авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

1. Информация из ГОС

1.1. Вид деятельности выпускника

Дисциплина охватывает круг вопросов относящиеся к проектно-

конструкторской деятельности выпускника:

производственно-технологическая,

проектная,

научно-исследовательская.

1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника

Дисциплина рассматривает задачи профессиональной деятельности

выпускника, предусмотренные ФГОС-3:

а) производственно-технологическая деятельность:

решать производственные, научно-производственные задачи в ходе полевых геологических, геофизических, геохимических, эколого геологических работ, камеральных, лабораторных и аналитических исследований;

обрабатывать, анализировать и систематизировать полевую и промысловую геологическую, геофизическую, геохимическую, эколого-геологическую информацию с использованием современных методов ее автоматизированного сбора, хранения и обработки;

разрабатывать методические документы в области проведения геологосъемочных, поисковых, разведочных, эксплуатационных работ, геолого-экономической оценки объектов недропользования в составе творческих коллективов;

б) проектная деятельность:

проводить научно-исследовательские работы в области рационального недропользования объектов полезных ископаемых, мониторинга загрязнения территорий минерально-сырьевых комплексов и защиты геологической среды в составе творческих коллективов;

производить разработку комплексных геолого-генетических, прогнозно-поисковых и геолого-промышленных моделей месторождений, полей, узлов твердых полезных ископаемых;

разработке и экспертизе инновационных проектов;

разрабатывать технологии проведения геолого-съемочных, поисковых и разведочных работ на объектах полезных ископаемых и составлению геологического задания на их проведение;

в) научно-исследовательская деятельность:

изучать современные достижение науки и техники, передового отечественного и зарубежного опыта в области геологии, геофизики, геохимии, геолого-промышленной экологии, методологии поисков, разведки и геолого-экономической оценки месторождений полезных ископаемых;

осуществлять экспериментальное моделирование природных процессов и явлений с использованием современных средств сбора и анализа информации.

1.3 Перечень компетенций, установленных ФГОС Освоение программы настоящей дисциплины будет способствовать формированию у обучающегося следующих компетенций, предусмотренных ФГОС-3:

-готовностью ориентироваться в базовых положениях экономической теории, применяет их с учетом особенностей рыночной экономики, к самостоятельному поиску работы на рынке труда, владением методами экономической оценки научных исследований, интеллектуального труда (ПК-1);

-готовностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК- 2);

-готовностью проводить самостоятельно или в составе группы научный поиск, реализуя специальные средства и методы получения нового знания (ПК-6);

-говностью использовать теоретические знания при выполнении производственных, технологических и инженерных исследований в соответствии со специализацией (ПК-10);

выбирать технические средства для решения -готовностью общепрофессиональных задач и осуществляет контроль за их применением (ПК-11);

-готовностью проводить геологические наблюдения и осуществлять их документацию на объекте изучения (ПК-12);

-готовностью осуществлять геолого-экономическую оценку объектов изучения (ПК-14);

-готовностью осуществлять геологический контроль качества всех видов работ геологического содержания на разных стадиях изучения конкретных объектов (ПК-15);

-способностью планировать и выполнять аналитические, имитационные и экспериментальные исследования, критически оценивая результаты исследований и делать выводы (ПК-23):

-способностью проводить математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-24);

1.4 Перечень умений и знаний, установленных ФГОС.

Студент после освоения программы настоящей дисциплины должен обрести следующие знания и умения, предусмотренные ФГОС:

При изучении базовой части профессионального цикла учебных дисциплин должен:

знать: виды, способы и технологии ведения геолого-съемочных работ;

требования промышленности к качеству минерального сырья по видам полезных ископаемых и группировки месторождений по промышленным типам;

методология полевых и скважинных методов исследований;

виды, способы, технические средства опробования горных пород и полезных ископаемых, методы анализа, условия применения и контроль результатов опробования;

стадийность геологоразведочных работ, цели и задачи работ каждой стадии;

методологию проведения и геолого-экономической оценки объектов геологоразведочных работ на разных стадиях и в различных природных условиях любого из видов твердых полезных ископаемых;

основные способы, технологические процессы и схемы вскрытия и подготовки месторождений полезных ископаемых к отработке в различных условиях их залегания;

основы методов и процессов обогащения и переработки полезных ископаемых;

уметь: формулировать цели и задачи геолого-съемочных, поисковых, разведочных и научно-исследовательских работ для различных геологических объектов;

выбирать оборудование и технологии геофизических, буровых и горных работ при решении геологических задач;

предлагать технологии проходки разведочных выработок и взрывных работ для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий;

выбирать способы и проводить опробование полезных ископаемых и вмещающих их пород в различной природной обстановке и на различных стадиях изучения и освоения;

составлять проектно-сметную документацию на геологоразведочные работы;

выбирать схему вскрытия и подготовки месторождения к отработке;

владеть: навыками разработки комплексных геолого-генетических, прогнозно-поисковых и геолого-промышленных моделей месторождений полезных ископаемых различных видов и выбирать рациональные методы решения поисково-съемочных и разведочных задач.

