Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор и постановка задач исследования 10
1.1. Механизм взрывного разрушения горных пород, показатели качества буровзрывных работ на карьерах 10
1.2. Анализ факторов, влияющих на взрываемость горных пород 12
1.3. Сравнительная характеристика методов оценки взрываемости горных пород 20
1.4. Анализ современного состояния информационного обеспечения буровзрывных работ на карьерах 24
Выводы 26
Постановка задач исследования 27
2. Особенности складчато-разрывной и трещинно блочной структуры массивов горных пород 29
2.1. Складчато-разрывная структура слоистых породных массивов 29
2.2. Трещинно-блочная структура слоистых породных массивов 34
2.3. Разрывная структура неслоистых породных массивов 49
2.4. Трещинно-блочная структура неслоистых породных массивов...56
Выводы 59
3. Методика оценки взрываемости горных пород на карьерах 61
3.1. Методика оценки блочности породного массива 62
3.2. Разработка классификации горных пород по взрываемости 77
3.3. Геометризация карьерного поля по категориям взрываемости пород 80
3.4. Моделирование анизотропии трещинно-блочного строения породного массива
Выводы 93
4. Оценка и прогнозирование кусковатости взорванной горной массы, расчет рационального удельного расхода ВВ 95
4.1. Дистанционное определение кусковатости взорванной горной массы 95
4.2. Прогнозная оценка качества взрывной подготовки горной массы 102
4.3. Расчет рационального удельного расхода ВВ 105
Выводы 108
5. Система оценки взрываемости горных пород на карьерах
5.1. Архитектура системы ПО
5.2. Алгоритмы и программное обеспечение системы 116
Выводы 124
Заключение 125
Список использованных источников
- Анализ современного состояния информационного обеспечения буровзрывных работ на карьерах
- Разрывная структура неслоистых породных массивов
- Геометризация карьерного поля по категориям взрываемости пород
- Расчет рационального удельного расхода ВВ
Введение к работе
Актуальность работы. Сегодня в России более 70% твердого минерального сырья добывается карьерами. При этом доминирующая часть (до 60%) расходов на его добычу приходится на буровзрывные работы (БВР). Качество взрывной подготовки горной массы влияет на производительность и себестоимость погрузки, транспортирования и первой стадии дробления полезного ископаемого. Выбор рациональной схемы производства буровзрывных работ на карьерах основывается на оценке взрываемости разрабатываемых ими горных пород, которая включает в себя характеристику блочности (размера отдельности) пород и анизотропии интенсивности их трещиноватости.
Существующие способы оценки блочности пород либо сложны в исполнении и неоднозначны по своим результатам (сейсмоакустический и по энергоёмкости бурения шарошечных скважин), либо требуют большого объёма натурных исследований (геологический), а это связано с необходимостью долговременного пребывания в опасной зоне (нижней части откосов уступов карьера). Требования безопасности диктуют необходимость использования дистанционных методов геолого-структурной оценки породного массива.
Применяемые дистанционные (фотометрические) методы оценки блочности пород в уступах карьера и кусковатости взорванной горной массы обладают большой погрешностью (относительное расхождение достигает 25%) по причине искажений на фотоснимках реальных угловых и линейных параметров зафиксированных на них объектов и низкой оперативностью, обусловленной ручным способом получения исходной информации по фотоснимкам. До настоящего времени не решен вопрос оценки анизотропии интенсивности трещиноватости массивов горных пород, которая требуется для правильного формирования сети коммутации буровзрывных скважин.
В целом существующее положение дел в области оценки взрываемости горных пород на карьерах характеризуется наличием отдельных методических разработок, не связанных между собой в единую систему, охватывающую всю технологическую цепочку от натурных измерений до получения синтезированной аналитической и картографической информации, необходимой для проектирования буровзрывных работ. При этом преобладает ручная обработка информации.
Вышеизложенное указывает на то, что усовершенствование методики оценки взрываемости горных пород на карьерах, ключевыми звеньями которой являются дистанционный метод оценки блочности (кусковатости) горных пород и моделирование анизотропии интенсивности их трещиноватости, является актуальной научной проблемой.
Диссертация выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2010-2011 годы)» и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт П36 от 30.03.2010г.).
