Геометрия недр - Букринский В.А. 1985 г.
)
Геометрия недр - Букринский В.А. 1985 г.
Год издания: 1985
Автор: Букринский В.А.
Издательство: Недра
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Отсканированные страницы + слой распознанного текста
Интерактивное оглавление: Да
Количество страниц: 526
Библиограф. запись: Букринский В.А. Геометрия недр: учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985. - 526 с.
Богатства недр — национальное достояние. От объема добыч полезных ископаемых, зависит могущество и процветание нашей Родины. Но полезные ископаемые в недрах не восполняются. Поэтому охрана недр, рачительное и комплексное их использование непреложный закон в социалистическом обществе. Об этом свидельствуют решения съездов КПСС, постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов и принятые в 1975 г. Верховным Советом СССР Основы законодательства Союза ССР и союзных республик о недрах.
Интенсивная разработка месторождений полезных ископаемых на основе комплексной механизации и автоматизации процессов добычи, планирование добычи с наименьшими затратами средств и потерями полезного ископаемого, с заданным качеством руды и содержанием компонентов, применение ЭВМ при планировании разведочных и горных работ, а также безопасность ведения горных работ и решение ряда других вопросов предъявляют определенные требования к выявлению пространственного размещения горно-геологических показателей месторождения и математическому их выражению.
В этой связи геометризации недр, геометрическому и математическому выражению размещения изучаемых показателей, которые затруднительно или невозможно выразить аналитически, уделяется все большее внимание как при разведке, так и особенно при разработке месторождений полезных ископаемых.
Решение сложных задач при разработке месторождений, связанное с определением взаимосвязи между горно-геологическими, техническими и экономическими факторами, изменяющимися, как правило, в больших пределах, стало возможным при широком использовании математических методов ЭВМ и геометрическом выражении и интерпретации рассматриваемых горно-геологических показателей.
Геометрия недр — научно-техническая дисциплина, в которой изучаются: формы и размеры залежей минерального сырья, их пространственное положение в недрах и условия залегания; размещение в недрах запасов полезных ископаемых в целом по сортам (маркам), по степени их подготовленности к добыче и по степени их изученности; размещение залежей, а также полезных и вредных компонентов; способы определения и учета добычи, потерь,, разубоживания при добыче, способы подсчета запасов и учета их движения при разработке местрождений; процессы при изменении формы и свойств во времени, происходившие в недрах или происходящие в результате проведения горных выработок; геометрические методы решения различных задач горного и геологоразведочного дела.
Форма, условия залегания и размещение в недрах компонентов твердых полезных ископаемых имеют весьма разнообразную, часто очень сложную, но вполне определенную геометрию. Выявление и выражение этой геометрии, т. е. аппроксимация ее, с определенной степенью точности является одной из главных задач геометрии недр, которая осуществляется при их геометризации.
Под геометризацией месторождений полезных ископаемых понимают совокупность наблюдений, измерений, вычислительных и графических работ, имеющих целью получить геометрическое выражение форм, свойств полезных ископаемых, условий их залегания и процессов, происходящих в недрах.
Следует различать геометрию, присущую природным объектам, и геометризацию — как аппроксимацию и выражение этой геометрии с точностью, соответствующей данной стадиипознания недр. Теоретическими основами методики геометризации месторождений полезных ископаемых и геометрических методов и приемов решения задач горного и геологоразведочного дела служат учение о геологическом и, в частности, о геохимическом поле, поверхностях топографического порядка и математических действиях над ними, а также вероятностно-статистические и другие математические методы и учение о проекциях.
Геометризация месторождений полезных ископаемых стала одним из важнейших элементов работы маркшейдерско-геологической службы шахты, рудника карьера. Если на маркшейдерских планах и разрезах, не будут изображены форма разрабатываемой залежи, условия ее залегания и размещение запасов полезного ископаемого, его разновидностей и компонентов, то нельзя правильно запроектировать и осуществить строительство горного предприятия, правильно выбрать систему разработки месторождения. Без этого нельзя также установить взаимосвязь в размещении минерализации со структурой месторождения, что необходимо для правильного ведения на месторождении дальнейших разведочных и горных работ.