2. Цели и задачи освоения содержания дисциплины Цель – более углублнное изучение сущности и природы факторов риска и возможности управления ими при реализации прогнозно-поискового и разведочного процесса в условиях ярко выраженной закономерной прерывистости оруденения в промышленных объектах.

Задачи:

- изучение концептуальной основы для выявления и объективного познания природы и сущности риска при формировании и промышленном освоении минерально-сырьевых ресурсов;

- изучение природы и сущности факторов риска, возникающих на этапах прогнозирования, поисков, разведки и геолого-промышленной оценки месторождений на примере золоторудных объектов с высококонтрастным оруденением;

- освоение методов выявления и количественной оценки факторов риска;

- освоение методов имитационного моделирования при разработке нетрадиционных поисково-разведочных систем и технологий;

- изучение методов управления факторами риска и путей минимизации их влияния посредством корректирующих коэффициентов и применения нетрадиционных поисково-разведочных технологий.

3. Место дисциплины в структуре ООП Для изучения дисциплины, необходимо освоение содержания дисциплин:

из цикла общеобразовательных дисциплин - "Основы синергетики";

из цикла специальных дисциплин - "Прогнозирование и поиски месторождений полезных ископаемых", "Разведка и геолого экономическая оценка месторождений полезных ископаемых", "Промышленные типы месторождений", «Основы горно промышленной геологии и маркшейдерии» др.

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться во всех основных дисциплинах и спецдисциплинах специальности "Прикладная геология".

4. Компетенции обучающегося, формируемые после освоения дисциплины (результаты освоения дисциплины) В результате освоения дисциплины у обучающегося формируются дополнительные компетенции:

готовность планировать работу и воспринимать е результаты через оценку риска неблагоприятного результата;

готовность понять природу факторов риска при принятии конкретного технического или технологического решения и оценить возможность его минимизации.

После освоения содержания дисциплины студенты должны:

знать: теорию и практику формирования детерминированных и интегральных моделей факторов риска, моделей "обобщнного риска", определяющих структуру их оценки с учтом влияния всех составляющих, начиная от единичного наблюдения (измерения) до окончательной оценки объекта, пути минимизации факторов риска за счт обоснования оптимальной геометрии поисково-разведочной системы, теорию и практику методов имитационного моделирования;

уметь: выявлять и изучать фрактальные свойства рудных объектов и на основе применения методов имитационного моделирования определять истинные значения погрешностей как главных компонентов риска, разрабатывать оптимальные варианты поисково-разведочных технологий и экономически обосновывать целесообразность их применения в конкретных условиях фрактальной прерывистости оруденения;

иметь представление: о реальной эффективности традиционно применяемых поисково-разведочных технологий на месторождениях различных полезных ископаемых и об истинной природе факторов риска, возникающих при поисках, разведке и геолого-промышленной оценке месторождений, локализованных в различных геолого-структурных условиях и обладающих ярко выраженной закономерной прерывистостью их внутреннего строения;

иметь навыки научного объяснения (интерпретации) результатов изучения фрактальных свойств геологической среды и отдельных е подсистем.

5. Основная структура дисциплины Таблица Структура дисциплины Семестр Вид учебной работы Всего часов Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия 36 Лекции 18 Практические занятия 18 Самостоятельная работа 36 Вид итогового контроля экзамен 6.Содержание дисциплины 6.1 Перечень основных разделов и тем дисциплины Введение Раздел1. Сущность и концептуальный базис проблемы риска в сфере недропользования Тема 1.1 Проблема риска при прогнозировании, поисках, разведке и эксплуатации месторождений.

Тема 1.2 Синергетика геологической среды как концептуальная основа подхода к выявлению, оценке и управлению факторами риска.

Раздел 2. Геологические основы риска Тема 2.1 Закономерности структурной организации месторождений как объектов поисков, разведки и эксплуатации (на примере рудных месторождений золота средних и малых масштабов).