Целью работы является установление новых и уточнение известных закономерностей развития трещиноватости в массивах горных пород для совершенствования методики оценки их взрываемости, обеспечивающей заданное качество взрывной подготовки горной массы на карьерах.
Идея работы заключается в том, что безопасность и своевременность получения достоверной информации о взрываемости горных пород на карьерах достигается за счет применения высокоточных дистанционных методов фиксации первичных данных, характеризующих трещинно-блочную структуру породного массива в уступах карьера, и системы их обработки, включая построение карты карьерного поля по взрываемости пород и моделирование анизотропии интенсивности их трещиноватости в любой точке карьерного поля.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
- особенности трещинно-блочной структуры массивов горных пород, обусловлены литологическим, структурно-тектоническим и гипергенным факторами, при этом геометрия решетки трещиноватости в слоистых и неслоистых породных массивах существенно различна, что предопределяет необходимость различных методических подходов при натурном изучении и оценке анизотропии интенсивности проявленной в них трещиноватости;
- повышение оперативности и достоверности оценки взрываемости горных пород достигается за счет применения фотометрического метода определения блочности породного массива и кусковатости во взорванной горной массе, основанного на перспективных преобразованиях исходного фотоснимка и последующей его автоматической фрагментации на отдельности (куски) пород;
- моделирование анизотропии трещиновато-блочной структуры слоистых и неслоистых породных массивов предусматривает построение в первом случае ориентированной в пространстве 3-d модели формы параллелепипедальной отдельности пород, а во втором – двух векторов, показывающих направления максимальной и минимальной интенсивности трещиноватости;
- оценка взрываемости горных пород на карьерах должна базироваться на дистанционных методах получения исходных данных об их блочности и трещиноватости, геометризации карьерного поля по взрываемости пород с учетом их блочности и крепости, моделировании анизотропии интенсивности трещиноватости и предпроектном прогнозе кусковатости образующегося после взрыва развала.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- для слоистых породных массивов установлена аналитическая зависимость между длинами ребер параллелепипедальной отдельности, позволяющая по известным значениям длин двух ребер определить длину третьего ребра в случае, когда образующая его система трещин субпараллельна откосу уступа и не проявлена на его поверхности;
- разработан фотометрический метод оценки блочности (кусковатости) пород отличающийся применением перспективных преобразований для получения на фотоснимке истинной геометрии поверхности снимаемого объекта и адаптацией алгоритма маркерного водораздела для автоматической фрагментации фотоснимка на отдельности (куски) пород, что повышает достоверность и оперативность указанной оценки;
- разработаны математические модели, позволяющие оценивать анизотропию трещинно-блочной структуры слоистых и неслоистых породных массивов в любой точке карьерного поля, что обеспечивает рациональный выбор геометрии сети буровзрывных скважин и схемы их коммутации;
- усовершенствована методическая схема и разработаны математическая основа, алгоритмы и комплекс программ для оценки взрываемости горных пород на карьерах, обеспечивающей проектирование массовых взрывов своевременной и достоверной информацией о взрываемости пород в планируемых к отработке блоках и достижение тем самым заданного качества взрывной подготовки горной массы.
Методы исследований:
- обзор, обобщение и анализ предшествующих теоретических разработок и практического опыта по теме диссертации;
- метод геологического картирования;
- дистанционные методы получения исходной информации (фотометрический и безотражательный геодезической съемки);
- методы математической статистики и теории вероятностей, векторной алгебры и математической морфологии;
- методы программирования и разработки геоинформационных систем.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются:
- представительным объемом натурных измерений параметров, характеризующих блочность породного массива и анизотропию его трещиновато-блочной структуры;
- удовлетворительной сходимостью (абсолютное расхождение не превышает 5%) данных о блочности породного массива, полученных путем непосредственных измерений в карьере и дистанционным методом;
- корректностью применения математических методов для обработки информации и моделирования анизотропии трещинно-блочной структуры породного массива;
- удовлетворительной сходимостью (88%) прогнозных и фактических данных о кусковатости развала горной массы, образующегося после массового взрыва в карьере;
- положительной апробацией результатов диссертации при проведении взрывных работ в карьере Стойленского ГОКа (КМА).