В работе «О слоях земных» М. В. Ломоносов писал: «Ныне настоит употребить к вящему, пространнейшему и яснейшему познанию недр земли в помощь высокие науки, а особливо механику твердых и жидких тел, к измерению сил действующих натуры, металлургическую химию к разделению смешения минералов, слои составляющих, и обще — геометрию правительницу всех мысленных изысканий».
Первоначально в России горной или подземной геометрией называлось вообще маркшейдерское дело (в некоторых странах это название сохранилось и до сих пор). Ряд ученых и в позднейшие годы, в частности П. М. Леонтовский, считали термин «маркшейдерия» неудачным и заменяли его термином «горная геометрия». Таким образом, под этим названием одни авторы понимали подземную съемку и составление соответствующих маркшейдерских планов, другие — маркшейдерское дело в целом, а третьи — анализ форм залегания пластовых месторождений и различных видов нарушений и некоторые практические задачи горного дела, решаемые геометрическими методами.
В горной геометрии объектом исследований является по существу «геометрия», т. е. пространственные отношения (взаимное расположение) и формы (например, геометрические тела) и их обобщения. Новую научную дисциплину П. К. Соболевский в отличие от горной геометрии назвал геометрией недр. В геометрии недр объектом исследований являются недра, а метод исследований — математико-геометрический. Этим отличается геометрия недр от горной геометрии. При решении горно-геометрических задач в геометрии недр хотя и используются положения общей геометрии, однако это лишь небольшая ее часть.
Основной предмет, который находится в поле зрения науки, П. К. Соболевский определял двояко: в своей теоретической части — это физико-математический анализ или геометрический анализ геохимического поля, а в прикладной — промышленно геологическая разведка и геометризация месторождений полезных ископаемых как основа планирования горных работ и рациональной разработки недр.
Основные теоретические положения «Геометрии недр» были опубликованы П. К. Соболевским в 1932 г. в журнале «Социалистическая реконструкция и наука» № 7. Эта работа послужила основой для разработки методики геомётризации многих месторождений полезных ископаемых на всех стадиях разведки.
Наибольшее развитие учение о геометризации месторождений полезных ископаемых получило после Великой Октябрьской социалистической революции в 30—40-е годы— в период реконструкции народного хозяйства. За эти годы были проведены большие работы по геометризации многих десятков месторождений различных типов полезных ископаемых и целых бассейнов, особенно на Урале.
В послевоенные годы геометризация месторождений различных полезных ископаемых получила дальнейшее развитие и совершенствование, особенно в связи с широким применением ЭВМ и требованиями АСУ на горных предприятиях, в работах П. А. Рыжова, Г. И. Вилесова, И. Н. Ушакова, Д. А. Казаковского, А. Ж. Машанова, А. А. Трофимова, Е. Ф. Фролова, И. В. Францкого, В. М. Гудкова, В. В. Ершова, В. Ф. Мягкова, Е. П. Тимофеенко, Л. И. Четверикова и др. Богатый опыт Советского Союза по геометризации недр используется учеными различных стран. Специалисты социалистических стран принимают участие в международных симпозиумах по вопросам маркшейдерии и геометризации месторождений, которые проводятся регулярно через каждые три года.
Геометрия недр, как и всякая научная дисциплина, многогранна. Она входит в общий комплекс геологоразведочных, горных и маркшейдерских дисциплин. Научными основами геометрии недр, как уже отмечено, являются: теория геологического (геохимического) поля, учение о топографических функциях и математических действиях с ними; теория вероятностей и математическая статистика; учение о проекциях, позволяющие выявить, математически охарактеризовать и наглядно геометрически выразить закономерности размещения показателей недр. Геометрия недр опирается на непосредственные геологические наблюдения, геодезическо-маркшейдерские съемки, измерения, которые проводят в обнажениях горных пород на земной поверхности, в различных горных выработках; на данные разведочных буровых скважин, геофизические наблюдения, лабораторные исследования. Многочисленная исходная информация при геометризации недр требует ее систематизации, предварительной обработки и оценки точности. Поэтому имеется органическая связь геометрии недр с общетеоретическими науками — физикой, химией, математикой. Геометрия недр без геологии немыслима. Это две неразрывные стороны одного и того же объекта. Геометрическое моделирование месторождений необходимо для его всестороннего геологического изучения и рационального освоения. В связи с последним геометрия недр тесно связана с горнотехническими дисциплинами, такими как методика и техника разведки, вскрытие месторождений, системы разработки, комплексная механизация производства горных работ и др.
