Нетрудно заметить, сколь мала информативность такого «плана» — каким бы ни была в действительности гипсометрия изучаемого пласта, план будет иметь постоянный вид. Строго говоря, для его построения вообще нет необходимости в проведении геологоразведочных работ по самому пласту и вполне можно было бы ограничиться лишь изучением мощности четвертичных отложений. Основа плана несет крайне незначительный объем информации, пригодной для использования на стадиях проектирования и эксплуатации предприятий, и не дает возможности корректного выделения геологических подсчетных блоков но условию постоянства углов падения пласта в них, т. е. не гарантирует выполнения существующих требований к подсчету запасов. Пользуясь таким планом, невозможно оценить ожидаемые элементы залегания пласта в заданных его точках (что необходимо для расчета ламбда-критериев разведанности) и, более того, невозможно определить даже пространственные координаты самих этих точек.
Отсюда возникает необходимость проведения специальных построений, выполняемых перед началом собственно оценки неоднозначности. В их основе может лежать построение изолиний расстояний почвы пласта от заданной вертикальной плоскости проектирования. Общие принципы выполнения таких построений, практически реализуемые на некоторых рудных месторождениях, известны и были сформулированы в ряде работ П. А. Рыжова, Б. А. Ростковского и других.
Методика построений таких изолиний (которые впредь будем именовать изофронталями) применительно к пластообразным угольным месторождениям сводится к следующему.
1. На карте выходов пластов под наносы (рис. 2.35), выполненной в проекции на горизонтальную плоскость, намечается положение вертикальной плоскости проектирования — прямая АВ, примерно параллельная направлению преимущественного простирания пластов. Фиксируются точки E1, E2 т. д. ее пересечения с разведочными линиями и измеряются острые углы α1, α2 и т. д. между ней и направление разведочных линий. При проведении линии АВ нет необходимости обращать внимание на то, по какую сторону от линии выхода пласта под наносы она будет находиться. Пересечение проекцией плоскости проектирования AB линии выхода пласта под наносы (рис. 2.35) приводит лишь к возможности появления изофронталей с нулевыми и отрицательными значениями расстояний.
2. Точки Е1, Е2, ... переносятся на геологические разрезы, и через них проводятся следы их пересечения с плоскостью проектирования — вертикальные линии Е1T1, Е2Т2 и т. д. (рис. 2.36). В качестве опорных точек для переноса используются устья разведочных скважин, показываемых, как известно, одновременно на разрезах и на планах. Т. е. перенос осуществляется путем откладывания на разрезе от устья опорной скважины (например, от скважины номер 191 на разведочной линии Iбис на рис. 2.36) расстояния (измеренного на карте выходов пластов под наносы) до точки пересечения плоскости проектирования и разведочной линии (расстояния b на рис. 2.35).
3. На разрезах отыскиваются принадлежащие почве пласта точки D1, D2, ..., удаленные от плоскости проекции на расстояние, равное значению отстраиваемой изофронтали F. Естественно, что данное расстояние должно определяться по направлению нормали к плоскости проектирования. Поэтому, поскольку фактически направления прямой АВ и линий разрезов далеко не всегда ортогональны, точки D1 отыскиваются на разрезах как точки, удаленные от вертикальных линий Е1Т1 на расстояния Li, определяемые индивидуально для каждого i-го разреза по формуле:
Естественно, что в случае если αi = 90°, то Li = Fi. Используя показанную на разрезах сетку высот, измеряются высотные отметки всех выделенных точек Di.
4. На вертикальной плоскости проектирования показываются положения линий ее пересечения с плоскостями разрезов (ЕiТi) и наносятся горизонты в балтийской системе высот.
5. Точки Di переносятся с разрезов на вертикальную плоскость проектирования в соответствующие им точки Сi. В случае если угол αi = 90°, то точка Di (например, точка D2 на рис. 2.36) будет проектироваться в точку Сi (С2 на рис. 2.36), находящуюся точно на линии ЕiТi и имеющую высотную отметку, равную ранее определенной отметке точки Di. В противном случае (если αi ≠ 90° — точки D1 и С1 на рис. 2.36) соответствующие точки Сi, имея равную с Di отметку, будут смещены относительно линии ЕiТi на расстояние Ri вычисляемое по формуле:
6. Через все полученные точки типа Сi, в соответствии с приемами, применяемыми при построении изолиний методом ступенчатых отметок [17], проводится линия изофронтали.
Поскольку при разведке пластов крутого падения, помимо разрезов и подсчетных планов в проекции на вертикальную плоскость, геологоразведочными организациями выполняется и построение планов отдельных горизонтов (см. рис. 2.37, выполненный в аксонометрической проекции), то на практике возникает дополнительная информация, не учитываемая в описанной выше общей методике построения изофронталей. Ее учет производится следующим образом (рис. 2.37).
1. Положение проекции вертикальной плоскости проектирования переносится на каждый из имеющихся погоризонтных планов (линии АВ, А'В'). Перенос осуществляется обычно путем ее копирования с карты выходов пластов под наносы.
2. На погоризонтных планах отыскиваются точки типа Di, удаленные от плоскости проектирования (по направлению нормали к ней) на расстояние F, равное значению отстраиваемой изофронтали. Эти точки проектируются на горизонтальный след (АВ) плоскости проекции в точки Мi. Производится измерение расстояний Ri от точек Мi до линии пересечения плоскости проекции с ближайшим геологическим разрезом ЕiТi.
3. По значениям расстояний R. и отметкам погоризонтных планов точки Мi переносятся на вертикальную плоскость проекции (рис. 2.38).