Научное значение работы состоит в установлении характера влияния литологического, структурно-тектонического и гипергенного факторов на блочность и анизотропию трещинно-блочной структуры породных массивов, совершенствовании методики оценки взрываемости пород в массиве и кусковатости горной массы в образованном после взрыва развале, а также разработке математической основы, алгоритмов и комплекса программ для компьютерной реализации этой методики.
Практическая значимость работы заключается в разработке системы оценки взрываемости горных пород на карьерах, применение которой обеспечивает правильный выбор проектных параметров массовых взрывов и требуемое качество взрывной подготовки горной массы.
Реализация работы. Методика оценки взрываемости горных пород на карьере внедрена в ОАО «Стойленский ГОК» и ОАО «ВИОГЕМ».
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и получили одобрение на международных научных симпозиумах «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях» (Белгород, ОАО «ВИОГЕМ», 2011г.) и «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2011г.), международной конференции «Геомеханика. Механика подземных сооружений» (Тула, ТулГУ, 2010, 2011гг.).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 11 научных статей, из них 10 в изданиях, рекомендованных ВАК для специальностей научных работников в науках о Земле.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 136 страниц текста, 58 рисунков, 16 таблиц и список литературы из 109 наименований.
Анализ современного состояния информационного обеспечения буровзрывных работ на карьерах
Обычно объем зоны регулируемого дробления не превышает 20-30% общего объема разрушенных взрывом пород [32,33,106].
Остальной объем области взрывного разрушения породного массива представлен зоной слаборегулируемого дробления, в которой энергии ударных волн и газов взрыва недостаточно для дробления отдельностей. Массив в этой зоне разрушается преимущественно по естественным трещинам, а дробление отдельностей носит вероятностный характер. Оно происходит за счет развития магистральных трещин между смежными зарядами и кинетического действия взрыва (движения горной массы и соударения, ее отдельных частей). Как правило, отдельности разрушаются только при наличии в них микротрещин и других ослабляющих дефектов, причем на небольшое (2-3) число кусков.
Регулирование в рассматриваемой зоне воздействия взрыва на массив достигается изменением сетки и числа рядов скважин, интервалов замедления5 и последовательности взрывания зарядов. На карьерах наиболее эффективно применение многорядного короткозамедленного взрывания. Улучшение качества дробления при этом обусловлено тремя факторами: интерференцией волн напряжений от соседних зарядов, образованием дополнительных открытых плоскостей, соударением разлетающихся кусков при взрыве соседних зарядов. С ростом масштаба взрыва (диаметра зарядов и общей массы взрываемого ВВ) увеличивается объем зоны слабо регулируемого- дробления пород и повышается вероятность разрушений в ней естественных отдельностей.
Если рассматривать, область взрывного разрушения массива горных пород в целом, то наиболее значимыми параметрами взрывания, определяющими эффективность взрывной подготовки горной массы, являются удельный расход энергии (ВВ), диаметр заряда и сетка взрывных скважин.
Существует две группы показателей качества взрыва на карьерах. Первая группа связана с геометрией зоны разрушения в массиве и образованного в результате этого развала взорванной горной массы, а вторая - со степенью дробления пород. В первой группе основным показателем является отсутствие после взрыва завышений по подошве уступа (порогов) и заколов за последний ряд скважин, а также . выбросов породы за верхнюю бровку уступа. Развал взорванных пород должен быть заданной ширины и высоты, с минимальным нарушением структуры рудного массива, чтобы обеспечить эффективную работу экскаваторов и погрузку руды запланированного качества.
Степень дробления пород наиболее полно оценивается гранулометрическим составом взорванной горной массы или средним линейным размером куска. При открытой разработке рудных месторождений, когда взорванная руда направляется, на обогащение, чем: выше степень ее дробления; тем лучше, так как снижаются затраты на механическое дробление руды. Однако, учитывая что химическая энергия взрыва во много раз дороже электрической энергии, только технико-экономический анализ позволит определить рациональную степень взрывного дробления руды, которая обеспечивает минимум затрат на единицу добычи и первой стадии механического дробления руды.
На практике определение гранулометрического состава взорванной; массы или среднего линейного размера кускавесьма трудоемко, поэтому для оценки качества взрыва обычно1 используют такие показатели как выход негабаритных кусков (по их объему), гранулометрический состав негабаритной фракции, а также число негабаритов на 1 м взорванной горной массы. Это объясняется; тем, что от выхода крупных фракций зависят производительность погрузочного и транспортного оборудования, расходы и затраты времени на вторичное дробление [64,103].
