Поскольку построение геометрических моделей мощности пласта, породных прослоев и основных показателей качества угля выполняется одинаковыми методами, а информация о результатах их измерений и определений имеет сходный характер (значения признаков в точках пластоподсечений), то оценка достоверности изучения их размещения в пространстве недр может выполняться на основании единого подхода.
Исходя из того, что геологоразведочные организации производят геометризацию рассматриваемых признаков в крайне усеченном виде (ограничиваясь лишь построением изолиний кондиционных значений признака и границ смены марочного состава), процедура оценки достоверности должна учитывать два следующих обстоятельства.
Во-первых, система оценки достоверности информации по данным признакам должна включать в себя процедуру оценки погрешности планового положения изолиний.
Во-вторых, в отличие от процедуры оценки достоверности гипсометрии, выполнение которой осуществляется уже после построения ее модели, оценка достоверности изучения упомянутых признаков предшествует их геометризации, которая выполняется лишь на стадии проектных или даже горно-эксплуатационных работ.
В соответствии с предлагаемыми принципами определения неоднозначности горно-геометрической модели, выраженными формулой 2.1, оценка ее неоднозначности может выполняться с помощью абсолютного дельта-критерия разведанности, аналогичного ламбда-критерию, но основанного на применении линейной интерполяции между замерами:
где х = L / R; x' = L/R';
R, R' — горизонтальные длины диагоналей 1-3 и 2-4 четырехугольника сети замеров (рис. 2.6);
L, L' — горизонтальные расстояния от замеров 1 и 2 до точки пересечения диагоналей К;
Pj — значение изучаемого признака (мощность пласта, зольность, выход летучих и т. д.) в точке производства j-го замера.
В связи с тем, что для большинства оцениваемых параметров имеет значение не столько абсолютная величина неоднозначности модели, сколько ее относительное (в процентах) значение (см., например, таблицу 2.17, содержащую требования к качеству изучения мощности пластов и породных прослоев), то помимо абсолютного дельта-критерия используется относительный дельта-критерий:
где Рср = 0,5 · {(Р3 — P1)·х + P1 + (Р4 — Р2)·х' + Р2} — среднее значение признака в точке пересечения диагоналей.
При оценке достоверности геометрических моделей мощностей пластов и породных прослоев, показателей качества угля и т. д. должна использоваться информация только по тем замерам и пробам, которые будут использоваться при их построении. Поэтому в данном случае, в отличие от процесса анализа разведанности гипсометрии, требуется предварительная отбраковка исходных данных. Ее сущность должна состоять в выделении и исключении из обработки замеров, выполненных с грубыми ошибками.
Результаты опробования качества угля в горных выработках обладают высокой точностью и представительностью. С замерами мощностей пластов дело обстоит несколько иначе. Дело в том, что мощность пласта, находящегося в зоне опорного давления, уменьшается на 4—10 %. Поэтому при производстве измерений в шахтах необходимо отмечать, производился ли замер мощности в такой зоне. Если производился, то его использование при геометризации возможно лишь в случае, если известна и введена поправка за конвергенцию кровли и почвы в результате действия опорного давления. Поправку за величину конвергенции имеет смысл вводить лишь тогда, когда она по своей величине превышает 5 см.
Однако основным носителем информации являются геологический отчет и графические приложения к нему. Из графических приложений наибольший интерес представляет подсчетный (структурный) план пласта. С его помощью можно собрать всю необходимую информацию о мощностях пласта и частично о показателях качества угля. Рядом с каждым пластоподсечением выписывается не только номер скважины и отметка почвы пласта, но и его нормальная мощность и зольность при 100%-м засорении породными прослоями, а также нормальная мощность чистых угольных пачек и их зольность (рис. 2.7). Данные о мощности пласта приводятся также на нормальных стопках пластов (см. ниже) и на геологических разрезах (с указанием мощностей всех угольных пачек и породных прослоев). Например, рядом со скважиной 3094, напротив пласта Кумпановского (рис. 2.10), приведена надпись: «0,23(0,54)0,42». Она означает, что верхняя пачка пласта имеет нормальную мощность 0,23 м, за ней следует породный прослой мощностью 0,54 м (мощность которого указывается в скобках) и нижняя пачка угля мощностью 0,42 м. Таким образом, общая мощность пласта составляет: 0,23 + 0,54 + 0,42 = 1,19 м, а мощность чистых угольных пачек: 0,23 + 0,42 = 0,65 м. Помимо графических материалов, мощности пластов приводятся также и в таблицах расчета подсчетных (средних) мощностей пластов по геологическим блокам.
Данные об основных показателях качества угля помещаются под нормальными стопками пластов и в полном объеме в таблицах теханализов текстовых приложений к геологическому отчету. Очевидно, что значения одних и тех же признаков, указанные в различных источниках информации, должны совпадать. К сожалению, на практике это условие не всегда выполняется. Поэтому контроль его соблюдения является необходимым элементом процесса сбора исходных данных.
