Прогноз мелкоамплитудной нарушенности угольных пластов на основе математического моделирования углевмещающей толщи : в условиях шахты "Садкинская", Восточный Донбасс

• Автор: Ефимов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 25.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 208 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ МЕЛКОАМПЛИТУДНОЙ НАРУШЕННОСТИ УГОЛЬНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Методы математического моделирования и прогнозирования показателей месторождения
1.2. Прогнозирование по методу группового учета аргументов (МГУА)
1.3. Количественные методы выделения геологически однородных совокупностей
1.3.1. Методические основы кластерного анализа
1.3.2. Выделение однородных совокупностей с «учителем»
1.4. Автоматизированные системы прогнозирования горно-геологических условий отработки месторождений
1.5. Выводы по главе и постановка задачи исследований
2. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ МЕЛКОАМПЛИТУДНОЙ НАРУШЕННОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
2.1. Выделение геологически однородных районов углевмещающей толщи
2.2. Выделение зон тектонической нарушенное шахтного поля
2.2.1. Метод линейного дискриминантного анализа
2.2.2. Метод Байеса
2.3. Построение прогнозных уравнений параметров нарушений
2.4. Оценка достоверное прогнозных уравнений
2.5. Выводы по главе
3. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПОСТРОЕНИЕ ПРОГНОЗНОЙ КАРТЫ
МЕЛКОАМПЛИТУДНОЙ НАРУШЕННОСТИ ШАХТНОГО ПОЛЯ
3.1. Блок-схема методики прогнозирования мелкоамплитудной нарушенное

3.2. Формирование баз данных
3.3. Модуль выделения геологически однородных совокупностей на основе кластерного анализа
3.4. Модуль прогнозирования параметров нарушения
3.5. Автоматизированная система прогнозирования тектонической нарушенное
3.6. Выводы по главе
4. ПРОГНОЗ МЕЛКОАМПЛИТУДНОЙ НАРУШЕННОСТИ ПЛАСТА т
В ПРЕДЕЛАХ ПОЛЯ ШАХТЫ «САДКИНСКАЯ»
4.1. Горно-геологические условия отработки пласта т в пределах поля шахты «Садкинская»
4.2. Кластерный анализ углевмещающей толщи поля шахты «Садкинская»
4.3. Выделение нарушенных и ненарушенных участков шахтаого по методом линейного дискриминантного анализа
4.4. Построение прогнозных уравнений мелкоамплитудной нарушенное шахтного поля
4.5. Оценка зон влияния и достоверное прогнозных уравнений
4.6. Мониторинг тектонической нарушенное шахтного поля
4.7. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Восточный Донбасс является крупнейшим промышленным районом Северо-Кавказского региона, богатого залежами угля, добыча которого долгое время определяла значение этой территории для всей страны. Однако в ходе реструктуризации угольной промышленности Ростовской области добыча угля резко упала и составила в 2013 году 4,2 млн. т против 7 млн. т в 2003 году. Вместе с тем удобное географическое положение, наличие мощного промышленного потенциала, квалифицированных трудовых ресурсов предопределяет в настоящее время значение угольной отрасли Восточного Донбасса как базы для восстановления промышленности, поддержания энергонезависимости Южного федерального округа и России.
В связи с этим возникает необходимость строительства новых шахт, прирезки запасов к действующим горным предприятиям. Шахта «Садкинская» является одной из наиболее перспективных. В настоящее время шахта добывает 2,5 млн. т высококачественного антрацита ежегодно и уровень добычи будет постоянно расти. Однако одной из серьёзных проблем, снижающих темпы добычи, является наличие в угольном пласте мелкоамплитудной нарушенности. Существующая детальная разведка шахтного поля не позволяет выявить нарушенные участки отрабатываемого пласта т[ в действующих лавах. Поэтому достоверный прогноз мелкоамплитудной нарушенности в зонах планируемой отработки пласта является актуальным.
Целью работы является разработка метода прогнозирования мелкоамплитудной нарушенности шахтного поля на основе математического моделирования структуры углевмещающей толщи в условиях Восточного Донбасса на примере поля шахты «Садкинская».
Идея работы заключается в использовании при прогнозе мелкоамплитудной нарушенности угольного пласта кластерного анализа
Используя вероятностно-статистический метод, в основе которого лежит формула Байеса, можно оперировать величинами, заданными в виде кода при практически неограниченном числе выделяемых однородных совокупностей. Поэтому оптимальными являются комбинации различных методов и их совместное использование.
В общем виде задача выделения геологически однородных совокупностей на основе эталонных выборок формулируется следующим образом [24]. Имеется некоторая совокупность данных по скважинам или точкам опробования, характеризующаяся набором определенных признаков (горно-геологических показателей, измеренных в скважинах). Известно, что эта генеральная совокупность состоит как минимум из двух групп данных, значимо отличающихся друг от друга. Например, имеются скважины, принадлежащие к участкам шахтного поля с тектонической нарушенностыо и без таковой.
Необходимо на основании некоторой вычислительной процедуры, используя набор признаков, характеризующих одну из групп скважин (эталонная выборка), разделить генеральную совокупность на эти две группы. Применение методов разграничения совокупностей на основе эталонных выборок в конкретных горно-геологических условиях показало в ряде случаев неоднозначность положения выделенных границ и неэффективность такого разделения [46]. Поэтому возникает необходимость совершенствования этих методов.
В практике количественного прогноза горно-геологических условий отработки месторождений для выделения геологически однородных совокупностей на основе эталонных выборок успешно применяют методы дискриминантного и вероятностно-статистического анализа.
Дискриминантный анализ дает простое прогнозное уравнение, которое в дальнейшем используется для разделения совокупностей. На основе этого уравнения можно оценить надежность будущей классификации, путем подстановки в него наблюдений из эталонной выборки и оценки числа