Методы построение изолиний поверхности.

Лабораторная работа № 29

Исследование гипсометрии угольного пласта в пределах выемочного участка

Работы по исследованию гипсометрии угольного пласта в пределах выемочного участка, анализу мощности и ее изменчивости, изучению состава пород кровли и почвы пласта составляют комплекс работ по геолого-промышленной оценке запасов полезного ископаемого в пределах выемочного участка.

Цели и задачи работы

Целью работы является исследование гипсометрии угольного пласта в пределах выемочного участка.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

- изучить основные понятия и термины;

- освоить методы построение изолиний поверхности;

- освоить методы построения и назначения гипсометрических планов;

- освоить методику выполнения построения и исследования гипсометрических планов участка выемочных работ

Общие положения

ГИПСОМЕТРИЧЕСКИЙ ПЛАН — маркшейдерский план горных выработок, на котором поверхность кровли или почвы рудного тела или других. геологических. объектов (тектонических нарушений, водоносных горизонтов и т. д.) изображена изогипсами (горизонталями). Гипсометрические планы используют для подсчёта запасов.

В связи с повышением уровня комплексной механизации горных работ постоянно возрастают требования промышленности к достоверности разведочных данных и точности их графического отображения.

Обеспечение безопасности эксплуатации наземных природных, промышленных и других объектов, более рациональное использование ресурсов, снижение риска возникновения аварий, уменьшение возможного ущерба при аварии, увеличение эффективности управленческих решений требует использования таких информационных систем.

Основные результаты разведки угольных месторождений представляются на вертикальных геологических разрезах и гипсометрических планах пластов , которые используются при подсчете запасов, проектировании, строительстве и эксплуатации горных предприятий. Точность и достоверность геологических разрезов и гипсометрических планов зависят не только от сложности геологического строения шахтного поля или участка, детальности и качества разведочных работ, но и от точности определения координат точек подсечения пластов скважинами и методики структурных построений. Построение геологических разрезов и гипсометрических планов - сложная и трудоемкая задача, в которой необходимо определить, построить и увязать в единую геологическую концепцию большое число структурно-геометрических элементов - точек, линий, углов, отметок, поверхностей. Нередко можно столкнуться с необходимостью выбора из двух или нескольких возможных решений наиболее правдоподобного.

Эффективность применения выемочных комплексов и механизированных крепей в

большой степени определяется постоянством горно-геологических условий. Поэтому очень важной проблемой является повышение разрешающей способности разведочных работ и методов графического отображения геологоразведочной информации .

Более того, как показано в работе, погрешности определения координат точек встречи скважин с пластами угля и слоями горных пород оказывают определенное влияние на выбор параметров разведочной сети.

Методы построение изолиний поверхности.

Изображение на плане топографической поверхности производят по результатам инструментальных наблюдений. Применяются следующие виды построения изолиний: метод инвариантных линий, метод многогранника, метод профилей, метод статистического окна, косвенный метод. Построение изолиний этим методом начинают с более детально изученных участков изображаемой поверхности, постепенно переходя к малоизученным.

Метод инвариантных линий: на план в соответствующем масштабе выносят по координатам точки, около каждой точки выписывают значение показателя в виде отметки. В результате геометрического анализа выписанных точек намечают ориентировочное положение изображаемой поверхности. Строится отрицательная (место минимумов высот данной поверхности) и положительная инварная линия. Место пересечения инвариантных линий называется инвариантной площадкой. Относительно инвариантных линий между точками намечают линии скатов, по которым линейным интерполированием, задавшись величиной сечения, находят ступенчатые отметки. Соединяют точки с одинаковыми отметками плавными кривыми, получают на плане изображение искомой поверхности в изолиниях. Метод многогранника: применяют тогда, когда затруднительно наметить инв. линии или когда в отдельных точках поверхности замерены ее элементы залегания: азимут линии падения, угол падения

1.Точки, в которых определены элементы залегания поверхности, по координатам наносят на план. По дирекционному углу через каждую точку проводят проекции линии падения. Задавшись сечением, на линиях наносят ступенчатые отметки, через которые проводят изолинии по нормали к линии падения.

2.Поверхность представляется многоугольником, каждая грань которого - треугольник с вершинами в близлежащих точках с числовыми отметками. Задавшись сечением, между ближайшими точками производят интерполирование. Точки с одинаковыми отметками соединяют плавной кривой.

Метод профилей: применяется при наличии нескольких профилей или сечений изучаемой поверхности, расположенных параллельно или нет. На план наносят проекции профилей по координатам исходных точек На профилях наносят высотную сетку. Точки пересечения линий высотной сетки с профилем поверхности изображаемого показателя проектируются сначала на основание профиля, а затем переносят на план, подписывая около них отметки, Точки с одинаковыми отметками соединяют плавной кривой. Метод применяется при разведке или опробывании МПИ по разведочным линиям.

