Геолого-промышленная модель Садкинского месторождения угля: Восточный Донбасс тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.11, кандидат геолого-минералогических наук Савенко, Анатолий Иванович

• Савенко, Анатолий Иванович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Савенко, Анатолий Иванович

Введение.

Глава 1. Состояние сырьевой базы угольной промышленности

Восточного Донбасса.

Глава 2. Геолого-структурная модель Садкинского месторождения

2.1. Геолого-структурные особенности Садкинской синклинали

2.2. Угленосность и петрографические особенности углей Садкинского месторождения.

2.3. Зональность геолого-промышленных параметров пласта mg

2.4. Морфологические особенности пласта mg1.

Глава 3. Научно-методические основы кластерного геолого-промышленного моделирования для целей геолого-экономической оценки угольных месторождений.

3.1. Научно-методическое обоснование кластерной модели.

3.2. Операционная схема и программные средства для создания кластерной модели запасов.

3.3. Геолого-промышленные модели угольных месторождений и доходность как критерий оконтуривания и обоснования кондиций для подсчета запасов.

Глава 4. Кластерные геолого-промышленные модели запасов и геолого-экономическая оценка Садкинского месторождения.

4.1. Кластерная геолого-промышленная модель Северного и Центрального участков Садкинского месторождения.

4.2. Кластерная геолого-промышленная модель Восточных участков Садкинского месторождения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геолого-промышленная модель Садкинского месторождения угля: Восточный Донбасс»

Актуальность темы. Сырьевая база углей России вообще и Восточного Донбасса в частности неоднородна и существенно разубожена за счет включения в ее состав нереальных для разработки запасов, сосредоточенных в тонких, нарушенных и глубокозалегающих пластах.

В настоящее время необходимым условием для проектирования и строительства эффективных угледобывающих предприятий является концентрация горных работ на благоприятных для разработки запасах, в том числе для ускоренного освоения нетиповыми угледобывающими предприятиями для оперативной компенсации мощностей ликвидируемых убыточных шахт. В современных условиях в связи с быстро меняющейся, рыночной конъюнктурой требуется оперативная геолого-экономическая переоценка запасов угольных месторождений, особенно резерва подгруппы «а» на основе новых параметров кондиций, при этом определяющую роль играет дифференциация запасов по доходности с учетом геологических, технологических и экологических факторов.

Цель работы. Целью настоящей работы является разработка геолого-промышленной модели экономически рентабельных запасов Садкинского месторождения на базе кластерного подсчета для обоснования кондиций, геолого-экономической оценки и управления запасами в процессе эксплуатации.

Для достижения этой цели решались следующие основные задачи:

1. Анализ сырьевой базы угольной промышленности Восточного Донбасса.

2. Анализ складчатых и разрывных деформаций и морфологических особенностей основного продуктивного пласта ш8' в пределах Сад-кинской синклинали.

3. Обоснование целесообразности и необходимой достоверности кластерного представления запасов при геолого-экономической оценке месторождений.

4. Разработка рациональной операционной схемы и комплексирования программных средств для создания пространственно распределенной цифровой базы первичных геологических данных по угольным пластопересечениям.

5. Исследование влияния геологических факторов (показателей качества угля) на основной параметр оптимизации при обосновании кондиций - доходность инвестируемых средств.

6. Дифференциация и геолого-экономическая оценка доходности запасов Садкинского месторождения (резерв подгруппы «а») на основе кластерных карт.

Методы исследований. Для решения поставленных задач применялись методы цифрового геологического картирования (ГИС-технологии), статистического анализа, пространственного геолого-промышленного и геолого-экономического моделирования.

Защищаемые положения:

1. Анализ потребностей в углях в Южном федеральном округе указывает о значительном неудовлетворенном спросе в настоящее время и в ближайшей перспективе. Ведущееся в настоящее время строительство новых шахт не покрывает данного дефицита. Подавляющее большинство запасов резерва подгруппы «а», отвечающих современным требованиям угольной промышленности (60%) сосредоточено в северо-восточной части Сулино-Садкинского угленосном района в пределах Садкинского месторождения, в связи с чем его можно прогнозировать в качестве первоочередного для будущего освоения и рассматривать как полигон для геолого-промышленного моделирования и отработки новых методов геолого-экономической оценки.