Естественно, что замеры и определения, выполненные с грубыми ошибками, не должны использоваться как при моделировании, так и при оценке ее точности.
Часть произведенных замеров признаков отбраковывается еще в ходе камеральной обработки материалов разведки. Факт отбраковки того или иного замера зольности или мощности пласта отображается на подсчетном плане. У них отсутствует специальная рамочка, обводящая приведенные числовые характеристики (см. рис. 2.7), однако следует помнить, что у отдельных пластоподсечений эти рамочки иногда просто забывают провести. Забракованные значения показателей качества угля помечаются в таблицах теханализов и на графических материалах звездочками (*).
Геологическая отбраковка ведется с позиции использования данных при подсчете запасов и мотивируется двумя обстоятельствами. Первое состоит в том, что, хотя исключаемый замер вполне надежен, пласт имеет данную мощность, зольность и др. лишь на весьма ограниченной площади. Явная принадлежность замера к данному типу не всегда очевидна (исключение составляют лишь замеры, попавшие в зоны разрывных нарушений, окисленных углей, размывов и т. д.). Второе обстоятельство состоит в том, что сам результат измерения подвергается сомнению как произведенный с грубыми ошибками. Причем, как правило, первоначально выделяется первая группа замеров, и только из их числа — вторая группа. Это связано с тем, что высокий выход керна сам по себе не является безусловным признаком качественного измерения мощности по бурению и даже показателей качества угля.
Однако при подготовке данных для оценки достоверности результатов геометризации необходимо четкое знание причин, побудивших авторов геологического отчета исключить тот или иной замер из подсчета запасов. К сожалению, такие данные (указываемые в примечаниях к таблицам расчета подсчетных мощностей по геологическим блокам) в отчетах приводятся, как правило, в недостаточном объеме.
При выяснении причин отбраковки большую помощь могут оказать нормальные стопки по пластам. Эти стопки помещаются непосредственно на подсчетном плане или на отдельных листах (рис. 2.63).
На стопке под номером скважины указывается, по каким данным она отстроена: «Б» — по данным бурения; «К» — по данным каротажа; «Б+К» — строение пласта по данным бурения, мощность по каротажу.
Слева от стопки указываются нормальные мощности прослоев (0,25 м на рис. 2.63) и осевые глубины скважины, на которых она встретила кровлю (73,40 м) и почву (75,05 м на рис. 2.63) пласта. Справа от стопки приводятся нормальные мощности пачек угля (0,15 и 1,21 м) и рядом с ними, в скобках, — нормальные мощности керна угля (0,10 и 0,85 м на рис. 2.63). Понимать эти цифры следует так: например, при пересечении пачки нормальной мощностью 1,21 м на поверхность было поднято 0,85 м керна, что соответствует линейному выходу керна в 70 % (100 % · 0,85 / 1,21). Если при изучении пласта применялись боковые стреляющие грунтоносы (БСГ), то справа от стопки схематически показываются точки прострелов. Справа от пачек угля точками отмечаются те из них, которые приняты при подсчете запасов, т. е. те, которые входят в состав пласта.
Снизу под стопкой, в случае детализации пласта при каротаже (обеспечивающей повышенную точность определения мощности), ставится соответствующий знак, а справа от нее, вверху и внизу, очень часто приводится процентный выход керна по породам непосредственной кровли и почвы. В рамке под стопкой указываются значения основных показателей качества угля.
Приведенные на рис. 2.63 обозначения характерны для Кузбасса, но в других бассейнах могут иметь несколько иной вид.
Пользуясь стопками, можно довольно надежно выделить замеры, отбракованные в связи с подозрением на грубые ошибки измерений. Их признаками являются: принятие стопки по бурению при низком выходе керна, отсутствие детализации пласта по каротажу, низкий выход керна.
Используя выполненное в геологоразведочных организациях разделение замеров на аномальные (из числа которых и выделяется большинство некачественных замеров) и нормальные, необходимо иметь в виду их высокую субъективность. Результаты отбраковки зависят от уровня профессиональной подготовки геолога и даже от ориентировки участка относительно стран света. Дело в том, что представление о том, какая мощность «естественна», а какая нет, психологически формируется на первых рассматриваемых разведочных линиях (обычно верхних на плане) и распространяется на все остальные. Выбор иной начальной линии приводит к выделению других нехарактерных замеров. Автором на материалах одного из месторождений Кемеровского района был проведен специальный эксперимент по оценке однозначности экспертной отбраковки данных. Для его проведения было подготовлено два варианта подсчетного плана — стандартный и развернутый на 180°, то есть верхняя (самая северная) разведочная линия первого варианта плана на втором варианте была расположена в его нижней части, и наоборот. Причем при рассмотрении данных по скважинам северной линии участка визуально бросалось в глаза уменьшение мощностей пласта вблизи осей складок, а по южной линии, наоборот, — увеличение. В ходе работы эксперты производили отбраковку измерений на основе двух упомянутых вариантов плана. В результате те из них, которые работали со стандартным планом, отбраковали все повышенные мощности вблизи осей складок. Работавшие с «перевернутым» планом отбраковали значительно меньшее количество замеров (поскольку исключение заниженных мощностей производится осторожнее, чем завышенных), квалифицировав все повышенные мощности вблизи осей как нормальные.
