моделирования на месторождениях различного морфологического типа».

Думаю, для начала, там можно найти ответы на многие ваши вопросы

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Современные подходы создания геологических моделей для успешного прохождения государственной экспертизы утверждения запасов»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "четыре прибавить 7":

подписаться на комментарии