Для решения методических вопросов, связанных, с оценкой взрываемости горных пород, рассмотрим особенности влияния на взрываемость отдельных, показателей трещиноватости и физико-механических свойств пород, характер связи между прочностью (крепостью) и блочностью пород. Трещиноватость массива горных пород. На взрываемость горных пород основное влияние оказывает фоновая макротрещиноватость, обусловливающая делимость горных пород на элементарные структурные блоки (отдельности). Назовём такую трещиноватость блокообразующей. Она создается трещинами Ш порядка по В.В. Ржевскому и Г.Я. Новику [79]. Протяженность этих трещин — от дециметров до нескольких десятков метров, редко до 100 м, открытость (ширина между стенками трещин) — от 10"6 до 10" 1 м, расстояние между трещинами - от первых сантиметров до 1,5-2 м, редко более. Микротрещины длиной 0.01 мм-10 см, а также различные дефекты, кристаллической решетки минералов влияют на сопротивление взрывному разрушению самих отдельностей горных пород.
Влияние трещиноватости как главного фактора взрывного разрушения массива горных пород в разное время изучали А.Н. Ханукаев, Л.И. Барон и Г.П. Личели, В.К. Рубцов, Д.М. Бронников, и Н.Ф. Замесов, Г.П. Демидюк, Б.Н. Кутузов, Ф.И. Кучерявый, Э.И. Ефремов, М.А. Кук и другие авторы. Результаты выполненных ими исследований показали, что в общем случае это влияние проявляется двояко. С одной стороны трещиноватость облегчает разрушение массива горных пород за счет наличия в нем готовых плоскостей ослабления (трещин), по которым преимущественно происходит его дезинтеграция в процессе взрыва. По этой причине трещиноватость во многом предопределяет, особенно в зоне слабо регулируемого дробления, кусковатость и форму кусков взорванной горной массы.
Разрывная структура неслоистых породных массивов
Разрывные нарушения 2-го порядка по своей ориентировке относительно осей складок и разрывных нарушений 1-го порядка подразделяются (в порядке уменьшения распространенности) на продольные, диагональные и поперечные. Продольные нарушения имеют северо-западное простирание (295-335). На круговой ориентирной диаграмме они образуют две системы, падающие в-противоположные стороны (аз.пад.22 80 и аз. пад. 22Z.120). Диагональные нарушения также представлены двумя системами. Из них наиболее проявлена субпшротная с крутым падением на юг (аз. пад. 170Z780). Простирание другой системы северо-восточное с падением на северо-запад (аз. пад. 337Z58). Поперечные нарушения образуют субширотную систему с крутым падением на юго-восток (аз. пад. 130Z780) (рис.2.2). Расстояние между разрывными нарушениями одной системы колеблется от 30-60 м до 100-150 м.
Разрывные нарушения 2-го порядка по отношению к разрывам 1-го порядка обычно являются сопровождающими или оперяющими. К ним приурочены дайки диоритовых порфиритов (производных Стойло-Николаевского габбро-диоритового массива), о чем свидетельствует сходство круговых ориентирных диаграммразрывных нарушений и-даек (см. рис. 2.2). Единственным принципиальным их отличием является отсутствие на диаграмме ориентировки даек северо-восточной системы с полюсом аз. пад. 337 Z 58. Очевидно, разрывы этой системы возникли позже формирования дайкового комплекса, связанного со становлением Стойло-Николаевского интрузивного массива. месторождении: 1 - изолинии плотности точек и их значения, в %; 2 - полюс системы (цифрами указаны азимут и угол падения системы, град); 3 — контур ореола полюсов разрывных нарушений первого порядка; 4 - линия генерального простирания складчатости с указанием азилгута, град.
Стойленское месторождение приурочено к юго-восточному флангу складчатой системы Лебединской синклинали 2-го порядка, где указанная структура веерообразно расщепляется на рад складок 3-го порядка, осложненных складчатостью более высоких порядков. Характерной структурной особенностью района месторождения является то, что шарниры складок в юго-восточном направлении сначала погружаются, а затем воздымаются с преобладающим центриклинальным замыканием. Простирание складок северо-западное по азимуту 275 и 300. Углы погружения и воздымания шарниров складок 20-60. В результате этого по подошве продуктивной коробковской свиты сформировалась брахиподобная Стойленская синклиналь 2-го порядка, вмещающая месторождение. Протяженность ее 6км при размахе крыльев в центре 3,75 км. С севера она срезается Стойло-Николаевским интрузивным массивом (см. рис.2.1).
