Практические приёмы оптимизации разведочной сети

Чем ближе расположены в пространстве разведочные пересечения (чем плотнее разведочная сеть), тем меньше область интерполяции данных разведки и ближе соответствует реальности создаваемая модель месторождения. Однако, чем ближе эти пересечения, тем больше их количество, необходимое для разведки, а следовательно больше требуется средств.

Оптимизация плотности сети осуществляется с помощью методов аналогии, эксперимента или расчетно-аналитического.

Метод аналогий заключается в том, что для разведуемого месторождения принимают сеть, использовавшуюся на геологически аналогичных месторождениях, которые затем успешно отрабатывались или отрабатываются. Опыт разведки месторождений конкретных видов сырья систематизируется в виде специальных таблиц рекомендуемых плотностей разведочной сети, публикуемых в соответствующих методических руководствах и инструкциях. Месторождения при этом разделяются по сложности строения на ряд групп, для каждой из которых приводятся осредненные данные с учетом необходимой детальности исследований (категории запасов)и группы сложности строения месторождения.

Как видно из таблицы, изменение плотности разведочной сети по мере увеличения сложности строения месторождений, носит ступенчатый и в большинстве случаев кратный характер. Для большинства месторождений сложного строения плотность сети скважин в целом близка к 50-100 м.

Метод эксперимента заключается в том, что в процессе разведки проводят определенные эксперименты, имеющие целью проверить достаточность принятой сети. Такие эксперименты могут проводиться либо путем обработки получаемых результатов методом искусственного разрежения сети, либо путем проведения дополнительной разведки методом контрольного сгущения сети.

При методе разрежения по данным, полученным по созданной разведочной сети, составляют планы, разрезы или выполняют расчеты некоторых числовых характеристик полезного ископаемого (например - средних содержаний), вначале с использованием всех пересечений, а затем искусственно разрежая сеть вдвое, вчетверо и т.д.

Данные по вариантам разрежения сравниваются друг с другом и с эталонным вариантом полной сети. Критерием оптимальности разреженной сети служит совпадение полученных по вариантам результатов друг с другом и с эталоном.

Метод разрежения приемлем, когда ставиться задача подбора оптимальной сети разведки путем анализа данных эксплуатационной разведки или отработки. Однако, получаемые результаты для данного месторождения обычно уже теряют практическое значение, а при переносе их на другие объекты возникает проблема аналогии.

Метод контрольного сгущения сети является основным. Его использование заключается в том, что на выбранных эталонных участках проходят дополнительные выработки, доводя сеть разведочных пересечений до предельно густой. Критерием достижения такого предела могут служить:

-получение разрезов (планов), на которых все вскрытые интервалы полезного ископаемого в пространственные тела увязываются однозначно;

-параметры полезного ископаемого (мощность тел, качественные характеристики), оцененные по исходной сети, при проходке дополнительных выработок подтвержодаются;

- дополнительно выявляемые детали строения не вносят принципиальных изменений в принятую геологическую модель месторождения и не влияют на выбор горной технологии.

Именно поэтому контрольное сгущение должно рассматриваться как обязательный элемент разведки.

Если месторождение разведуется комбинированной системой с применением бурения и горных работ, горные работы должны прежде всего использоваться как участки контрольного сгущения сети. Горная разведка, выполненная исключительно квершлажными пересечениями тела полезного ископаемого, при расстояниях между квершлагами, соответствующими сети буровой разведки, задач контрольного сгущения не решает и в значительной мере является напрасной тратой средств.

Метод аналитических расчетов основывается на принятии некоторой математической модели, вопрос соответствия которой реальному объекту никогда не имеет однозначного решения. Модель всегда более или менее приближена к объекту, причем степень этого приближения может быть проверена только одним путем - сопоставлением результатов расчетов с практикой, что далеко не всегда может быть осуществлено.

При решении задач геологической разведки используются три основные типа математических моделей: статистическая, геометрическая и геостатистическая.