Научно-производственное значение геометрии недр состоит в том, что она может показать, изобразить и графически выразить с требуемой точностью на чертеже все то, что было объектом разведки и что необходимо горняку для рационального освоения недр.
Математическая обработка геологоразведочной информации, моделирование месторождений на ЭВМ и прогнозирование размещения показателей на соседние участки позволило оперативно находить оптимальные решения задач комплексного освоения недр с учетом геологических, технологических и экономических факторов. Особое значение это имеет при функционировании АСУ на горных предприятиях. Здесь эффективность АСУ зависит от заблаговременного знания горно-геологических условий на планируемом к разработке участке.
Большой объем геологической и геометрической информации, поступающей при разведке и особенно при разработке месторождений, требует новых методов сбора, хранения и обработки этой информации с применением ЭВМ.
В связи с этим еще более остро ставится вопрос об оперативном и наглядном представлении решаемых задач и, в частности, учитываемых параметров месторождения. Необходимостъ видеть не только математические формулы, соотношения (хотя это тоже модель), но и пространственное размещение параметров месторождения, горных выработок и т. п. привела к широкому использованию специальных приставок к ЭВМ — графопостроителей. Комплекс «ЭВМ — графопостроитель» все большее применение находит при геометризации недр. Вводимая исходная информация по заданной программе обрабатывается ЭВМ, а с помощью графопостроителя выдается в виде графической модели месторождения. Все это существенно расширяет теоретические основы и практические приемы геометризации недр.
При изложении материала в учебнике автор старался придерживаться идеи решения двух основных задач: первой — как по ограниченному количеству уже имеющейся информации по строить максимально правдоподобную геометрическую модель размещения интересующих нас показателей недр; и второй — какое рациональное количество наблюдений необходимо, чтобы возможно было построить геометрическую модель размещения показателей в недрах с точностью, удовлетворяющей требованиям производства.
Изучение «Геометрии недр» позволяет маркшейдерам при обрести навыки проводить наблюдения в горных и разведочных выработках, осуществлять их обработку, выявлять и отображать закономерности изменения формы, свойств и условий залегания залежи в недрах и процессов в породном массиве, вызванных проведением горных выработок, и использовать их для планирования рациональной разведки и разработки полезных ископаемых с учетом комплексного использования и охраны недр и окружающей среды.
Учебник написан для студентов маркшейдерской специальности горных и политехнических институтов в соответствии с типовой программой дисциплины «Геометрия недр», утвержденной Министерством высшего и среднего специального образования СССР. Книга может быть полезна студентам горнотехнологических и геологоразведочных специальностей, а также инженерно-техническим работникам маркшейдерской и геологической службы горных предприятий и геологоразведочных партий.
