1 Обработка исходных данных геологоразведки

   1.1 Исходные данные

      Участок угольного месторождения разведан буровыми скважинами по 4 разведочным  линиям (1-1,…,4-4). Скважины бурились вертикальные, наклонные (искривлённые в вертикальной и азимутальных плоскостях). Для получения дополнительной информации на участке пройдено 5 вертикальных шурфов. По разведочным скважинам производилось опробование встречных угольных пластов на зольность.

   Планово-высотная сеть скважин, шурфов и имеющаяся  опорно-геодезическая сеть на участке  месторождения приведена в таблице.

   Все данные по скважинам (вертикальным) с  описанием геологических колонок приведены в каталоге разведки, а результаты съёмки наклонных искривлённых скважин и данные по скважинам с описанием геологических колонок приведены в каталоге. 

    Таблица 1 – Каталог координат скважин

   Таблица 2 – Каталог координат шурфов, геодезических знаков и пунктов государственной геодезической сети

      Таблица 3 – Каталог разведки угольного  месторождения

Таблица 4 – Каталог разведки угольного месторождения (наклонные скважины)

   2 Построение гипсометрического плана угольного месторождения 
 

   Основными широко применяемыми графиками, характеризующими форму и условия залегания  залежей полезных ископаемых, являются:

а) гипсометрические планы кровли или почвы залежей  пластовой формы;

б) графики  изомощностей;

в) графики  изоглубин.

   Эти графики составляют основу структурной  геометризации месторождений. В зависимости от геологических условий и характера исходных данных существует ряд приемов построения горногеометрических графиков.

   Построение  гипсометрии кровли или почвы  пласта выполняют следующими способами:

а) непосредственным;

б) вертикальных разрезов;

в) по гипсометрии вышележащего пласта. 
 

2.1 Непосредственный способ построения 

   Если  месторождение разведано сетью  вертикальных скважин по геометрической сетке (квадратной, прямоугольной, ромбической и т. д.), в этом случае построение гипсометрического плана поверхности почвы или кровли залежи осуществляют в следующем порядке.

   1. На план данного масштаба по  координатам наносят устья разведочных  выработок и рядом выписывают  абсолютные или относительные  отметки почвы или кровли залежи и номера выработок.

   2. Вычисленные на плане отметки  поверхности почвы (или кровли) залежи анализируют и намечают  ориентировочное положение линий  перегибов изображаемой поверхности. Эти линии позволяют наметить на плане линии скатов поверхности, на которых линейным интерполированием находят точки со ступенчатыми отметками, кратными выбранной высоте сечения горизонталей изображаемой поверхности. Выбор сечения изогипс должен основываться на детальности изучения поверхности залежи и на требованиях, предъявляемых к плану. Через точки со ступенчатыми одинаковыми отметками проводят изогипсы изображаемой поверхности.

   Построение  изогипс поверхностей почвы или  кровли залежи всегда начинают с более изученной части месторождения.

   Необходимо  отметить, что построение изосечений поверхностей почвы или кровли залежи должно производиться не механически, а с учетом данных о геологии месторождения, тектонике района и т. д.

   Эти графики дают ясное представление  о форме и размерах залежи и  их не заменить никакими описаниями. Они  служат основой для подсчета запасов  и состояния проекта разработки залежи. 
 

2.2Способ вертикальных разрезов 

   Месторождения пластообразной формы часто разведуют  выработками, располагаемыми по разведочным линиям, отстоящим одна от другой в десятки раз большем, чем расстояния между выработками по линиям. В этом случае гипсометрические планы поверхности почвы или кровли залежи строят с использованием геологических разрезов.

   Построение  гипсометрического плана складчатой поверхности залежи способом вертикальных разрезов или сечений носит универсальный характер.

   На  листе бумаги наносят координатную сетку, разведочные линии и разведочные выработки по линиям, границу залежи. Около каждой разведочной выработки выписывают отметку изображаемой поверхности.

