В современном мире все больше предприятий, которые занимаются вопросами геологической разведки и изысканий, используют в своей работе специальные программные средства и информационные системы. Использование подобных систем позволяет значительно ускорить процесс обработки и анализа информации, автоматизировать процессы обработки и интерпретации данных геологической разведки, а также использовать их для моделирования месторождений и выполнения всевозможных расчетов и оценок.

Сейчас существует ряд систем (в том числе имеющие мировые бренды) для моделирования геологической структуры месторождений и подсчета запасов. К сожалению, большая часть геологических моделей, которые создаются в этих системах, предназначены для выполнения оценок, подсчета запасов месторождений и анализа перспектив отработки месторождений. После проведения оценки эти модели становятся практически непригодными для дальнейшего использования, то есть их невозможно применять при эксплуатации месторождения и отработке его запасов. Это связано, в первую очередь, с различной точностью, предъявляемой к геологическим моделям. Если при подсчете запасов по месторождению погрешность в подсчетах допускается до 20-30%, то при оперативном учете она не должна превышать 1-3%. Построенные геологические модели просто не могут обеспечить подобную точность. K-MINE поддерживает несколько различных систем подсчета запасов: отечественную и ряд международных, в частности, систему JORC, рамочную классификацию ООН и другие. И это дает возможность в пределах одной системы выполнять расчеты в различных системах классификации запасов.

Система имеет в своем составе комплекс запатентованных алгоритмов для построения каркасных и блочных моделей месторождений, что позволяет существенно упростить и ускорить процесс формирования цифровых моделей в сравнении с иностранными аналогами. Она позволяет работать с блочными моделями, неограниченными по количеству блоков (некоторые «брэндовые» системы при обработке моделей с числом блоков более 1 миллиона просто не работают). Наличие таких алгоритмов позволяет создавать достаточно точные блочные модели не только для подсчета запасов или расчета перспективы отработки месторождения (как это делается в системах типа Gems, Micromine), но и для оперативного планирования и ведения горных работ.

Главным отличием моделей, создаваемых при помощи ГИС K-MINE, является возможность их дальнейшего использования и уточнения по результатам отработки месторождения. При этом общий размер модели ограничен только аппаратными возможностями компьютера.

При формировании трехмерных моделей месторождений, в зависимости от структуры и вида полезных ископаемых, используются различные методы. В K-MINE реализован способ пространственного моделирования по данным опробования разведочных скважин с возможностью уточнения параметров размещения рудных тел и залежей по данным геофизических исследований и эксплуатационной разведки [1, 3].

Процесс создания геологических моделей состоит из нескольких этапов и в зависимости от объекта моделирования (вид полезного ископаемого, структура, топология, густота разведочной сети) может несколько изменяться.

Общая структура процесса создания трехмерных геологических моделей приведена на рис. 1[5]. Он состоит из следующих этапов:

- разработка структуры базы данных для хранения первичной информации по данным геологической разведки;

- наполнение базы информацией геологического и геофизического опробования;

- статистический анализ первичных геологических данных, исправление ошибок, группировка данных, заверка базы, выявление закономерностей;

- построение скважин в пространстве модели, группировка по профилям;

- выделение и оконтуривание рудных и нерудных интервалов по стратиграфическому принципу, уточнение интервалов по значениям бортового содержания (интерпретация геологических данных);

- уточнение границ пространственного размещения пород, с учетом тектонических нарушений, а также за данными геофизических исследований (сейсмика, гравиметрия, электроразведка);

- каркасное моделирование месторождения (выделение рудных тел и пород сопутствующей вскрыши, моделирование пластов, аномалий, ловушек и пр.);

- создание пустых блочных моделей;

- геостатистический анализ данных разведки, вариография, определение законов пространственной изменчивости геологических характеристик компонентов;

- моделирование содержания компонентов математическими методами: ближайшего соседа (полигональный метод), обратных расстояний в степени (IDW), крайгинга (в модификациях) и др.;

- моделирование гидродинамических систем, расчет массопереноса, загрязненности, химического состава и пр.

- уточнение контуров распространения пород в месторождении по заданным кондициям.

Рис. 1 – Схема формирования цифровых моделей месторождений с использованием ГИС K-MINE

Последовательность формирования моделей месторождений различных видов полезных ископаемых имеет существенные отличия на этапе интерпретации данных разведки. Во всех остальных аспектах методика моделирования практически идентична и может лишь незначительно меняться.

Аналогично, для месторождений, которые уже находятся в эксплуатации, моделирование может несколько отличаться от вышеприведенного. Для них, как правило, уже создан и ведется набор горно-графической документации (планы, разрезы, карты) касательно контуров распространения пород в месторождении, уточненных по результатам эксплуатационной разведки, опробований и фактической отработки. Поэтому для моделирования контуров таких рудных тел и пород вскрыши используются уточненные графические данные. На этапе подготовки первичных данных учитывается изменение контуров распространения разновидностей на границе между текущим положением горных работ и конфигурацией месторождения в разведочных контурах.

Для работы с данными геологического опробования предусмотрен комплекс процедур. Для накопления геологических данных используется центральная база данных (рис.2) [5]. Доступ к данным осуществляется по технологии клиент-сервер, что позволяет распределить работу по созданию, наполнению и анализу данных между несколькими операторами.

Рис. 2 – Центральная база данных геологического опробования скважин

Система содержит процедуры для разработки структуры базы данных, настройки связей таблиц, реализации реляционных отношений. Это позволяет выполнить настройку базы для месторождений любых видов полезных ископаемых и хранить в базе данных произвольные наборы семантической и фактографической информации о скважинах и данных разведки.

Моделирование месторождений рудных полезных ископаемых

Одной из основных особенностей формирования и ведения базы разведочных скважин для месторождений рудных полезных ископаемых является наличие механизма усреднения интервалов первичного геологического опробования. База данных содержит средства структурной фильтрации по совокупности показателей, триггеров, вычисляемых полей (математические, статистические и логические функции), статистического анализа, построения графиков. С помощью аппарата математической статистики определяют правильность ввода первичных данных, а также наличие смешанных популяций содержания, бортовое содержание полезного компонента в руде. Также этот аппарат позволяет выявить закономерности распределения содержания в выборке для оценки возможности использования различных методов и способов интерполяции распределения значений в пространстве.