Следует еще раз подчеркнуть то обстоятельство, что выделение нехарактерных замеров осуществляется в геологоразведочных организациях не с позиции геометризации, а с позиции подсчета запасов. Например, замеры, находящиеся в расположенной на стыке нескольких геологических блоков и явно выделяемой зоне повышенных значений мощностей, будут квалифицироваться геологами как аномальные.
Поэтому аномальность того или иного замера может быть реально подтверждена или отвергнута лишь в ходе геометризации (к которой, как было отмечено выше, на момент выполнения оценки достоверности рассматриваемых признаков еще даже не приступают).
Для разрешения этого противоречия, в процессе подготовки материалов для проведения экспертизы достоверности, целесообразно выполнить фрагментарную геометризацию изучаемого признака в окрестностях потенциально аномальных замеров. Причем сечение изолиний признаков должно быть рациональным (т. е. определено в соответствии с подходами, изложенными в параграфе 2.3). По результатам геометрического моделирования аномальным замером следует считать [52] тот, вокруг которого замыкаются две и более изолинии значений признака, имеющих рациональное сечение. Если изолинии замыкаются вокруг группы замеров, то ни о какой аномальности не может идти речи (хотя при подсчете запасов методом геологических блоков они могут быть признаны аномальными — все зависит от положения границ блоков). Например, для условий на рис. 2.64,а аномальным должен быть признан замер 1,27 м, тогда как замеры 2,74 и 2,81 м на рис. 2.64,б не подлежат отбраковке.
Недостатком данного подхода является высокая трудоемкость, связанная со значительным числом аномальных замеров. Обычно геологоразведочными организациями бракуется 10—15 % измерений мощности, хотя по отдельным объектам их доля может возрастать до 40—60 %. Фактически это приводит к отказу от фрагментарной геометризации и ее замене на полномасштабные работы. Выделение нехарактерных замеров с меньшими трудозатратами может быть эффективно произведено с помощью метода уравнивания геологоразведочных измерений (который будет подробно рассмотрен в следующей главе).
По завершении выделения тем или иным способом аномальных замеров каждый из них должен быть проанализирован на предмет причин его непредставительности. Для этого используются упомянутые структурные колонки, табличные и текстовые материалы геологических отчетов, геологические журналы. Замеры, признанные произведенными с грубыми ошибками, должны исключаться из исходных данных и не могут участвовать в последующей обработке.
Таким образом, расчет дельта-критериев слагается из следующих операций:
- сбор исходных геологических данных;
- выделение и исключение ошибочных замеров;
- квадриангулирование сети измерений (без учета замеров, выполненных с грубыми ошибками);
- расчет дельта-критериев разведанности по оценочным блокам.
При производстве расчетов вручную по выделенному на подсчетном плане оценочному блоку измеряются длины диагоналей 1-3 и 2-4 (R и R') и расстояния от начальных подселений диагоналей (1 и 2) до точки их пересечения К (L и L' — рис. 2.65). Эти расстояния, как и значения признаков в точках измерений (в примере — мощности пласта), заносятся в ячейки 1,2,4, 5 и 9,10,12,13 табл. 2.20, являющейся аналогом табл. 2.2.
Последовательность вычислительных действий при заполнении таблицы соответствует номерам ячеек. В результате расчетов в ячейках 8 и 16 записываются значения признака в точке К по данным каждой из диагоналей. Абсолютная разность между ними равна абсолютному дельтакритерию разведанности (ячейка 17), а полусумма (ячейка 18) — среднему значению признака в точке пересечения диагоналей. Относительное значение дельта-критерия записывается в ячейку 19. При выполнении расчетов по таблице 2.20 длины линий могут измеряться и без учета масштаба, т. е. не в метрах, а непосредственно в миллиметрах плана, поскольку в вычислениях используются только их отношения.
Средством автоматизации процесса вычислений является упомянутая компьютерная программа «DRU». Исходные данные к ней формируются в соответствии с таблицей 2.5 (колонки 8—10). Отдельные строки этих колонок таблицы могут оставаться незаполненными. В результате работы программы на дисплей, принтер или в файл выдаются абсолютные и относительные значения дельта-критериев разведанности.