Часть первая. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕОМЕТРИИ И ГЕОМЕТРИЗАЦИИ НЕДР
Глава 1. Математическая интерпретация и моделирование размещения показателей недр
§ 1. Общие положения
§ 2. Геометрический анализ геохимического поля (способом П. К. Соболевского)
§ 3. Методы и виды геометризации недр
§ 4. Математическое моделирование размещения показателей недр с применением ЭВМ и графопостроителей
Глава 2. Проекции, применяемые при геометризации недр
§ 1. Общие положения
§ 2. Проекции с числовыми отметками
§ 3. Аффинные проекции
§ 4. Векторные проекции
§ 5. Аксонометрические проекции
§ 6. Стереографические проекции
§ 7. Стереоаксонометрия, анаглифы и голография
Глава 3. Вероятностно-статистические методы обработки и оценки данных при геометризации недр
§ 1. Общие замечания
§ 2. Случайные величины и законы их распределения
§ 3. Сравнение эмпирического распределения с теоретическим
§ 4. Вычисление числовых характеристик случайных величин по небольшому числу наблюдений
§ 5. Вычисление числовых характеристик при большом числе наблюдений
§ 6. Определение наличия и тесноты корреляции между показателями месторождения
§ 7. Определение вида корреляции между двумя признаками
§ 8. Множественная корреляция
§ 9. Применение теории информации
§ 10. Применение теории случайных функций
§ 11. Эргодическое свойство функции размещения и определение ее характеристик по одной реализации
§ 12. Размер статистического окна при сглаживании реализаций
Глава 4. Функции топографического порядка и математические действия с их графическими выражениями
§ 1. Общие положения
§ 2. Арифметические действия с поверхностями топографического порядка
§ 3. Алгебраические действия с поверхностями топографического порядка
§ 4. Определение некоторых характеристик топографической функции по ее графическому выражению
Часть вторая. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ГЕОМЕТРИЗАЦИИ ФОРМ ЗАЛЕЖЕЙ, РАЗМЕЩЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПРОЦЕССОВ
Глава 5. Геометрические параметры залежи, их определение и документация
§ 1. Элементы залегания залежи и их определение
§ 2. Документация обнажений залежи и ее унификация на перфокартах
§ 3. Съемка и документация скважины
§ 4. Определение координат точки пересечения скважины с залежью и геометризация оси скважины
§ 5. Погрешность определения положения точек пересечения скважины с залежью
§ 6. Проектирование направленных скважин и поиски их из горных выработок
§ 7. Определение параметров залежи по данным разведочного бурения
Глава 6. Характеристика изменчивости показателей залежи и сложности месторождений
§ 1. Общие положения
§ 2. Количественная оценка изменчивости
§ 3. Коэффициент изменчивости
§ 4. Показатель сложности
Глава 7. Плотность, расположение точек и оценка точности реализаций функции размещения показателей залежи
§ 1. Общие замечания
§ 2. Оценка точности реализации размещения показателя, представленного топографической поверхностью
§ 3. Оценка точности реализации размещения показателя, представленного контуром
Глава 8. Геометризация структуры месторождения, формы, условий залегания и положения залежи в недрах
§ 1. Понятие о структуре месторождения и ее геометрических элементах
§ 2. Геологические разрезы и профили, методы их построения
§ 3. Гипсометрические планы залежи, методы построения и практическое Значение
§ 4. Гипсометрический план изоповерхности с заданным значением показателя
§ 5. Мощность залежи полезного ископаемого и ее изображение
§ 6. Глубина залегания полезного ископаемого и ее изображение
§ 7. Геометризация условий залегания полезных ископаемых
§ 8. Применение ЭВМ и графопостроителей при геометризации месторождений
Глава 9. Геометризация складок
§ 1. Складчатость и ее генезис
§ 2. Геометрические элементы и параметры складки
§ 3. Формы складок и их классификация
§ 4. Определение геометрических параметров и элементов складки
§ 5. Изображение складок
Глава 10. Геометризация разрывных структур (дизъюнктивов)
§ 1. Общие сведения о дизъюнктивах
§ 2. Признаки и методы выявления разрывных нарушений
§ 3. Геометрические элементы и параметры разрывных нарушений
§ 4. Классификация разрывных нарушений
§ 5. Геолого-геометрическая документация и графическое моделирование разрывных нарушений