   На  геологические разрезы залежи по каждой разведочной линии  наносят  высотную сетку, т. е. систему горизонтальных прямых, расстояние  между которыми равно высоте сечения горизонталей, а отметки их выражают расстояния до плоскости проекции. Точки пересечения высотной сетки с профилем  изображаемой  поверхности,  проектируют на  линию профиля,  у проекций  точек подписывают   соответствующие отметки,  а сами точки переносят на план.  На плане получают ряд точек на каждой  разведочной линии со ступенчатыми  отметками изображаемой поверхности.

   Через ступенчатые одноименные отметки  проводят  плавные  кривые-изогипсы почвы или кровли залежи.

   Построение  гипсометрии нижележащего  пласта  по   гипсометрии вышележащего В процесс складкообразования часто вовлекаются мощные  толщи  осадочных образований,  включающих в себя  группы  пластов полезного ископаемого,  расположенных на  разных   глубинах.  Общность  процессов  складкообразования  вызывает  общность деформации  пластов, расположенных  на  раз. По условиям охраны  недр  при эксплуатации  месторождений пласты обычно разрабатываются в нисходящем  порядке.  Естественно, при этом вышележащие  пласты  разведаются лучше, чем нижележащие. В таких случаях по гипсометрическому плану более изученного пласта и известному расстоянию между пластами можно построить гипсометрический план менее изученного пласта.

Рисунок 1 – Построение гипсометрического  плана залежи

способом  вертикальных разрезов 

   Рассмотрим  такое построение двух геологических  условий. В первом случае, когда мощность пород междупластья постоянная, на гипсометрическом плане детально разведанного пласта намечают несколько профильных сечений вкрест простирания и строят в этих сечениях геологические разрезы.                                                                                         

   Для плавности изменения усредненных  данных «скользящее окно» перемещают с перекрытием его наполовину сначала по оси Х, а затем по оси У.

   План  разведки участка угольного месторождения  составляем по координатам скважин, шурфов, опорно-геодезической сети в масштабе 1:2000.

   Для этого на листе ватмана строим координатную сетку со сторонами  квадратов 10*10 см.

   Определяем  число квадратов по осям: 

N_x = (x _max – x _min)/l,

N_y = (y _max – y _min)/l,

где  l – размер стороны квадрата. 

   Строим  координатную сетку с помощью  линейки Дробышева, представляющей собой металлическую линейку с вырезанными окошками через 10см. Правый край линейки представляет собой дугу округлости радиуса R=70,711см и является диагональю квадрата со стороной 50см.

   Строим  два прямоугольных треугольника по трём сторонам, а затем проверяем правильность построения по диагонали.

   Непосредственную  накладку каждой скважины, шурфа, пунктов  опорной геодезической сети производим с помощью циркуля-измерителя и  поперечного масштаба. Устанавливаем  по координатам в каком квадрате они находятся и откладываем  циркулем-измерителем соответствующие  отрезки по сторонам этого квадрата. Скважины и шурфы подписывают  согласно ГОСТа 2.855-76. 
 

   2.3 Построение рельефа местности 

   Построение  рельефа местности производим, используя  высотные отметки Z скважин, шурфов, пунктов опорно-геодезической сети, изолинии строим методом многогранника. Сечение рельефа принимаем равным 5м.

   Суть  построения способом многогранника  заключается в том, что разведуемая поверхность рассматривается как предел вписанного или описанного многогранника, вершинами которого являются точки разведочной сети.

   На  плане возле каждой скважины, шурфа  и пункта опорной геодезической  сети подписываем соответствующие  высотные отметки (Z). Указанные точки соединяем между собой таким образом, чтобы они образовывали вершины треугольников или четырёхугольников. Таким образом, получается многогранник с плоскими гранями и рёбрами однообразного уклона.

   По  сторонам полученных фигур путём  линейного интерполирования находим точки, отметки которых кратны выбранной высоте сечения изогипс 5 м.