На участке глубокого погружения шарнира Северо-восточной антиклинали 3-го порядка длиной по простиранию 600м и примерно такой же ширины в процессе геолого-структурного картирования карьера установлено наличие поперечной складчатости. Преобладающий азимут простирания поперечных складок 30. Только на западе этого участка он составляет 340-350. Оси складок слабоволнистые, иногда дугообразные. Установленная длина складок 60-250 м, размах крыльев 20-50 м. Складки обычно симметричные, угол падения их крыльев 65-85. Шарниры складок погружаются на юг и юго-запад под углом 50-60. Складки сгруппированы по 2-5 в пакеты шириной 30-150 м, расстояние между пакетами 80-150м. Простирание пород в промежутках между пакетами поперечных складок изменчиво (от субширотного до северо-восточного), а их падение обычно южное и юго-западное под углом 60-80.
По данным полевых исследований установлены крутопадающие разрывные нарушения, представленные зонами интенсивного дробления пород мощностью 0,4-2,0 м, с глинкой трения и четкими притертыми плоскостями. Среди них, явно преобладают продольные относительно основной складчатости. Полюс этой системы разрывных нарушений на круговой ориентирной диаграмме позиционируется в точке, соответствующей аз. пад. 210Z80 (рис.2.3,а). Достаточно хорошо проявлены также разрывные нарушения, поперечные (аз. пад. 117Z720) и диагональные (аз. пад. 71Z690) простиранию основной складчатости, но совпадающие с простиранием поперечных складок. Они развиты преимущественно на участке проявления поперечной складчатости. Как и на Лебединском месторождении очевиден контроль даек диоритовых порфиритов разрывными нарушениями 2-го порядка. На это указывает тесная корреляция позиции полюсов систем на диаграммах а и б (см. рис.2.3).
Круговая диаграмма ориентировки разрывных нарушений (а) и даек диоритовых порфиритов (б) на Стойленском месторождении: 1-2 - линии простирания основных (1) и поперечных (2) складок с указанием азимута, град. Остальные условные обозначения см. на рис.2.2
Для массивов метаморфитов курской серии КМА, как и вообще для слоистых массивов, характерна делимость на элементарные структурные блоки (отдельности) трещинами трех субортогональных между собой систем (М- система трещин по слоистости (полосчатости) пород, N— поперечная по отношению к М, а К — близкая по простиранию к М и падает ей навстречу) (рис!2.4). Поскольку метаморфиты КМА характеризуются преимущественно крутым, до субвертикального залеганием, то с учетом указанных выше пространственных взаимоотношений упомянутых трех систем, трепщны системы М, N также крутопадающие до субвертикальных, а системы К -пологие до субгоризонтальных (рис.2.4). Трещины системы М ровные или слабоволнистые согласно геометрии поверхностей раздела слоев, пород, обычно протягиваются на всю высоту уступа (15-20 м). Трещины системы JV более или менее прямолинейные, а системы К - извилистые, иногда прямолинейные. В целом трещины системы N более протяженные (5-15 м), чем системы if (2-10 м).
На некоторых участках месторождений по направлениям трещин отдельности, особенно системы М, наблюдаются ровные, притертые, иногда со следами скольжения, и достаточно протяженные плоскости, характерные для трещин сколового типа. Они возникли позже трещин отдельности за «счет их разрастания, наследуя при этом созданные ими плоскости ослабления массива пород.
Геометризация карьерного поля по категориям взрываемости пород
Натурные (полевые) работы в карьере имеют своей целью получение пространственно-координированной первичной информации (описательной и количественной) путем помаршрутной геолого-структурной съёмки карьера, сопровождаемой отбором образцов горных пород для физико-механических испытаний и петрографо-минералогических исследований. В процессе съёмки откосы уступов карьера подвергаются фотогеологической документации [102]. Маршрут (документируемый интервал по простиранию уступа) трассируется по нижней бровке уступа пикетами (металлическими колышками с бирками, на которых указано расстояние от начала маршрута), расположенными через 20 м друг от друга. Фотогеологическая документация уступа начинается с подготовки страниц полевого журнала для каждого 20-метрового интервала маршрута. Основным элементом страницы является масштабированный фотоснимок откоса уступа в заданном интервале (рис. 3.2).
