Цифровая модель как инструмент прогноза пространственной изменчивости физико-механических свойств углепородного массива

Цель работы – построение цифровой модели изменчивости физико-механических свойств Эльгинского месторождения. В качестве исходных данных была использована информация из электронных баз данных, созданных по материалам геологических отчетов, отчетов эксплуатационной разведки. Для создания геологической модели углепородного массива Эльгинского месторождения, был использован отечественный программный комплекс «Orange». На основе баз данных и используя программный комплекс «Orange», построены блочные 3D модели изменчивости физико-механических свойств: предела прочности при сжатии, предела прочности при растяжении и плотности углевмещающих пород в стратиграфических интервалах глубин У6- У5, У5-У4, У4-H16, H16-H15. Современные компьютерные технологии позволяют визуализировать значения физико-механических свойств, соответствующие каждой точке двумерного сечения геологического тела. Для оценки строения и состояния массива горных пород возможно построение не полной трехмерной цифровой модели, а её аппроксимации двумерными сечениями, которые наглядно и информативно показывают пространственную изменчивость одного из физико-механических свойств. Приведен пример гипсометрических планов распределения предела прочности пород при растяжении, сжатии и объемной плотности по глубине залегания вмещающих пород, в междупластиях У₆ - У₅ . Исследования, по мощности междупластия, проводились с дискретизацией от 0.4 м. до 1 м., по глубине, что дало возможность проследить изменение физико-механических свойств пород как с глубиной, так и по латерали. Как видно из представленных планов, изменчивость прочностных и плотностных свойств пород достаточно велика. Предел прочности пород при одноосном сжатии, в пределах изучаемых интервалов, изменяется от 20,5 Мпа до 129,9 Мпа, предел прочности при одноосном растяжении, от 2,64 МПа до 11,3 МПа, объемная плотность, от 2,45 г/см³ до 2,81 г/см³ . Результаты исследований позволяют проектировать и планировать разработку месторождения, а также составлять паспорта на буровзрывные работы с учетом изменчивости свойств углевмещающих пород.

1. Лукичев С.В. Развитие отечественного программного обеспечения – это не только решение задачи импортозамещения, но и обеспечения технологической независимости страны. Горная промышленность. 2022;(2):12–14. EDN MOBTHH.

2. Madsen R.B., Høyer A.-S., Andersen L.T., Møller I., Hansen T.M. Geology-driven modeling: A new probabilistic approach for incorporating uncertain geological interpretations in 3D geological modeling. Engineering Geology. 2022; 309:106833. DOI: 10.1016/j.enggeo.2022.106833.

3. Анистратов К.Ю., Наговицын О.В., Наговицын Г.О., Васильева М.О. Формирование цифровой модели угольного месторождения в горно-геологической информационной системе МАЙНФРЭЙМ. Горная промышленность. 2024;(3):64–69. DOI 10.30686/1609-9192-2024-3-64-69. EDN HAVWGI.

4. Кноринг Л.Д., Деч В.Н. Геологу о математике. Советы по практическому применению. – Л.: Недра, Ленинград, 1989 г., 208 стр., УДК: 550:51, ISBN: 5-247-00537-6.

5. Cao X., Liu Z, Hu C., Song X., Quaye, J.A., Lu N. Three-dimensional geological modelling in earth science research: An in-depth review and perspective analysis. Minerals. 2024;14(7):686. DOI: 10.3390/min14070686.

6. Dyczko A. The geological modelling of deposits, production designing and scheduling in the JSW SA Mining Group. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management. 2023;39(1):35–62. DOI: 10.24425/gsm.2023.144628.

7. Угольная база России. Т.V. Кн.2. Угольные бассейны и месторождения Дальнего Востока России (Республика Саха, Северо-Восток, о. Сахалин, п-ов Камчатка) / В. И. Подолян, Т. Н. Елисафенко, Ю. П. Пензин [и др.] ; под редакцией В. Ф. Череповского. – 2-е изд. – Москва: Геоинформмарк, 2024. – 640 c. – ISBN 5-900357-32-5 (т.V), 5-900357-15-5.

8. Малинин Ю.А., Гриб Н.Н. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2018621148 Российская Федерация. Данные по физико-механическим свойствам и литологическим разностям вскрышных пород Эльгинского месторождения: № 2018620812: заявл. 18.06.2018: опубл. 25.07.2018 / Ю. А. Малинин, Н. Н. Гриб; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова». – EDN GSZDBO.

9. Høyer A.S., Sandersen P.B.E., Andersen L.T., Madsen R.B., Mortensen M.H., Møller I. Evaluating the chain of uncertainties in the 3D geological modelling workflow. Engineering Geology. 2024; 343:107792. DOI: 10.1016/j.enggeo.2024.107792.

10. Гриб Н.Н., Кузнецов П.Ю., Терещенко М.В., Редлих Э.Ф. Моделирование пространственной изменчивости физико-механических свойств массива горных пород. Тенденции развития науки и образования. 2018;(44–5):90–96. DOI 10.18411/lj-11-2018-139. EDN EOFSAW.

11. Скоморошко Ю.Н., Гриб Н.Н., Кузнецов П.Ю. Типизация углевмещающих пород Эльгинского месторождения по комплексному параметру устойчивости. Успехи современного естествознания. 2017;(6):90–95. EDN ZBNCKX.

12. Гриб Н.Н., Самохин А.В. Физико-механические свойства углевмещающих пород Южно-Якутского бассейна. Новосибирск: Наука; 1999.