После этого через точки с одинаковыми  отметками проводим изолинии поверхности многогранника в виде ломаных линий и устанавливаем по ним общий характер поверхности. Затем ломаные линии сглаживаем и вычерчиваем изолинии в виде плавных кривых линий.

   3 Построение геологических разрезов. 
 

   Геологические разрезы составляются по данным разведки угольного месторождения и являются самостоятельным видом геологической документации. Они достаточно наглядно характеризуют форму и условия залегания залежи в соответствующих вертикальных сечениях.

   Построение  разрезов производится в следующем  порядке. На геологические разрезы  залежи по каждой разведочной линии  наносим высотную сетку, т.е. систему  горизонтальных прямых, расстояние между  которыми равно высоте сечения горизонталей, и отметки их выражают расстояние до плоскости проекции профиля рельефа по данному сечению.

   Разрезы выполняем в масштабе плана горных работ 1:2000.

   На  каждом разрезе по разведочной линии  наносим устье и проекции осей разведочных выработок – шурфов и скважин. По осям выработок изображаем горные породы. Мощности пластов откладываем  последовательно вдоль оси скважин, такими они были определены по керну.

   Данные  для построения берм из каталогов  координат и разведки угольного  месторождения.

   Мощности  пластов по искривлённым скважинам  определяем графически.

   После соединения стратиграфически однородных слоёв пластов и их тектонической нарушенности получаем вертикальные разрезы толщи пород. 
 
 

   Через точку N проводим горизонталь Z_n параллельно горизонтали Z_А. По условию построения горизонтали имеют одинаковые отметки, но относятся одни к висячему боку, а другие к лежачему боку пласта. Следовательно, кратчайшим расстоянием между горизонталями соответствует горизонтальной мощности m в масштабе плана. Нормальная мощность m_n определяется длиной перпендикуляра, отпущенного из точки А на сторону BN.

   После определения всех мощностей строим график изомощностей. На основе прямолинейного интерполирования проводим изомощности – линии, соединяющие точки с одинаковыми значениями мощностей полезного ископаемого в виде плавных кривых. Также учитываем возможность прерывания графика изомощностей в зоне тектонического разрыва. 
 

   4 Построение плана изомощностей и изосодержания 

      4.1 Построение плана изомощностей 

   При  разведке и разработке месторождений  полезных ископаемых с переменной мощностью производят построения изолиний мощности.

   Изолинией мощности залежи (изомощностью залежи) называют геометрическое место точек на поверхности кровли залежи с одинаковыми значениями их мощности.

   В изолиниях могут быть изображены изменения всех видов мощностей, нормальных к плоскости проекций: на планах в изолиниях изображают изменение значений вертикальных мощностей залежи (изосекансы мощности); на вертикальных плоскостях проекции изолиниями изображают изменение значений горизонтальных мощностей (изокосекансы мощности); в проекции на наклонную плоскость, параллельную средним значениям падения и простирания залежи, изображают изменения значений истинных мощностей.

   Изолинии  мощности представляют собой поверхность  топографического порядка, которой  реально в природе не существует. Абстрактно она представляет собой поверхность залежи мысленно осажденной на плоскость.

   В практике применяют два способа  построения изомощностей залежи:

• непосредственный;
• косвенный.

   Непосредственный  способ построения изомощностей состоит  в том, что все точки входа  разведочных выработок в залежь наносят на план и около них  подписывают соответствующие значения мощностей, нормальных к плоскости проекции. Задавшись сечением изомощностей и учитывая положение линий перегибов изображаемой поверхности, линейным интерполированием находят ступенчатые точки.

   Последовательным  построением определяют изолинии мощности залежи, подобно тому, как по отметкам боковой поверхности залежи строят ее изосечения. В проекции на вертикальную или наклонную плоскости изолинии мощности строят аналогичным образом. Косвенные способы построения изомощностей основаны на математических действиях над структурными графиками и на использовании вертикальных разрезов.

   В первом случае изолинии мощности получают в результате графического вычитания  из поверхности висячего бока залежи поверхности его лежачего бока. При этом гипсометрические планы висячего и лежачего бока залежи должны быть в одном масштабе и проведены через одинаковые сечения.