Метод статистического окна применяется при большом числе точек с числовыми отметками показателя на плане. Заключается в построении изолиний поверхности по

средним групповым отметкам. На план участка с точками наносят квадратную сетку со сторонами а и b. В каждой ячейке сетки определяют среднее арифметическое значение отметок всех попавших в нее точек и подписывают это среднее в центре статистического окна. Окно перемещают на половину своего размера сначала по одной оси, а затем по другой, или на полный его размер.

Если точки группируются в одной какой-либо части ячейки, то среднее подписывают в их геометрическом центре. Пограничные точки учитывают в обоих соседних окнах. Затем, задавшись сечением, по отметкам средних строят изолинии. В результате получают сглаженную поверхность, характеризующую основные изменения изображаемого показателя.

Этот метод широко используется при построении изолиний по данным массовых замеров, определений, проб изучаемых свойств залежей, характеризующихся своей изменчивостью.

Косвенный метод: применяют тогда, когда искомая поверхность является функцией некоторой дайной в изолиниях поверхности или когда даны две поверхности со своими изолиниями, а искомая поверхность является их производной и определяется соответствующими математическими действиями между данными поверхностями.

Гипсометрические планы угольных пластов отражают пространственные изменения их морфологии и качества углей, структурные особенности месторождения (участка) и условия залегания углей. Эти планы являются основным обобщающим материалом результатов проведенных геологоразведочных работ и базой для производства подсчета запасов методами среднего арифметического, геологических блоков, ближайшего района, а также для разработки проектных решений и планирования развития горно-эксплуатационных работ.

Гипсометрические планы составляются в виде проекций на горизонтальную (при углах падения пород до 45°) или на вертикальную плоскость (при углах падения пород более 45°). При прямолинейном простирании и выдержанных углах падения пород гипсометрический план может быть спроектирован на плоскость, параллельную одной из поверхностей (обычно почве) пласта. По существу такое проектирование производится при залегании пластов, близком к горизонтальному (до 8°), когда за величину подсчетной мощности пласта принимается вертикальная его мощность, а площади проекций, измеренные на подсчетных планах, приравниваются к истинным ввиду незначительной разницы их величин.

Для построения гипсометрических планов используется геологическая карта месторождения (участка) или карта выходов пласта под покровные отложения, погоризонтные планы, геологические разрезы и данные о глубинах подсечения пластов и разрывных нарушений в плоскости пласта эксплуатационными и разведочными выработками.

Методы построения и назначения гипсометрических планов.

Форму залежи ПИ могут определить следы поверхности раздела: поверхности

лежачего и висячего боков залежи, тектонических разрывов и слоев залежи с минимальным содержанием компонентов для тех случаев когда ПИ постепенно переходит в безрудные боковые породы.

Планы, с нанесенными на них изогипсами называются гипсометрическими (структурными) Планы могут строиться непосредственным или косвенным способом.

Непосредственный способ применяется дня МПИ с пологим залеганием. При построении планов используется метод инварных линий или многогранника При крутом или наклонном залегании метод многогранника или профилей.

При малой разведанности применяются следующие виды построения планов:

1. нормальная мощность пород между пластами имеет постоянную величину,

2. мощность пласта на плане переменная.

Применяется косвенный способ

Гипсометрические планы построенные с учетом данных горных работ и элементов залегания, более точно отображают поверхность залежи, чем планы, построенные по данным разведки. Их используют при прогнозировании показателей залежи и решении текущих задач по разработке соседних участков.

Назначение: используется при прогнозировании показателей залежи и при решении текущих задач по разработке соседних пластов. Гипсометрические планы поверхности почвы и кровли залежи на плане дают полное представление о залежи и широко применяются на практике для решения многих задач по вскрытию и разведке МПИ. Особое значение гипсометрические планы имеют при разработке открытым и дренажным способам. При разработке пластовых МПИ по категории разведанности и изученности: гипсометрию проводят по почве пласта и структурным колонкам залежи. Используются также при планировании горных работ, решении задач рационального размещения объектов и сооружений на ЗП. Служат как материал для изучения тектоники МПИ, определения вида складок и разрывных нарушений. Применяются при решении задач о направлении и длине выработок, составлении прогнозов и распространения нарушений на соседние пласты и нижние горизонты.

Методика выполнения построения и исследования гипсометрического плана участка выемочных работ

1. На листе миллиметровки формата А4 в масштабе 1 : 1000 вычерчивается план лавы № 25-бис. Длина лавы (ширина столба) – 100 м. Расстояние между пикетами – 10 м.

2. Одноименные пикеты по выемочным штрекам соединяются линиями.

3.Вместо пикетов в соответствии с приложением 1 выставляются значения отметок почва пласта.

