Литолого-структурные особенности угленосной толщи Сейдинского месторождения как основа для совершенствования методики геологоразведочных работ

Актуальность темы

Наметившийся в последнее время повышенный интерес к каменному углю, вероятнее всего, является началом принципиального пересмотра существующей расстановки приоритетов между энергоносителями. Прошедшие в начале 2005 года аукционы продемонстрировали отчетливую тенденцию роста интереса к месторождениям преимущественно коксующегося угля. Повышение цен на энергоносители, несомненно, коснется и энергетических углей, что потребует оперативной и точной переоценки их запасов, пересмотра кондиций, выработки оптимальных способов отработки еще не востребованных месторождений. Решение этих проблем в условиях изменчивой конъюнктуры рынка невозможно без использования компьютерных технологий, позволяющих быстро решать многофакторные задачи при широком диапазоне значений задаваемых параметров.

В процессе разведки и переоценки угольных месторождений наиболее важной является задача подсчета запасов углей, включающая подготовку геологоразведочных данных, построение геологических разрезов и планов, а также оконтуривание подсчетных блоков. В Печорском бассейне в связи с разведкой Сейдинского месторождения актуальным стал анализ угленосности применительно к условиям открытой отработки.

Сложившаяся методика обработки углеразведочных данных направлена, прежде всего, на всестороннее изучение параметров угольных пластов. Состав и строение вмещающих отложений рассматриваются с точки зрения характеристики стратиграфических подразделений и горно-геологических условий отработки запасов углей. В первом случае использование данных о составе и строении угленосной толщи имеет преимущественно статистический характер. Элементы пространственного анализа ее строения используются лишь при оценке горно-геологических условий возможной эксплуатации месторождения. При этом изучаются лишь примыкающие к угольным пластам части разреза. Основной же объем этой информации (документация скважин, результаты интерпретации каротажных данных и др.) оказывается, на наш взгляд, недостаточно востребованным и проанализированным. Необходимость же такого анализа не требует особой аргументации как с практической точки зрения, то есть с позиции выявления связи угленосности с палеотектоническими особенностями угленосной толщи, так и с теоретической точки зрения — с позиций уточнения генезиса угленосной толщи и, следовательно, угольных пластов, являющихся ее неотъемлемой частью. Однако такие исследования применительно к Печорскому угольному бассейну не проводятся. Это обусловлено отсутствием методики и большой их трудоемкостью.

С появлением и развитием компьютерных технологий задача многократно упрощается. Имеющиеся на рынке преимущественно импортные программные продукты, применимые для решения рассматриваемых задач, не позволяют выводить документы в форматах, принятых в угольной отрасли России. Кроме того, они обычно не русифицированы, достаточно сложны для освоения и характеризуются высокой стоимостью. Поэтому автором была разработана автоматизированная система накопления и обработки углеразведочной информации на базе широко известных программных средств, оснащенных встроенным языком программирования Visual Basic for Applications (VBA). Система внедрена в практику поисково-разведочных и эксплуатационных работ на месторождениях Воркутского геолого-промышленного района Печорского угольного бассейна. Созданная на ее основе методика литолого-палеоструктурного анализа угленосных толщ апробирована при изучении Сейдинского месторождения.

Цели и задачи работы.

Основная цель настоящей работы — усовершенствование методики анализа углеразведочных данных для обеспечения максимальной полноты их использования при проектировании геологоразведочных работ, выявлении пространственных закономерностей изменения показателей угленосности, осуществлении оперативного подсчета запасов в различных контурах и при различных граничных значениях параметров угольных пластов.

Для достижения поставленной цели автором решались следующие задачи:

1. Разработка компьютерной системы накопления и обработки углеразведочной информации, обеспечивающей оперативный анализ всего объема геологоразведочных данных.

2. Разработка методики компьютерного подсчета и оперативного пересчета запасов угля применительно к условиям подземной и открытой добычи.

3. Разработка методики литолого-палеоструктурного анализа угленосных толщ.

4. Выявление палеоструктурных особенностей угленосной толщи Сейдинского месторождения.

5. Изучение характера изменчивости показателей угленосности Сейдинского месторождения.

6. Изучение связи угленосности Сейдинского месторождения с палеоструктурными особенностями угленосной толщи.

7. Выявление однородных естественных геологических блоков на основе анализа изменчивости параметров угольных пластов и палеоструктуры угленосной толщи.

Фактический материал и личный вклад автора Настоящая работа суммирует результаты геологических исследований Сейдинского угольного месторождения, в которых автор принимал непосредственное участие с 1999 года в качестве геолога и разработчика автоматизированной системы накопления и обработки углеразведочной информации. Компьютерная графика, используемая при анализе особенностей геологического строения и угленосности Сейдинского месторождения, построена на основе подготовленной автором базы данных, содержащей информацию всех стадий геологоразведочных работ, проводившихся на месторождении.

Основные методы исследования.