2. Важнейшей частью геолого-структурной модели Садкинского месторождения является Поперечное поднятие в пределах Садкинской синклинали. Поднятие является древней структурой, развивающейся со среднекаменноугольного времени до конца палеозоя. Поднятие определяет морфологические особенности и сложность строения угольного пласта nig1, геолого-структурные особенности Садкинского месторождения. С существованием Поперечного поднятия связано разделение Садкинской синклинали на две котловины в основной этап герцинской складчатости и возникновение сдвиговых движений в обрамлении на заключительном этапе, что определило характер складчатых и разрывных деформаций угольного пласта.

3. Эффективной геолого-промышленной моделью угольного месторождения является кластерная модель, выполненная на базе ГИС-технологий, обеспечивающая дифференциацию геолого-промышленных параметров и оперативность технико-экономического обоснования кондиций в условиях быстро меняющейся рыночной конъюнктуры. Многовариантный и многократный пересчет запасов для обоснования кондиций, выполняемый традиционными методами предопределяет множество трудоемких расчетных операций и не обеспечивает дифференцирование запасов и необходимую оперативность в условиях быстро меняющейся рыночной конъюнктуры. Современной базой оперативного учета и управления запасами является кластерная модель, выполненная на базе ГИС-технологий.

4. Основным способом повышения эффективности геолого-промышленной оценки месторождения является; оптимизация кластерной модели, содержание которой определяется совокупностью взамосвязей между оконтуривающими, подсчетными и технико-экономическими параметрами. Оптимальным интегральным параметром оконтуривания активных запасов угля является показатель доходности эксплуатационных затрат, вычисляемый в относительных единицах и свободный от необходимости приведения затрат и цен к современному уровню инфляции.

5. Геолого-экономическая оценка участков Садкинского месторождения, проведенная на базе кластерной модели с оконтуриванием активных промышленных запасов по уровню доходности не ниже 5% показывает достаточную рентабельность запасов угля и значительный запас финансовой прочности будущего предприятия при превышении цены над себестоимостью в 40% на участке Садкинском Северном и в 30% на участке Садкинском Восточном.

Научная новизна. На основании концентрации запасов, отвечающих современным требованиям промышленности по мощности, глубине залегания и углам падения в Сулино-Садкинском угленосном районе, установлена его приоритетная роль в восполнении сырьевой базы Восточного Донбасса.

Разработана < геолого-структурная модель Садкинского месторождения, ключевой частью которой является Поперечное поднятие Садкинской синклинали, определяющее особенности морфологии угольного пласта и характер складчатых и разрывных деформаций. В качестве количественной меры; сложности строения пласта предложено использовать коэффициент неоднородности, позволяющий производить пространственный анализ морфологических особенностей пласта.

На основе анализа распределения коэффициента неоднородности пласта mg1 для периода его накопления определены типы болотных ландшафтов: болотно-лагунная; равнина с меняющейся обводненностью в южной части Садкинского месторождения и аллювиально-болотная равнина с высокой проточностью — в северной.

Разработана кластерная геолого-промышленная модель подсчета и представления запасов Садкинского месторождения, позволяющая производить геолого-экономическую оценку запасов (ресурсов) как конкретного месторождения так и произвольно-заданной территории в натуральных и стоимостных единицах измерения, операционная схема создания цифровой базы пространственно распределенных первичных геологических данных разведочных пересечений. В качестве параметра оптимизации модели для выделения активных запасов, определяющих основные параметры кондиций и контуры первоочереднойs отработки, предложен критерий доходности инвестируемых средств (рентабельности эксплуатационных затрат), прямо зависящий от геолого-промышленных параметров угольного пласта. Определены контуры первоочередной отработки и; параметры кондиций и произведена геолого-экономическая переоценка запасов Садкинских разведочных участков.

Практическая значимость. Использование результатов исследований и предлагаемой методики позволяет провести комплексную геолого-экономическую оценку территории Садкинского месторождения; определять контуры активных запасов угленосных площадей по результатам предварительной разведки, значительно сократить затраты времени на повариантные технико-экономические расчеты при определении параметров кондиций. Составлена; база пространственно распределенных первичных геологических данных продуктивных угольных пластов Садкинского месторождения.