Страница полевого журнала Для получения таких снимков производят фотосъёмку подлежащего документации уступа либо с его бермы (при её ширине не менее 15 м), либо с противоположного борта карьера. Для съёмки необходимы цифровые фотоаппараты с высокой разрешающей способностью и высокоточные объективы, позволяющие получать качественные снимки на расстоянии до 2 км от точки фотосъёмки. В частности, авторы использовали цифровой зеркальный фотоаппарат Canon EOS 400D и объектив Canon Ultrasonic EF100-400 мм. Съёмка выполняется поинтервально с некоторым перекрытием соседних кадров. Границы интервалов (пикеты) фиксируют двое рабочих установленными вертикально маркшейдерскими рейками. При съёмке с противоположного борта связь между фотографом и рабочими-реечниками осуществляется по рации.
В камеральных условиях отснятые кадры скачивают в компьютер и в редакторе макетов программного пакета ГИС ГЕОМИКС готовят макет страницы полевого журнала, в том числе вертикальную и горизонтальную шкалу расстояний, контур фотоснимка интервала. Кадры съёмки маршрута поочередно загружаются в картографический редактор ГИС ГЕОМИКС через произвольную основу и привязываются по трассе маршрута от нулевого пикета. Затем устанавливают фиксированный масштаб (1:100), выделяют на кадре область между верхней и нижней бровками уступа, ограниченную вертикальными отрезками, нижние концы которых соответствуют позиции смежных пикетов.
Эту область копируют через Ctrl+insert, а затем через Shift+insert вставляют в макете страницы. Подготовленные страницы полевого журнала подгружают в планшетный компьютер. Непосредственно в процессе геологической документации откоса уступа вместо традиционной зарисовки (трудоёмкой в исполнении и очень схематичной, неточной, во многом субъективной по своему конечному результату) выполняют дешифрирование фотоснимка и различным цветом на нём показывают элементы геологического строения документируемого участка уступа (контакты пород, разрывные нарушения, оси складок и др.).
Геологическая документация откосов заключается в описании типа, состава и текстурных особенностей пород, характеристике складчатости и разрывных нарушений, трещиноватости породного массива. Особое внимание надо уделить выделению границ между участками, различающимися не только по типам пород, но также их структурными особенностями (геометрией решетки трещиноватости, размером и формой элементарного блока) и физическим состоянием пород. Данная информация вводится в планшетный компьютер как рукописный текст при помощи «стилуса» и сохраняется в БД как картинка. При необходимости все записи можно перевести в печатный текст, применив функцию распознавания.
Следующим этапом натурных исследований в их традиционном исполнении является измерение азимутов и углов падения зафиксированных структурных элементов, а также массовые измерения ориентации трещин отдельности и расстояний между такими трещинами по каждой системе. Азимутально-угловые измерения выполняются обычно горным компасом, иногда солнечным компасом [37], а в зонах магнитных аномалий — гироскопическим компасом [63]. Поскольку в откосах рабочих уступов карьера ч структурные элементы (разрывные нарушения, трещины отдельности), как правило, проявлены обнаженной плоскостью, то самым точным способом определения угловых характеристик таких плоскостей является измерение азимута и угла падения непосредственно на их поверхности. Зачастую такие плоскости проявлены в верхних частях стенок откосов и недоступны для непосредственного геолого-структурного изучения и, измерения элементов залегания. Для решения этой проблемы автором разработана технология дистанционного определения элементов залегания плоскостей (стенок трещин) в уступах карьера, суть которой заключается в следующем.
Расчет рационального удельного расхода ВВ
Основываясь на положениях изложенной выше методики разработана система оценки взрываемости горных пород на карьерах, включающая дистанционное получение исходной информации, формирование базы данных, вегюятностно-статистическую оценку блочности пород в уступах карьера и кусковатости пород в развале взорванной горной массы, моделирование геометрии решетки трещин отдельности и анизотропии интенсивности трещиноватости, геометризацию карьерного поля по блочности пород, разработку классификации пород по взрываемости и составление карты карьерного поля по взрываемости пород, предпроектньш прогноз кусковатости горной массы, анализ результатов взрыва и корректировку удельного расхода ВВ (рис. 5.1).
