Автоматизированная система мониторинга состояния запасов и потерь угля в недрах

Николай Грищенков, доц., к.т.н., Ирина Филатова, инж. Донецкий государственный технический университет, кафедра геодезии

Резюме. Для повышения эффективности использования запасов полезного ис-копаемого и улучшения календарного планирования разработана автомати-зированная система мониторинга состояния запасов и потерь угля в недрах. Система включает базы данных по пластам, программное обеспечение для их ведения и решения ряда геолого-маркшейдерских задач и обеспечивает оперативную подготовку широкого спектра отчетной документации.

Жесткие экономические условия современного горного производства наряду с усложнившимися горно-геологическими условиями добычи угля требуют применения новой стратегии календарного планирования, основанной на полном учете всех влияющих факторов, оперативном расчете, анализе и оценке нескольких альтернативных вариантов развития горных работ. В то же время доминирующая на производстве технология учета запасов, добычи и потерь угля отличается высокой трудоемкостью и требует значительных затрат времени. В частности, только подготовка по традиционной методике ежегодного отчета о состоянии запасов угля в недрах занимает несколько дней. Необходимость выполнения расчетов альтернативных вариантов ведения горных работ только подчеркивает остроту проблемы.

Эффективное решение этой актуальной проблемы заключается в создании автоматизированной системы мониторинга состояния запасов и потерь угля в недрах на горном предприятии. Имеющийся опыт создания автоматизированных систем маркшейдерского обеспечения горных работ и современные технические средства позволяют создать такую систему. Для этого требуется разработать информационную основу автоматизированной системы в виде геолого-маркшейдерских баз данных, создать программные средства для ведения этих баз, выполнения необходимых расчетов и подготовки отчетной документации, выполнить тестирование системы на производственном материале, подготовить маркшейдерский персонал работе с системой.

Структура автоматизированной системы мониторинга (АСМ) состояния запасов и потерь угля в недрах включает техническое, информационное и программное обеспечение. Технические средства системы включают IBM-совместимые компьютеры с процессорами 80486 или Pentium, жесткими дисками объемом 1.2Мб, стриммерами либо устройствами накопления информации типа ZIP, мониторами с видеоадаптерами VGA или SVGA.

Информационной основой АСМ является интегрированная база данных, включающая цифровые модели пластов, горных выработок, базы данных (БД) горнотехнической и геолого-маркшейдерской информации. В частности, в интегрированную базу данных входят следующие геолого-маркшейдерские БД: БД фигур (блоков) подсчета запасов по пластам; БД движения запасов по фигурам подсчета; БД промышленных запасов; БД добычи по замерам горных выработок; БД эксплуатационных и общешахтных потерь угля; БД пластов; БД марок угля; БД типов горизонтов; БД видов запасов.

В настоящее время на ряде шахт Донбасса эксплуатируется первая очередь АСМ, включающая подсистему учета балансовых и промышленных запасов угля в недрах. БД подсистемы представлены DBF-файлами.

Основным информационным компонентом подсистемы учета запасов является фигура (блок) подсчета запасов, оконтуренная при геометризации запасов и занесенная в геологический отчет. Имя фигуры, имя пласта, на котором она расположена, и вид запасов по фигуре (балансовые, забалансовые, некондиционные) служат основой для формирования уникального кода фигуры, по которому она отыскивается (идентифици-руется) во всех БД.

БД фигур подсчета запасов является главной базой и содержит следующие данные: код шахты, имя пласта, имя фигуры, вид запасов, горизонт, тип горизонта, категория запасов, марка угля, способность к коксованию, угол падения и мощность пласта, плотность (объемный вес) угля, исходные площадь и запасы фигуры (из геологического отчета). Число записей в базе зависит от площади шахтного поля, сложности его геологического строения, количества рабочих пластов и колеблется в диапазоне от 80 до 550 записей на шахту.

БД движения запасов по фигурам подсчета содержит сведения о движении запасов за отчетный период: площадь и величина добычи, площадь и величина общих потерь, величины списания балансовых запасов и их перевода в забалансовые, величины изменения запасов вследствие изменения технических границ шахты и др. Число записей в базе сравнительно невелико (5-10% от числа записей первой БД), т.к. горные работы ведут в ограниченном числе подсчетных блоков.

БД промышленных запасов по фигурам подсчета содержит следующие данные: проектные общешахтные потери (под горными выработками, объектами на поверхности, в барьерных целиках), запасы, нецелесообразные к отработке (в сильно нарушенных участках, в целиках у крупных геологических нарушений, на отработанных горизонтах, обособленные запасы, запасы с малой мощностью в удаленных участках, не подтвержденные горными работами и др.), процент проектных эксплуатационных потерь, процент вскрытия запасов, величины подготовленных и готовых к выемке запасов. Число записей в этой базе составляет 15-20% от числа записей первой БД.

БД добычи по замерам горных выработок содержит сведения о наименовании забоя, горизонте, пласте, вынимаемой мощности (общей, приведенной, по угольным пачкам, по породным прослойкам), установленной норме зольности, объемном весе (по угольным пачкам, по породным прослойкам, по установленной зольности), подвига