Фактический материал. В основу работы положены геологические данные, собранные в процессе производственной деятельности автора в период с 1992 по 2002 г.г., данные и методика геолого-экономической экспресс-оценки угольных, ресурсов ВНИГРИуголь, фондовые и опубликованные материалы. Автором обработаны данные по более чем 1500 буровым скважинам, пройденным в процессе поисковых и разведочных работ за 30 лет, произведено 10 подсчетов запасов и составлены производственные отчеты по 5 участкам.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на X Всероссийском угольном совещании (г. Ростов-на-Дону, 2001г.), на международных научных конференциях в ЮжноРоссийском государственном техническом университете (г.Новочеркасск,

2002, 2004 г. г.). По теме диссертации опубликовано 6 работ. Седьмая находится в печати.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Включает 129 страниц машинописного текста, 46 рисунков, 26 таблиц, список цитированной литературы из 53 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения», Савенко, Анатолий Иванович

Заключение

1. На основе обобщения и анализа фактического материала по геологоразведочным работам на Садкинском месторождении угля в Восточном Донбассе рассмотрены его геолого-структурные особенности и: морфологические особенности пласта mg1. Важнейшей частью геолого-структурной модели Садкинского месторождения является Поперечное поднятие в пределах Садкинской синклинали. Поднятие является древней структурой, развивающейся со среднекаменноугольного времени до конца палеозоя. С существованием Поперечного поднятия связано разделение Садкинской синклинали на две котловины в основной этап герцинской складчатости и возникновение сдвиговых движений в обрамлении на заключительном этапе, что определило характер складчатых и разрывных деформаций * угольного пласта. Структурный рисунок и характер - основных тектонических нарушений, развитых в пределах месторождения позволяет предполагать наличие зон транспрессии, сопровождающих Сулино-Константиновский надвиг, причем к западу от Поперечного поднятия проявлена левая сдвиговая составляющая, а к востоку — правая. Поперечные нарушения, развитые в пределах Поперечного поднятия, образовались в условиях сжатия и по своей ориентировке соответствуют сдвигам Риделя.

Петрографическая ? характеристика угля, ботанический состав антрацитов и морфологические особенности свидетельствуют о подвижной среде древнего торфонакопления с преобладающей долей аллохтонии. Достаточно отчетливо проявляется морфологическая зональность пласта ms-. Минимальные значения коэффициента неоднородности, соответствующие областям относительно устойчивого угленакопления приурочены к центральным частям Северной и Восточной котловин синклинали, что позволяет трактовать ландшафт этой области как болотно-лагунную равнину. Наиболее высокие значения коэффициента неоднородности пласта приурочены к Поперечному поднятию и северному обрамлению Восточной котловины. Именно здесь отмечается состояние интенсивного расщепления и выклинивания угольного пласта, а также его локальные размывы. В плане область интенсивного расщепления^ и локальных размывов имеет лентообразную извилистую форму. Ширина этой области составляет 3 — 4 км при прослеженной длине - 40-50 км, что соответствует аллювиально-болотной долине с малой транспортирующей энергией воды. Такой латеральный ряд болотных ландшафтов подтверждает существование в период угленакопления* зоны повышенной активности микроколебательных движений в районе Поперечного поднятия и говорит о том, что Поперечное поднятие вероятнее всего является унаследованной структурой, влияющей на характер и морфологические особенности последующих деформаций.

2. Эффективной геолого-промышленной моделью угольного месторождения а является регулярно-ячеистая кластерная модель пространственных данных, выполненная на базе ГИС-технологий, обеспечивающая/ дифференциацию геолого-промышленных параметров и оперативность технико-экономических расчетов в условиях быстро меняющейся рыночной* конъюнктуры. В; основу модели положена километровая квадратная ячейка; соответствующая» километровой; сетке в системе координат Гаусса-Крюгера. Выбранный; размер ячейки для* Садкинского месторождения является' оптимальным, так как обеспечивает статистически обоснованную» равномерность данных, достаточную для анализа распределения? геолого-промышленных параметров детальность и достоверность геолого-экономической оценки. Кластерная модель также обеспечивает хорошую иллюстративность и сходимость результатов с картами; построенными7 методом дистанционного взвешивания. Кроме того, кластерная модель обладает рядом преимуществ: позволяет ввести в систему анализа количественно-пространственные факторы оценки, осуществлять автоматизированный отбор запасов по? заранее заданному комплексу геолого-промышленных параметров или по принципу пространственного расположения. Отбор, подсчет запасов и визуализация: группы кластеров! осуществляются автоматически с помощью существующих программных средств.

