Способы регулирования полноты оценки геометрии залегания залежей при вскрытии месторождения карьерами

Существующие способы оценки геометрии форм и залегания залежей месторождения полезного ископаемого немногочисленны. В результате многолетних работ на многих месторождениях, научного обобщения значительного фактического материала, теоретических и экспериментальных исследований, различными авторами был разработан ряд способов вскрытия закономерностей, присущих геометрии пространственного распространения количественных, качественных и других структурных показателей различных видов месторождений полезных ископаемых, утвердившимся традиционными.

Основным традиционным подходом при геометрическом моделировании показателей месторождений полезных ископаемых остается метод геометризации, включающий комплекс взаимосвязанных способов. Геометризация основных параметров месторождения осуществляется геологическими разрезами и профилями по различным, но характерным направлениям. Формы залежи в недрах выделяются поверхностями раздела полезного ископаемого от вмещающих пород

  • поверхностного висячего и лежачего бока, поверхностью тектонических разрывов или поверхностью с бортовым содержанием. В общем случае эти поверхности являются поверхностями топографического порядка, геометрические графики по ним называются геометрическими планами или иногда структурными картами и планами. Основными из которых являются: изомощности полезного ископаемого, изомощности наносов и внутрирудных непромышленных включений, изоглубины и т.д. Существуют непосредственные и косвенные способы построения изомощностей залежи. В непосредственном способе построения изомощностей все точки входа залежь разведочных и горных выработок, в которых произведено измерение мощности залежи, наносят на план, и около них подписывают соответствующие значения вертикальной мощности. Задавшись сечением, производят линейное интерполирование между отметками мощности ближайших точек. После этого строят изолинии равной мощности аналогично тому, как по отметкам висячего или лежачего бока строят изолинии поверхности бока залежи. Косвенные способы построения изомощностей основаны на математическом действии над структурными графиками и применяются при наличии гипсометрических планов с поверхностями висячего и лежачего боков залежи. Этот способ является единственным при построении изомощностей, когда залежь сложной формы разведана сочетанием вертикальных, наклонных и искривленных скважин. В этом случае по данным бурения проще построить гипсометрические планы висячего и лежачего бока залежи и посредством вычитания найти изомощности, чем по замеренным значениям мощности определять вертикальную мощность. По изолиниям мощности полезного ископаемого устанавливают границы залежи, выделяют контуры промышленных участков залежи, определяют запасы полезного ископаемого в пределах любого по контуру участка; их используют при планировании горных работ, добычи и потерь при разработке полезного ископаемого. Система изоглубин на плане представляет собой поверхность. Эта поверхность реально в природе не существует. Она образуется в результате мысленного «осаждения» на горизонтальную плоскость всей покрывающей толщи горных пород кровли. Если поверхность, образовавшуюся в результате такого «осаждения», рассечь горизонтальными плоскостями через определенный интервал, то в проекции на горизонтальную плоскость получим изосечения воображаемой поверхности, являющиеся и изоглубинами залегания кровли залежи и одновременно изомощностями покрывающей толщи пород (наносов). Построение изоглубин производят аналогичным изомощности непосредственным и косвенным способами. Непосредственным способом изоглубины строят по данным, полученным в вертикальных разведочных выработках. На план данного масштаба по координатам наносят устья разведочных выработок. План с изоглубинами залегания полезного ископаемого дает возможность быстро определить глубину залегания в любой точке земной поверхности. По изоглубинам кровли, как по изомощностям вскрыши (покрывающей толщи пород), определяют объем вскрышных работ при открытых разработках. Изоглубины залегания используют для определения коэффициента вскрыши, показывающего отношение мощности наносов к мощности полезного ископаемого. По плану изоглубин просто определить линию выхода залежи на поверхность или под наносы.

Предварительно построенная линия выхода залежи под наносы позволяет наметить для проходки разведочных выработок такие места, из которых при минимальной длине выработок можно встретить залежь.

Поверхность земного участка представляет собой поверхность топографического порядка, понимаемая как геометрическая неправильная поверхность, которая, будучи сопряжена с плотностью проекции, дает с любым перпендикуляром к этой плоскости единственную точку пересечения. По сей день остается верным определение, что «топографическая поверхность, рассматриваемая в целом под углом зрения ее геометрических свойств, является тем простейшим элементом, сочетания которых вообще изображает свойства массы - свойства рассматриваемого пространства» [2]. По П.М. Рыжову поверхностью топографического порядка называется такая геометрическая неправильная поверхность, которая при проектировании ее на определенную плоскость проекции пересекается с нормалью к этой плоскости только в одной точке [1]. Следует привести еще одно определение, по которому «если поверхности почвы и кровли залежи с определенным по кондиции содержанием основного компонента являются топографическими относительно плоскости проекции, то их называют изотопографическими [4]. Изогипсы изотопографических поверхностей раздела на плане дают полное определение о форме залежи и ее положении в пространстве. Они необходимы для решения многих вопросов разработки месторождений. Распространена практика построения гипсометрических планов изотопографических поверхностей для залежей с неправильной формой, извилистыми очертаниями, неравномерным распространением содержаний компонентов. Впервые в мировой практике изолинии в проекции негоризонтальную поверхность построил акад. И.М. Губкин. Он составил в изолиниях карту размытой поверхности фораминиферовой свиты (эоцен) Майкопского района в проекции на относительно гладкую поверхность для выявления положения песков знаменитой рукавообразной залежи нефти [2, 3]. Полученная поверхность была названа изотопографической поверхностью.

