Введение к работе
Актуальность работы. Комплексное использование запасов многокомпонентных полезных ископаемых, представленных, например, колчеданно-полиметаллическими, медно-молибденовыми или золото-урановыми месторождениями, предполагает достоверную геометризацию типов и сортов руд в массиве с целью планирования рудопотоков с определенным качественным составом и обоснования сортовой переработки руд.
При геометризации месторождений многокомпонентных полезных ископаемых классическая геометрия недр как метод математического отображения пространственного размещения отдельных показателей приводит к ситуации, когда каждый показатель имеет свою геометрию, т.е. контуры рудных тел, построенные по разным показателям, не совпадают между собой, что снижает достоверность квалиметрической оценки источника георесурсов и уменьшает эффективность недропользования.
Поэтому разработка многомерной модели геометризации месторождений полезных ископаемых, которая обеспечивает оконтуривание однородных участков месторождения сразу по всем показателям качества полезного ископаемого, исключая тем самым неоднозначность при построении границ, является весьма актуальной задачей. Кроме того, модель многомерной геометризации должна обеспечивать наилучшую оценку средних значений параметров рудных тел (содержаний всего комплекса компонентов, мощности и т.д.), причем не только на однородных участках, но и в любом оцениваемом блоке месторождения.
Целью работы является обоснование метода многомерной геометризации месторождений твердых полезных ископаемых для повышения надежности и достоверности их квалиметрической оценки и комплексного использования запасов многокомпонентных полезных ископаемых.
Идея работы заключается в построении вероятностно-статистической модели месторождения с использованием аппарата многомерной математической статистики для разбиения и агрегирования совокупностей наблюдений одновременно по всему комплексу показателей качества руд.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Многомерная геометризация месторождений полезных ископаемых по комплексу показателей качества, рассматриваемых как случайные величины, состоит в разграничении совокупности наблюдений на однородные группы методами математической статистики с последующим анализом пространственного размещения участков, характеризующихся стабильным поведением всего комплекса показателей. Применение данной методики позволяет исключить конфликт границ и выявить систематические ошибки подсчета запасов, возникающие при классической геометризации.
-
Статистический критерий для проверки гипотезы об однородности, построенный с помощью метода максимального правдоподобия, обнаруживает в условиях большого числа наблюдений избыточную чувствительность. Новое агрегированное решение задачи разграничения не только устраняет локальные флуктуации в поведении комплекса показателей, но и значительно улучшает качество многомерной геометризации.
-
Полученные в результате разграничения и агрегирования однородные группы наблюдений, характеризующиеся устойчивыми средними значениями содержаний и других показателей качества, представляют собой природные типы руд, что доказывается хорошей сходимостью результатов многомерной геометризации и данных геолого-технологического и минералогического картирования участков целого ряда рудных месторождений.
-
Многокомпонентное месторождение полезных ископаемых является сложным неоднородным объектом, образованным рудами различных природных типов. Наилучшая оценка средних значений показателей качества оцениваемых блоков достигается прослеживанием выделенных природных типов руд в пространстве месторождения, что становится возможным при помощи агрегированного решения задачи разграничения.
Научная новизна исследований:
- многомерная геометризация месторождений полезных ископаемых впервые рассматривается в рамках нового научного направления – квалиметрии недр и призвана путем повышения надежности и достоверности оконтуривания природных типов руд в недрах создать условия для их добычи в режимах, обеспечивающих подачу на обогатительную фабрику стабильных по качественным показателям рудопотоков;
- впервые разработана вероятностно-статистическая модель геометризации месторождений полезных ископаемых, позволяющая воспользоваться для построения внешних и внутренних границ месторождений математико-статистическим аппаратом разграничения совокупностей наблюдений по комплексу признаков, что обеспечивает математическую точность и геологическую достоверность квалиметрических оценок недропользования;
- задача разграничения по комплексу признаков, лежащая в основе многомерной геометризации, впервые рассматривается не только как математико-статистическая (с точки зрения построения критерия для проверки нулевой гипотезы), но и как оптимизационная проблема, связанная с поиском максимального значения функции правдоподобия в условиях альтернативной гипотезы. Новое агрегированное решение задачи разграничения позволяет перейти к прослеживанию показателей качества руд в пространстве;
- результаты многомерной геометризации рассматриваются в комплексе с данными геолого-технологического и минералогического картирования отдельных участков месторождений полезных ископаемых с целью построения информационной модели месторождения, лежащей в основе управления качеством недропользования.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются представленным объемом геолого-статистической информации по рудным месторождениям; строгим логико-математическим подходом к построению моделей и получению выводов; хорошей сходимостью результатов разграничения и данных детального минералого-технологического картирования; положительной апробацией полученных результатов на ряде рудных месторождений.
Научное значение исследования заключается в обосновании метода многомерной геометризации месторождений полезных ископаемых для оконтуривания природных типов руд в массиве и повышения достоверности квалиметрической оценки качества источника недропользования.
Практическое значение исследования состоит в разработке методики многомерной геометризации, включающей комплекс алгоритмов и программ для разграничения и прослеживания природных типов руд в оцениваемых блоках месторождения для их посортовой выемки и планирования рудопотоков определенного качественного состава.
Реализация результатов работы.
Методика многомерной геометризации принята к использованию для оконтуривания и оценки запасов месторождений твердых полезных ископаемых ЗАО «Эльконский ГМК» (Республика Саха, Якутия), ИГА и БМ ЯНЦ СО РАН (Республика Саха, Якутия), ФГУП «ИМГРЭ» (Москва), фирмами DMT GmbH & Co. KG (Эссен, Германия), RAK Geoengineering Ltd (ОАЭ).
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах «Неделя горняка» (МГГУ, 2009 – 2012 гг.), коллоквиуме по альтернативной геостатистике (сентябрь 2009, Эссен, Германия), Съезде Союза маркшейдеров России (октябрь 2009, Москва), семинарах кафедры МДиГ МГГУ (2008 – 2012 гг.).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 6 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 29 таблиц, 22 рисунка и список литературы из 72 наименований.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю профессору доктору технических наук Валентине Владимировне Руденко.