4. Через точки типа Сi (определенных в ходе применения ранее описанной общей методики построения фронтальной проекции) и точки типа Мi проводится соответствующая изофронталь.
В случае, когда залегание пласта осложнено складчатой структурой, точки типа М. могут встречаться на плане горизонта несколько раз. Построение изофронтали в данном случае имеет некоторые особенности.
Пусть, например, на горизонте ±0 м (рис. 2.39) одновременно встречаются две точки (М и N), удаленные от плоскости проекции на расстояние F. Причем на вышележащем и нижележащем горизонтах точки, удаленные на данное расстояние, вообще не встречаются. Ясно, что в этом случае изофронталь F должна иметь эллипсовидную форму. Для ее построения на горизонте ±0 м выбирается дополнительная точка О, находящаяся между точками М и N и наиболее удаленная от плоскости проекции. На соседних горизонтах также отмечается положение дополнительных точек Р и К, аналогичных по расположению точке О. Все выделенные точки переносятся на плоскость проекции (рис. 2.40).
При этом рядом с точками выписываются величины их удаления от плоскости проекции, измеренные на погоризонтных планах. Затем проводятся вспомогательные направления К'О' и Р'О' и путем интерполяции на них находятся точки V и W, имеющие ожидаемое удаление F (50 м в примере) от плоскости проекции. Положение изофронтали фиксируется кривой, плавно соединяющей точки М', N', V и W.
Естественно, что на практике в ходе построений могут отыскиваться несколько различных точек типа О', К' и Р'.
На рис. 2.41 приведены результаты применения описанной методики к ранее упомянутым (рис. 2.34) материалам разведки пласта Кемеровского.
С помощью модели предлагаемого вида можно не только легко определить угол падения пласта в любой точке и по любому направлению, но и представить и оценить форму залегания угольного пласта в недрах, ее изменчивость и путем несложных дополнительных построений определить пространственные координаты любой точки пласта. Из приведенных выше описаний ясно, что построение изофронталей является достаточно трудоемким процессом, не входящим к тому же в обязательный комплекс геологических камеральных работ. Однако он, как это следует из вышеизложенного алгоритма, достаточно просто поддается компьютеризации.
Выбор сечения изофронталей может быть надежно осуществлен лишь непосредственно в ходе их построений путем доведения их до плотности, когда изофронтали с половинным, относительно принятого, сечением будут проходить на середине расстояния между ранее построенными изолиниями (см. параграф 2.3). Исходное для последующего уменьшения сечение изофронтелей hф может быть определено по формуле:
где h — рациональное сечение изогипс, установленное описанными в параграфе 2.3 математическими методами;
δ — среднее значение угла падения пласта по оцениваемому участку.
После завершения построения изофронталей приступают к подготовке исходных данных для расчета ламбда-критериев разведанности. Для этого создается условная система координат Х'ОY' (координатная сетка системы показана линиями на рис. 2.42).
В принятых осях системы графически определяются координаты пластоподсечений (например, для подсечения номер 191 Х' = 114 мм и Y' = 575 мм). Третья, высотная координата Z', равная расстоянию от подсечения до плоскости фронтальной проекции, определяется либо путем непосредственных измерений на геологических разрезах, либо с использованием построенных линий изофронталей (например, для подсечения 191 Z' = 44 м). Далее из точек пластоподсечений перпендикулярно ближайшим изофронталям проводятся направления линий падения (линии со стрелками на рис. 2.42) и определяются их дирекционные углы (используемые при расчете критериев на ЭВМ) или острые углы между ними и направлениями диагоналей выделенных оценочных блоков (используемые при ручном расчете критериев).
При использовании условной системы координат угол падения пласта в точке подсечения определяется путем построения разрезов вдоль линий падения (см. рис. 2.12). При высокой плотности изофронталей (к которой, безусловно, следует стремиться при их построении) возможно использование также линейки заложений.
Линейка заложений изготавливается на плотной основе следующим образом. На основу наносятся две горизонтальные линии, удаленные друг от друга (в масштабе изофронтальной проекции) на величину сечения изофронталей hф (рис. 2.43). Под нижней линией (AC) располагается, впоследствии отдельно выделяемая, собственно панель линейки (тонально выделенная на рисунке). Через точку А, произвольно помещаемую в начале панели линейки, проводится вертикальная линия, соответствующая углу падения 90°. Затем из точки А проводится под планируемыми к нанесению на панель линейки углами δ к АВ серия наклонных прямых вида АВ. Каждая из точек В проектируется на линейку в точки С, через которые проводятся и оцифровываются шкаловые линии.
Измерение углов падения пласта в пространстве между изофронталями производится следующим образом (рис. 2.44).
Линейка располагается между изофронталями по направлению линии падения таким образом, чтобы шкаловая линия 90° (точка A) совпадала с одной из изофронталей. На линейке отыскивается положение точки В, совпадающей с другой изофронталью, и определяется соответствующей ей отсчет — искомый угол падения пласта в условной системе координат (на рис. 2.44 он равен 26°). При построении и использовании линейки следует иметь в виду неравномерный характер шкалы, в силу чего целесообразно выполнять шкалу с переменной величиной ее шага.
По завершении сбора вышеперечисленных данных они обрабатываются по описанным выше схемам вручную или с помощью ЭВМ, в результате чего получают значения ламбда-критериев.
Следует заметить, что указываемые в бланках расчетов и выдачи результатов значения критериев в вертикальном направлении являются в действительности значениями критериев в горизонтальном направлении, ортогональном к плоскости фронтального проектирования. Получаемые в ходе расчетов критерии, обозначенные как измеренные в нормальном к пласту направлении, полностью соответствуют такому определению.