Высоты характерных точек по поверхности залежи является основным структурообразующим признаком, определяющим формы топографической поверхности и геометрии поверхности, дисперсия которой зависит от изменчивости микроформ и ошибок измерений. Они играют главенствующую роль при решении почти всех существенных картографических и других топографо-геодезических задач в целом. Высоты характерных точек геометрически функционально связаны с величиной высоты сечения, подразумеваемой как превышение между характерными точками и величиной уклона между этими же характерными точками. В большинстве зарубежных стран на топографических картах одного и того же масштаба устанавливаются не менее двух размеров высот сечения, а в странах с разнообразным характером рельефа - 3-4 и более (Италия, США, Канада) [6,7]. Высоту сечения рельефа нельзя рассматривать не изменяющейся, постоянной величиной, поскольку сам объект съемки и топографическая поверхность состоит из самых разнообразных элементарных поверхностей. Эти элементарные неровности соответственно образуют геоморфологические участки с различной степенью сложности, для которых характерны различные степени изменчивости высот характерных точек. Установлено, что линии горизонталей будут видны практически четко обособленными при расстоянии между соседними горизонталями не менее 0,2 мм (amin). Например, Элейль предлагает выбирать высоту сечения так, чтобы на отрезке прямой на карте, равному одному дюйму, проходило не более чем 12 горизонталей с расстоянием между горизонталями 0,22 мм. Такой же подход у Гриффиса, одному дюйму соответствует 20 горизонталей с расстояниями между горизонталями около 0,13 мм [6, 7, 8]. Существует много формул для определения высот сечения, в основном выведенных с некоторым преобразованием формул классического метода, приведенных в действующих Инструкциях и Наставлениях [5] по топографической съемке, где даны определенные стандартные высоты сечения рельефа с учетом масштаба съемки и главнейших особенностей местности.

На сегодня практическим и экономически значимым в сфере топокартографии становится Цифровая модель (ЦМР) местности. При использовании классических технологий построения карт и планов основным исходным материалом, помимо геодезических измерений, являются аэрофото или космические снимки и производные из них ортофото изображения. По этим данным производится создание контурной части карт, планов и построение Цифровой модели. Метод лазерного сканирования предполагает получение ЦМР при классификации облака точек лазерного отражения, однако вопрос дешифрирования остальных объектов остается актуальным. Поэтому в комплексе с лазерным сканером (лидаром), как правило, работает цифровая камера, позволяющая получить аэрофотоснимки необходимого качества. Для построения инженерных планов в настоящее время не достаточно получения одних только горизонталей, необходимо построение непрерывной модели, способной описать высотные характеристики поверхности земли в каждой точке, т.е. цифровой модели - ЦМР (DEM). Существует два общепринятых метода представления подобной модели - в виде нерегулярной сетки - триангуляции (TIN - поверхности) и регулярной сетки (GRID - поверхности). Если первый вариант позволяет более точно описывать любой элемент поверхности, то второй больше подходит для обработки полученной поверхности различными методами. Цифровая модель местности изображает земную поверхность в виде пространственных координат множества точек, объединенных в единую систему по определенным математическим законам. При этом топографо-геодезическая, необходимая для построения цифровых моделей местности, получается путем преобразования в цифровую форму картографического изображения. Эта информация в цифровую форму, индексируется, вводится в компьютер для обработки по программам.

Современные программы, составленные для компьютерного отображения поверхностей, позволяют построить не только изогипсы горизонтали, но и перспективный вид местности, что имеет важное значение при проектировании объектов. Известен еще способ представления информации о местности для создания цифровой модели, основанный на определении структурных линий и высот характерных точек. Эти данные, выраженные в цифровой форме, вводятся в компьютер для построения изогипсов на цифровой модели по программе, моделирующей приемы топографа, выполняемые при полевой съемке. Следует подчеркнуть, что цифровые модели местности позволяют автоматизировать процессы составления и обновления топографических карт и решения других задач. Эти и другие современные модели местности, как геометрические модели, может быть усовершенствованы с достаточной эффективностью только с привлечением основных положений методов изогипс и изолиний, способов составления изографических основ земных участков.

Выводы

  1. Эффективность топографических планов и карт, и достоверности морфометрических признаков, как показывает анализ работ, зависит от системно-геометрического углубленного представления формирования их на основе усовершенствования методов изогипс. При этом надо учесть, что топографическое поле объединяет в себе морфогеометрических, топографических, геотектонических, геофизических, гидрогеологических полей, имеющих вероятностно- энергетическую природу, и испытывает внешние и внутренние воздействия различных сил;
  2. Изотопографические и другие графики, предназначенные для решения задач по геометрическому объекту и т.д. должны удовлетворять как требованию наглядности, так и требованию точности, простоты и удобства решения этих задач.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Шешко Е.Ф. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Углетехиздат, 1951г.
  2. Ржевский В.В. Способы вскрытия глубоких карьеров. // Горный журнал. -№8. – М., 1951.
  3. Ржевский В.В. Условия рационального применения скользящих съездов в угольных карьерах. – М:Издат. Бюро МГИ им. И.В. Сталина, 1950.
  4. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьерных полей. - М.: Недра, 1981.
  5. Справочник по горнорудному делу. Т 1. Открытые работы. - М., 1961.
  6. Liddan R.H. Scale contour Interval and Accuracy of Topographic Maps «Surveying and Mapping» №4,1952.
  7. Тальтс А.П. О предъявляемых требованиях точности к топографическим планам. / Труды Таллиннского политехнического института. – Таллин, 1967. – 250 с.
  8. Eliel L.T. A Practical Approach to scale Contour Interval and Accuracy. «Surveying and Mapping» №41952.
Год: 2011
Город: Алматы
loading...