3; Наиболее эффективным параметром оптимизации кластерной геолого-промышленной модели; угольного месторождения и одновременно параметром оконтуривания экономически рентабельных запасов является показатель доходности (рентабельности) эксплуатационных затрат, вычисляемый в относительных единицах и свободный от необходимости приведения затрат и цен к современному уровню инфляции.

Поскольку каждый кластер геолого-промышленной модели характеризуется различными показателями качества и горно-технических условий * отработки пласта, а также различными; запасами угля и объемами г горной массы, возможно дифференцированное определение показателя доходности для каждого кластера. Из экономического смысла показателя следует, что отработка! каждого кластера с положительным значением показателя после покрытия капитальных затрат формирует прибыль предприятия. Следовательно, отбор кластеров с положительным значением уровня доходности позволяет определить экономически рентабельные контуры месторождения как по площади, так и по глубине, вне зависимости от технических ограничений на мощность и зольность пласта.

В связи? с неоднозначным воздействием инфляции на составляющие себестоимости и на цену товарного продукта целесообразно при расчетах показателя^ доходности исходить не из конкретной цены, а из превышения; цены над себестоимостью. Такой подход позволяет производить вариативную геолого-экономическую оценку месторождений. При этом следует иметь в виду, что превышение цены над себестоимостью должно быть не ниже стоимости заемных средств, то есть обеспечивать возврат процентов за кредит, а средний показатель доходности - не ниже средних темпов инфляции на прогнозируемый период.

4. Геолого-экономическая оценка участков Садкинского месторождения, проведенная на базе кластерной геолого-промышленной модели с оконтуриванием активных промышленных запасов по уровню доходности не в интервале 5 - 12 % показывает достаточную рентабельность запасов угля и значительный запас финансовой прочности будущего предприятия при превышении цены над себестоимостью в 40% на участке Садкинском Северном и в 30% на участке Садкинском Восточном.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Савенко, Анатолий Иванович, 2004 год

1. АгошковМ.И., Астафьева М.П., Маутина А.А. Экономическая-оценка-эффективности геологоразведочных работ. М.: Недра, 1980. - 173 с.

2. Байбиков А.Ю. О практической отдаче проведения геолого-экономической оценки месторождений//Разведка и охрана недр—2002.-№3-4.-С.66-67.

3. Богацкий ВВ. Математический анализ разведочной сети. М.: Госгео-лтехиздат, 1963.- 212с.

4. Боровиков А.П., Боровиков И.П. STATISTIKA Статистический анализ и-обработка данных в среде Windows. - М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 1998. - 608 с.

5. Броваренко А.Ф. Геологический отчет о поисковой разведке участка Садкинского №2 Центрального. — Ростов н/Д, 1974. — 81 с.

6. Геоинформатика. Толковый! словарь основных терминов//0./>. Баранов, А.М.Берлянд, Е.Б.Капралов' и др. М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - 204 с.

7. Геологический отчет о детальной разведке участка Садкинского Северного/ А.П.Григорова, П.Н.Гаврилец, А.Ф: Михедько и др. — Ростов н/Д, 1984.- 385 с.

8. Геологический отчет о предварительной разведке участка Садкинского Восточного/ В.В. Дубовцева, НИ. Яцук, Т. И. Кондрашова и др. -Ростов н/Д, 1985.-284 с.

9. Геологический отчет о детальной разведке участка Садкинского Восточного №1/ О.М. Круглый, В.А: Пушин, А.Н. Кудинов и др. Ростов н/Д, 1990.-393 с.

10. Геологический* отчет о детальной разведке участка Садкинского Восточного №2/ О.М. Крутый, А:И. Агеев, Л.А. Правоторова и др. — Ростов н/Д, 1999. -285 с.

11. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975. - 536 с.

12. Давид М.Геостатистические методы при оценке запасов руд. JL: Недра, 1980.-360 с.

13. Каждан А. Б. Методологические основы разведки полезных ископаемых. -М.: Недра, 1974. -272 с.

14. Каждан А.Б., Кобахидзе Л.П. Геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1985: — 205с.

15. Коган ИД. Подсчет запасов и геолого-промышленная оценка рудных месторождений: М;: Недра, 1974. - 304 с.

16. Марголин A.M. Оценка запасов минерального сырья. Математические методы. М^: Недра, 1974. — 264 с.