4. По сторонам полученных прямоугольников методом интерполяции плавными линиями строится гипсометрический план почвы пласта. Высота сечения – 1м.

5. На отдельном листе строится график гипсометрических отметок по штрекам.

6. Определяется среднее значение отметок и делается вывод:

- если значение максимальной или минимальной отметки гипсометрии менее 5 м, то говорят о том, что гипсометрия пласта спокойная;

- если значение максимальной или минимальной отметки гипсометрии более 5 м, то говорят о том, что гипсометрия пласта неспокойная.

23-ий выемочный вентиляционный штрек

ПК5 ПК6 ПК7 ПК8 ПК9 ПК10 ПК11 ПК12 ПК13 ПК14 ПК15 ПК16 ПК17 ПК18 ПК19 ПК20 ПК21

25-ый выемочный откаточный штрек

Рис. 1 План лавы № 25-бис

Приложение 1

Варианты заданий

Вари- ант	№ выра- бот- ки	Абсолютная отметка почвы угольного пласта, м
№ пикета

		218,3	217,,6	217,8	220,0	222,4	224,2	219,1	220,9	218,2	216,7	-	215,,5
	220,5	217,9	218,1	219,8	220,5	221,2	222,1	221,9	217,1	215,7	-	214,8
		117,4	116,5	114,1	114,8	115,6	115,9	117,8	117,9	118,6	117,4	116,5	114,8
	115,3	113,2	114,2	115,8	116,7	116,3	117,9	116,8	117,5	116,4	116,0	114,3
		234,9	231,9	233,3	232,7	231,2	230,1	-	229,8	230,5	232,9	233,6	235,1
	236,3	235,1	234,7	233,9	231,4	229,5	-	230,2	231,9	232,5	234,6	234,9
		154,8	153,8	151,6	150,4	-	150,3	152,8	152,6	154,5	155,9	156,3	154,2
	158,4	157,7	156,3	156,0	154.7	153,6	151,4	-	-	150.8	152,6	153,9
		160,7	159,4	157,2	156,4	-	155,8	156,2	156,4	157,5	158,3	158,9	159,7
	157,4	158,9	157,1	154,3	152,8	-	151,7	152,9	153,6	154,8	155,0	157,7
		176,3	178,9	179,3	-	179,7	178,8	177,6	177,4	170,0	172,7	173,6	172,6
	174,7	174,3	175,9	176,1	177,4	178,2	177,5	175,4	173,2	-	173,2	174,5
		135,3	134,8	133,3	132,9	-	131,8	132,6	134,8	134,5	136,2	137,0	136,8
	138,1	137,7	136,7	134,9	134,6	135,9	136,2	138,2	140,4	-	139,9	137,8
		156,9	154,5	153,9	151,6	-	151,9	152,2	153,8	154,6	156,3	158,1	-
	156,4	155,0	154,8	152,9	151,7	152,3	154,9	155,8	156,2	157,6	158,4	-
		195,3	194,7	193,8	191,5	-	191,5	191,9	192,5	194,7	198,2	198,7	196,5
	197,5	196,8	195,2	194,7	193,8	194,1	193,4	192,6	193,3	194,4	195,9	197,5
		201,8	200,3	199,6	198,4	196,7	-	196,9	197,3	198,8	198,9	199,4	200,7
	203,4	201,7	199,5	199,4	195,9	-	196,3	198,9	197,5	198,4	198,9	199,4
		148,7	149,4	152,7	-	152,0	151,3	150,9	149,7	148,1	145,8	-	145,4
	149,7	151,4	152,6	-	151,9	152,7	150,5	148,2	146,9	144,3	-	145,7
Вари- ант	№ выра- бот- ки	Абсолютная отметка почвы угольного пласта, м
№ пикета

		218,3	217,,6	217,8	220,0	222,4
	220,5	217,9	218,1	219,8	220,5
		112,6	-	113,1	114,5	116,8
	114,9	112,5	113,4	114,9	115,1
		233,8	233,0	233,7	234,4	235,2
	233,6	232,4	233,0	235,1	236,2
		156,7	154,9	153,8	152,6	153,7
	154,8	153,9	154,8	153,1	152,9
		161,2	160,0	-	159,9	160,4
	155,2	-	154,8	156,3	158,9
		171,9	172,6	173,5	172,6	171,8
	175,3	176,1	-	177,2	174,2
		135,5	134,9	133,8	132,3	131,9
	136,6	135,0	135,9	134,6	133,4
		157,4	156,0	155,1	154,5	152,9
	158,2	158,0	156,2	154,3	153,9
		196,4	195,9	193,8	192,6	192,0
	-	197,3	196,1	194,4	193,1
		202,1	203,5	202,7	201,6	199,5
	200,6	202,7	201,9	199,4	197,3
		146,7	146,9	145,8	144,7	143,6
	145,9	146,0	144,9	144,2	142,6