В условиях статистической модели значения некоторого параметра, например - мощности тела полезного ископаемого, содержания полезного компонента и т.п. , рассматриваются как случайные величины, а разведочные данные как статистическая выборка.

D_{допустимая}=(с_реднее-с_minпром)*100%/с_{среднее}

Известно, что погрешность оценки среднего значения случайной величины по некоторой выборке находится по выражению:

D = t V/Ö n

где V -коэффициент вариации,

n - количество наблюдений,

t - коэффициент вероятности (для вероятности 0,95 t»2) (критерий Стьюдента).

Однако, ясно, что статистическая модель условиям разведки не отвечает, т.к. значения параметра характеризуют конкретное геометрическое тело и представляют собой функции координат пространства, а выборка по определенной сети также не случайна, т.е. не является статистической. Тем не менее, подобный расчет погрешностей, обеспечиваемых реальной сетью, еще имеет некоторый практический смысл и получаемые оценки погрешности могут рассматриваться как верхний предел ошибок, которые (для в действительности не случайных величин) должны быть меньше.

Указанная формула в принципе может быть решена относительно n для отыскания числа наблюдений, обеспечивающих некоторую заданную точность D.

n = (t V /D)²

Однако в ее правой части при этом все величины окажутся практически неизвестными. Желая найти число наблюдений, необходимое для достижения заданной точности оценки среднего, нужно знать дисперсию и среднее значение величины, т.е. те характеристики, которые предстоит найти по выборке, размер которой мы пытаемся определить. Величины же t и D также должны быть заданы и для их выбора нет определенных критериев.

Sячейки=S/n l=Ö Sячейки

Важно также отметить, что в условиях статистической модели определяется число наблюдений, т.е. число разведочных пересечений, в то время как задача определения плотности сети подразумевает нахождение расстояний между пересечениями. Таким образом, в данной модели происходит как бы подмена условий одной задачи, условиями другой, причем далеко не адекватной.

В условиях геометрической модели тело полезного ископаемого рассматривается как совокупность некоторых геометрических элементов, обладающих определенной формой и размерами. Это могут быть раздувы или пережимы мощности, участки богатых руд, безрудные промежутки и т п. Задача формулируется следующим образом: какой должна быть сеть наблюдений, чтобы элемент заданного размера с определенной вероятностью “накрывался” хотя бы одним (или двумя, тремя) наблюдениями?

В простейшем случае, приняв что элементы представляют собой круги радиуса r , параметр (размер ячейки, шаг) квадратной сети, “накрывающей” элемент хотя бы одним наблюдением, находится по формуле:

а = 1,8 r / Ö р

где р -вероятность.

Однако и в условиях такой модели решаемая задача оказывается не вполне адекватной той, реальным условиям разведки. Разведка прежде всего имеет в виду получение количественных характеристик изучаемого объекта (запасов, содержаний и пр.). Точность оценки таких характеристик достаточно трудно связать с размерами каких-то элементов и вероятностью их подсечения сетями.

В условиях геостатистической модели месторождение рассматривается как некоторое поле пространственных переменных, свойства которых могут быть описаны специальными функциями. Так как вопросам геостатистики посвящается одна из последующих глав здесь эта модель подробно не рассматривается.

Следует, однако, отметить, что аппарат геостатистики, представляющий собой наиболее совершенную из предложенных для геологии математических моделей, все-таки призван в первую очередь решать задачу анализа полученной разведочной информации и, в определенной мере, анализа последствий от ее использования.

Нет и не может быть математического аппарата, позволяющего рассчитать параметры оптимальной сети для объекта, на котором разведка еще не проводилась и характеристики которого не известны. Решение подобной задачи может быть получено только методом “проб и ошибок”, т.е. путем проведения разведки, анализа полученных результатов, контрольного сгущения сети, сопоставления полученных результатов с предидущими и т.д. в соответствии с принципами последовательных и выборочной детализации.