   Второй  способ применяют при наличии  вертикальных разрезов залежи по разведочным  линиям. Линии разрезов наносят на план, на котором намечается построение изомощностей. На линии разрезов наносят  точки с целыми значениями мощности залежи, кратные принятому сечению.

   Производя аналогичные графические построения по всем профильным линиям, получают на плане группу точек с целыми значениями мощностей. Соединяя точки с одинаковой мощностью плавными кривыми, получают изомощности залежи.

   Построение  изолиний мощности полезного ископаемого  всегда начинают с наиболее изученной  части. По графикам изомощностей устанавливают  границы залежи, выделяют контуры  промышленных участков, определяют запасы полезного ископаемого в пределах любого по контуру участка, их используют при планировании горных работ, добыче и потерях при разработке полезного ископаемого. 
 

   4.2 Построение графика изоглубин

   Изоглубинами  называют геометрическое место точек  на поверхности залежи с одинаковыми значениями глубин залегания полезного ископаемого. Изоглубины, как и изомощности, представляют собой поверхность в природе не существующую. Она также образуется в результате мысленного осаждения на горизонтальную плоскость всей покрывающей толщи горных пород кровли.

   Если  поверхность, образовавшуюся в результате осаждения залежи на горизонтальную плоскость, рассечь горизонтальными плоскостями через определенный интервал, то в плане получим изосечения воображаемой поверхности, то есть изоглубина залегания кровли залежи и одновременно изомощности покрывающей толщи пород.

   Построение  изоглубин производят непосредственным и косвенным способами. Непосредственным способом изоглубины строят по данным, полученным в вертикальных разведочных выработках.

   На  план данного масштаба по координатам  наносят устья разведочных выработок, возле которых подписывают числовые значения глубин залегания залежи. Затем, задавшись сечением, строят изоглубины аналогично тому, как строят изогипсы поверхности или изомощности залежи.

   При разведке наклонными и искривленными  скважинами строят вначале поверхность  кровли пласта, а изоглубины получают косвенным способом. Косвенный способ построения изоглубин, основанный на вычитании топографических поверхностей, применяют при наличии планов с горизонталями рельефа местности и поверхности кровли пласта, выполненных в одном масштабе. При этом графически из поверхностей рельефа вычитают поверхность кровли залежи. План с изоглубинами залежи полезного ископаемого позволяет быстро определять глубину залегания в любой точке земной поверхности. Изоглубина с определенной отметкой может быть границей открытых разработок. По изоглубинам кровли можно определять объем вскрышных работ при открытых  разработках. Изоглубины залегания используют для определения коэффициента вскрыши, показывающего отношение мощности покрывающей толщи к мощности полезного ископаемого. Путем деления изоглубин кровли на изомощности залежи на плане получают изолинии коэффициента вскрыши. Изоглубина с нулевой отметкой есть линия выхода висячего бока залежи на земную поверхность.  
 
 
 
 

      5 Определение контура по категории и их подсчет 

   5.1 Терминология и классификация  запасов 

   В результате геологической разведки определяются полные запасы полезного ископаемого какого-либо месторождения, находящегося в недрах, которые называют геологическими. Геологические запасы подразделяются на две группы: балансовые и забалансовые.

   К балансовым относят ту часть геологических  запасов полезного ископаемого, разработка которой целесообразна при современном уровне техники и экономики и которые удовлетворяют кондициям, устанавливаемым для подсчёта запасов в недрах.

   Кондиции  полезных ископаемых – это совокупность требований к качеству и горно-геологическим  условиям разработки месторождения  полезного ископаемого, которые разрабатываются и утверждаются проектными научно-исследовательскими организациями на основании технико-экономических расчётов исходя из условий эксплуатации месторождения, количества полезного ископаемого в нём, необходимости наиболее полного комплексного использования полезного ископаемого, его ценности и технологии переработки.