17. Минерально-сырьевая база угольной<промышленности России: Регионы и бассейны. М;:МГУ, 1999. Т. 2- 448 с.

18. Назаров С.М. Состояние и развитие угольной промышленности; Ростовской области//Ресурсный потенциал твердых горючих ископаемых на рубеже XXI века:Тр. X Всеросс. угольного совещания. — Ростов н/Д: ВНИГРИуголь, 2001.- С.25-28.

19. Новак Е.П., Дубовцева В.В. Геологический отчет о поисковой разведке пластов антрацита на участке Садкинском №2 Западном. — Каменск-Шахтинский; 1975. — 85 с.

20. Опыт составления геолого-экономической карты/В.П.Василенко, В.А.Алистеров; Н.Н.Денисов и др.// Минеральные ресурсы России: Экономика и управление. 1999, №3: - G.30-35.

21. Основьь геодинамического анализа при геологическом картировании/М-во природн. ресурсов М., 1997. - 517 с.

22. Погребицкий Е.О.\ Терновой В.И. Геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых. JL: Недра, 1974. — 304 с.

23. Погребное Н.И1, Очеретенко И;А., Трощенко В.В. Структурная, геология Донецкого угольного бассейна. Mi: Недра, 1985: - 149 с.

24. Подсчет запасов месторождений^ полезных ископаемых/ под ред. В.И. СЛшрнова, А.П. Прокофьева. М:: Госгеолтехиздат, 1960. - 672 с.

25. Соловьев Н.Н., Евлюхин Ю.Я. Определение минимального промышленного и бортового содержания//Геология, методы; поисков и разведки месторождений металлических полезных ископаемых: Обзорн. ин-форм./ВИЭМС М., 1970.-42 с.

26. АО. Стоянова Е.С. Финансовый; менеджмент в условиях инфляции; М!: Перспектива, 1994. — 61с:4V. Твердохлебов В. Ф. Опыт критической оценки угольной сырьевой базы России// Минеральные ресурсы России: Экономика и управление. 2001.-№l.-G.41-44:

27. Технико-экономическая оценка добычи и использования руд./А.Х.Бенуни, Е.М.Казаков, Г.Д:Киселев и др. М.: Недра, 1978. - 232с.43". Тимофеев А.А., Череповский В. Ф., Шару до ИИ. Эволюция угленакопле-ния на территории СССР. М.: Недра, 1979. - 220 с.

28. Турчак Jli И. Основы численных методов: Учеб. пособие. М.: Наука. Гл. ред. физ: - мат. лит., 1987. - 320 с.

29. Шатагин Н. Н., ЩегловВ.И. Моделирование месторождений и рудных полей на ЭВМ (диалоговые системы). М.: Недра, 1989, 150 с.

30. Щеглов В.И. Машинный метод эффективной оценки стратиформных ме-сторождений/Леология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений^ полезных ископаемых Урала: Межвуз. науч. темат. сб. Свердловск: Свердловск, горн, ин-т, 1986.-104 с.

31. Щеглов В. И. Компьютерные технологии анализа геолош- геохимичес-ских карт// Геология и разведка полезных ископаемых: Сб. науч. тр. / Но-вочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С. 112- 119:

32. Шестаков В.А. Управление качеством продукции на горных предприятиях. Новочеркасск: УПЦ "Набла" ЮРГТУ(НПИ), 2001. - 262 с.49: Шумилин М.В.Геолого-экономические основы горного «бизнеса. «Минеральное сырье», №3 М.: Изд. ВИМС, 1998. - 168 с.

33. Энергетическое топливо СССР: Справочник/ И.И. Матвеева, Н.В; Новицкий, B.C. Вдовченко и др. — М.: Энергия, 1979. 128 с.

34. Угольная, база России., Т. I; Угольные бассейны и месторождения; европейской части России (Северный; Кавказ, Восточный Донбасс, Подмосковный, Камский и? Печорский бассейны, Урал)./Под ред. В.Ф. Черепов-ского- Ml: ЗАО «Геоинформмарк», 2000. 483 с.

35. Угольная промышленность Дона./Под ред. Л.А'Лучкова М.:МГУ, 1995. -248 с.

36. Joumel A.G., Huijbregts Ch.J. Minig Geostatistics.- A.P., Arrowsmeth Ltd, Bristol, 1978.- 600p.