§ 6. Характеристика тектонической нарушенности угольных пластов и шахтных полей и ее влияние на комплексно-механизированную разработку
§ 7. Прогнозирование разрывных нарушений при разработке месторождений
§ 8. Поиски смещенной части пласта и задание выработок на смещенную часть
Глава 11. Геометризация трещиноватости массива горных пород
§ 1. Виды трещин и их классификация
§ 2. Наблюдения и обработка наблюдений трещиноватости
§ 3. Геометрические показатели трещиноватости
§ 4. Связь трещиноватости с тектонической структурой месторождения
§ 5. Влияние трещиноватости массива на производство горных работ
Глава 12. Геометризация физико-химических и геомеханических свойств залежей полезных ископаемых и массива горных пород
§ 1. Общие замечания
§ 2. Исходные данные для качественной характеристики месторождения, методы измерения и опробования
§ 3. Геолого-маркшейдерская документация при опробовании и ее унификация на перфокартах
§ 4. Методика обработки данных измерения и опробования
§ 5. Графики изменения содержаний компонентов по разведочным выработкам, их построение и методы сглаживания
§ 6. Изолинии качественных свойств полезного ископаемого и методы их построения
§ 7. Связь между компонентами минерализации и структурой и ее практическое использование
§ 8. Геометризация геомеханических свойств массива горных пород
Глава 13. О геометризации процессов в массиве горных пород
§ 1. Общие замечания о геометризации потока
§ 2. Геометризация геодинамики массива горных пород в районе месторождений
§ 3. Геометризация процесса рудообразования
§ 4. Геометризация изменений напряженного состояния массива горных пород при проведении горных выработок
Часть третья. ГЕОМЕТРИЗАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ РАЗВЕДКЕ И РАЗРАБОТКЕ
Глава 14. Особенности геометризации некоторых типов месторождений
§ 1. Геометризация угольных месторождений
§ 2. Геометризация железорудных месторождений
§ 3. Геометризация месторождений цветных металлов и золота
§ 4. Геометризация месторождений горно-химического сырья
§ 5. Геометризация месторождений нерудных строительных материалов
Глава 15. Прогнозирование размещения показателей месторождений
§ 1. Общие замечания
§ 2. Количественные методы прогнозирования размещения показателей месторождения
§ 3. Прогнозирование морфологических показателей залежи
§ 4. Прогнозирование функции размещения компонентов
Глава 16. Планирование горных работ в режиме усреднения с использованием ЭВМ
§ 1. Общие сведения и исходные данные
§ 2. Планирование на этапе проектирования
§ 3. Перспективное и текущее планирование добычи на этапе эксплуатации
§ 4. Применение ЭВМ при планировании добычи с заданным содержанием компонента
Часть четвертая. ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ И УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПРИ ИХ РАЗРАБОТКЕ
Глава 17. Запасы полезных ископаемых, их параметры и классификация
§ 1. Общие сведения, терминология и классификация запасов
§ 2. Подготовленность месторождений (участков) для промышленного освоения
§ 3. Рациональное использование и охрана недр
§ 4. Параметры подсчета запасов и их определение
Глава 18. Способы подсчета запасов месторождений твердых полезных ископаемых
§ 1. Способ среднего арифметического
§ 2. Способ изолиний и объемной палетки проф. П. К. Соболевского
§ 3. Способ разрезов
§ 4. Способ многоугольников и треугольников
§ 5. Комбинированные способы подсчета запасов и статистический способ
§ 6. Применение ЭВМ при подсчете запасов
Глава 19. Оценка точности подсчета запасов
§ 1. Общие сведения
§ 2. Факторы, влияющие на точность определения запасов в недрах
§ 3. Погрешность подсчета запасов
Глава 20. Учет состояния, движения запасов, потерь и разубоживания при разработке месторождений
§ 1. Общие положения
§ 2. Классификация запасов по степени подготовленности к добыче
§ 3. Нормирование и учет состояния вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов
§ 4. Показатели извлечения полезного ископаемого из недр
§ 5. Классификация, определение и учет потерь и разубоживания
§ 6. Нормирование потерь и разубоживания полезного ископаемого при его добыче
§ 7. Экономический ущерб от сверхнормативных потерь и разубоживания
§ 8. Методы определения фактических потерь и разубоживания при добыче полезных ископаемых
Заключение
Список литературы
Скачать Геометрия недр - Букринский В.А. 1985 г.
Размещено: 16.12.2016