Для решения поставленных задач автор использовал метод изолиний применительно к различным параметрам угольных пластов и угленосной толщи и методику автоматизированного построения геологических разрезов. Все графические построения осуществлялись с использованием оригинальной компьютерной системы накопления и обработки углеразведочной информации.

Научная новизна и практическая значимость.

Впервые для Печорского угольного бассейна выявлена связь угленосности месторождения с палеотектоническими особенностями угленосной толщи на уровне одного цикла ее накопления.

Разработана и внедрена в практику геологоразведочных работ в Печорском угольном бассейне автоматизированная система накопления и обработки углеразведочной информации.

Апробация работы и публикации.

Предварительные результаты и основные положения работы докладывались на научных конференциях: Всероссийской геологической конференции, Сыктывкар, 2000 г.- Республиканской научно-практической конференции, Воркута, 2001 г.- XIV Геологическом съезде Республики Коми, Сыктывкар, 2004 г.- Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 2004 г.

По теме диссертационной работы опубликовано 7 научных работ, включая тезисы докладов на конференциях.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 119 страницах, включает 38 рисунков и список литературы из 46 наименований. Состоит из введения, пяти глав и заключения.

Основные результаты исследований позволяют сформулировать следующие защищаемые положения:

1. Разработанная и опробованная на материалах Сейдинского месторождения оригинальная компьютерная система обработки и анализа углеразведочных данных обеспечивает оперативный подсчет запасов углей и построение палеоструктурных реконструкций.

2. Конседиментационная структура угленосной толщи, проявляющаяся в чередовании поднятий и опусканий блокового типа, с протяженностью блоков по простиранию толщи до 16 км и амплитудой смещения до 30 м, контролирует распределение основных литотипов отложений и изменчивость мощности угольных пластов.

3. Учет литолого-структурных особенностей угленосной толщи Сейдинского месторождения позволяет прогнозировать конседиментационные разрывные нарушения, которые могут рассматриваться как природные границы однородных по характеру угленосности блоков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой содержится решение актуальной научно-производственной задачи — литолого-структурного анализа угленосной толщи, имеющей существенное значение для совершенствования методики обработки и анализа геологоразведочной информации. Основные научные выводы и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Использование в качестве базового программного обеспечения компьютерных приложений, оснащенных встроенным языком программирования, позволило автору в короткие сроки разработать и внедрить в ООО «Геоном», дочернем предприятии ЗАО «МИРЕКО», автоматизированную систему накопления и обработки углеразведочной информации, к преимуществам которой по сравнению с существующими системами следует отнести:

• полное соответствие структуры базы данных «естественной» структуре углеразведочной информации;

• возможность выводить графические и текстовые документы в полном соответствии с требованиями, сложившимися в угольной отрасли России;

• дружественный интерфейс, не требующий от пользователя знаний и навыков, выходящих за пределы его профессиональной квалификации, за исключением минимальной компьютерной грамотности;

• низкая стоимость.

2. Наряду со сложившимися методиками обработки углеразведочных данных, прежде всего, подсчета запасов углей применительно к условиям их подземной отработки, в рамках системы реализованы новые и оригинальные методики: оконтуривания и подсчета запасов углей применительно к их открытой отработке и литолого-структурного анализа угленосных толщ.

3. Методика оконтуривания и подсчета запасов углей для условий открытой отработки несомненно представляет практический интерес и успешно апробирована на Сейдинском и Юнь-Ягинском месторождениях.

4. Методика литолого-структурного анализа угленосных толщ позволила эффективно использовать значительные массивы геологоразведочной информации, практически не анализируемые в процессе геологоразведочных работ на угольных месторождениях и рекомендуется для широкого применения при обработке углеразведочных данных, в том числе на стадии проектирования геологоразведочных работ.

5. Впервые для Печорского бассейна выявлена конседиментационная блоковая структура угленосной толщи на уровне одного цикла ее накопления и установлена связь с ней угленосности.

6. Установлены литолого-структурные признаки проявления конседиментацнонных разрывных нарушений, которые необходимо учитывать при анализе геологоразведочных данных.

7. Внедрение компьютерной технологии в практику геологоразведочных работ сделало возможным широкое применение пространственного анализа разнообразных параметров угольных пластов и угленосных толщ с помощью метода изолиний. Это позволит повысить качество обработки информации на всех стадиях их проведения и проектирования. В рамках данной диссертационной работы продемонстрирована, по-видимому, лишь незначительная часть открывающихся в связи с этим возможностей. В частности анализ изменчивости мощности угольных пластов с использованием компьютерной технологии выявил по этому параметру естественные геологические блоки, контуры которых необходимо учитывать при проведении границ шахтных полей.

8. Пространственный анализ литологических особенностей угленосной толщи с помощью литолого-палеоструктурных карт и разрезов позволил сделать обоснованный вывод о ее образовании в условиях сильно опресненной лагуны с преимущественно баровым происхождением песчаников и дельтово-аллювиальным — гравелитов и конгломератов.