Система оценки взрываемости горных пород на карьере реализована в виде функционального модуля BlockBlast в среде горно-геологической информационной системы ГИС ГЕОМИКС [87].
ГИС ГЕОМИКС представляет собой совокупность функциональных модулей, каждый из которых включает одинаковое для всех ядро и программный компонент, характерный для конкретного модуля (рис.5.2).
Ядро системы обеспечивает единый формат данных, их пространственно-координатную привязку, стандарт интерфейсов пользователя, сохранение и отображение картографической, цифровой и текстовой информации, в том числе как результат решения задачи в программном компоненте функционального модуля. Программный компонент — набор специальных программ, создающих интерфейс ядра с пользователем и реализующих алгоритмы решения определенных задач. Программные компоненты выполняют запрос к ядру, обрабатывают полученную информацию (решают задачи), осуществляют взаимодействие между функциональными модулями на уровне обмена данными. Программное ядро системы ГИС ГЕОМИКС включает следующие программные компоненты: БД; растровый редактор; векторный картографический редактор и редактор макетов.
Редактор БД предназначен для хранения и обработки алфавитно-цифровой информации. Структуры хранения данных — сетевая, иерархическая и реляционная. Они реализованы в виде таблиц данных с системой адресных ссылок. Редактор БД обладает стандартным набором функций по вводу и редактированию данных. Для обеспечения совместимости с другими системами управления данными существует экспорт-импорт в известные форматы хранения данных DBF и DB.
Интерактивный генератор запросов к БД позволяет создавать сложные запросы по основным и дополнительным БД (с учетом связей), задавать параметры выборки для запросов, выполнять их и просматривать результаты выборки. Структуры запросов хранятся на диске в виде программного кода на языке NetScript, обеспечивая возможность их многократного использования. Результаты запроса могут сохраняться в БД и востребоваться в дальнейшей работе.
Растровый редактор предназначен для обработки растровых изображений, полученных сканированием. Восстанавливает пропорции картинки, удаляя искажения, выполняет фильтрацию и склеивание отдельных фрагментов неограниченного размера. Обработанные при помощи растрового редактора изображения в дальнейшем используются для оцифровывания в векторном редакторе. Содержит средства печати растровых изображений на любой принтер/плоттер.
Векторный картографический редактор предназначен для составления, анализа и печати горно-геолого-маркшейдерской графики. Функции редактора: - интерактивный и полуавтоматический ввод (оцифровывание) картографической информации по растровому изображению; - создание и интерактивное редактирование легенды для карт; - создание и интерактивное редактирование электронных таблиц в карте; - создание и редактирование параметрических БД для картографических объектов; - выполнение пространственных запросов и обработка их результатов; - оформление любой отчетной табличной документации с фрагментами картографической информации; - просмотр и редактирование картографической информации в режиме 3D; - вывод картографической информации на любой принтер/плоттер с автоматизированной разбивкой на страницы; - экспорт- импорт данных. Редактор макетов предназначен для создания и редактирования макетов в документов с последующим выводом на печать.
Базовыми функциональными модулями ГИС ГЕОМИКС являются геологический, маркшейдерский и буровзрывной (DrillBlasf).
Геологический модуль предназначен для формирования и ведения баз данных геологоразведочной и геолого-эксплуатационной информации, моделирования месторождения и отдельных его участков, оценки пространственной изменчивости оруденения, построения геологических планов и разрезов, планов в изолиниях содержания компонентов, регламентирующих качество руд. Маркшейдерский модуль предназначен для автоматизации решения маркшейдерских задач. Буровзрывной модуль предназначен для проектирования буровзрывных ИЗ работ. Использование прикладных программных модулей и функциональных возможностей ядра системы ГЕОМИКС позволяет обрабатывать первичную маркшейдерскую, геологическую и буровзрывную информацию и предоставлять её программному компоненту функционального модуля BlockBlast.
Программный компонент функционального модуля BlockBlast представляет собой комплекс программ, обеспечивающих компьютерную обработку данных в соответствии с разработанной методикой оценки взрываемости горных пород на карьерах (рис. 5.3).