Тема 2.2 Фундаментальные свойства структурной организации монопризнаковых подсистем рудных месторождений (дискретность и упорядоченность, масштабное подобие, нелинейность, синергизм, универсальность).

Тема 2.3 Свойство фрактальности как фундаментальный закон иерархически упорядоченной прерывистости полей концентрации полезного компонента в рудных телах, его генетическая природа, методика выявления, оценки и исследования устойчивости.

Раздел 3. Технологические и технические основы риска Тема 3.1 Влияние свойств структурной организации рудных тел и месторождений на достоверность традиционных поисково-разведочных технологий.

Тема 3.2 Моделирование погрешностей разведочного опробования, оценки средних содержаний полезного ископаемого в пробе, разведочном пересечении, сечении и блоке как основных факторов риска.

Раздел 4. Природа риска при поисках, разведке и оценке рудных тел и месторождений и его оценка Тема 4.1 Классификация рудных тел и месторождений относительно сложности структурной организации в распределении полезного ископаемого.

Тема 4.2 Детерминированная и интегральная модели формирования риска, тенденциозный характер риска и его природа.

Тема 4.3 Причины неподтверждения данных разведки в процессе эксплуатации месторождения.

Тема 4.4 «Обобщнный риск», методика его выявления и оценки.

Раздел 5. Управление факторами риска Тема 5.1 Теоретическая основа управления факторами риска.

Тема 5.2 Варианты коррекции данных традиционных поисково-разведочных систем, введение поправочных коэффициентов, весовые функции.

Тема 5.3 Принцип «сквозной представительности» при прогнозировании и "конструировании" нетрадиционной поисково-разведочной сети, адаптированной к свойству фрактальной прерывистости рудных тел и месторождений.

Раздел 6. Перспективы практического использования нетрадиционных подходов к прогнозированию, поискам и разведке месторождений полезных ископаемых Тема 6.1 Новые принципы прогнозирования, геологической геометризации, технологического оконтуривания, управления качеством при добыче промышленных руд в условиях закономерно-прерывистого распределения полезных компонентов в рудных телах.

Тема 6.2 Модель "обобщнного риска" как критерий для выбора оптимальной поисково-разведочной технологии.

6.2 Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины (конспект лекций) Введение. В основу данного курса положены идеи и научные разработки автора, возникшие в процессе проведения исследований в период с 1987 по 2010 г. и воплощенные в коллективных тематических и научно исследовательских работах, выполненных по договорам с предприятиями (всего более 60 работ), а также в основных публикациях (более 50 работ).

Лично автором на новой концептуальной основе разработана программа и соответствующая методика исследований структурной организации месторождений с выходом на новые геолого-генетические позиции в интерпретации их результатов. Ее применение на высоко изменчивых золоторудных месторождениях позволило выявить и изучить особые свойства и генетическую природу структуры рудных тел (зон), определяющих их сложность как объектов поисков, разведки и промышленной эксплуатации и непосредственно влияющих на формирование погрешностей поисково-разведочных работ. Автор объединяет эти погрешности в единую систему и рассматривает ее как интегральную модель факторов риска экономических потерь при промышленном освоении месторождений. На ее основе разработаны конкретные пути управления факторами риска, включая и нетрадиционные.

Впервые исследовано влияние установленных особенностей внутреннего строения рудных тел на формирование фактора риска в условиях применения традиционных систем геолого-методического обеспечения на всех этапах их промышленного освоения. На этой основе разработаны конкретные стратегии управления факторами риска, включающие нетрадиционные геолого-методические решения, выполненные на уровне изобретения.

Результаты исследований использованы при составлении "Методического руководства по геологическому. Обеспечению планирования и учета добычи руды на карьере "Куранах" (1977г.), "Методических рекомендаций по разведке и подсчету запасов месторождений золота стратиформного типа" совместно с сотрудниками ЦНИГРИ и ПГО "Якутскгеология" (1986 г.), а также в ряде конкретных рекомендаций, направленных официально в производственные организации "Союззолото" и Мингео СССР.

Коллективная разработка и внедрение технологии селективной выемки руд на карьерах Куранахского месторождения, где автором предложено оптимальное геолого-методическое обеспечение этой технологии, в 1977 г.

были удостоены Бронзовой медали ВДНХ.

Раздел1. Сущность и концептуальный базис проблемы риска в сфере недропользования Тема 1.1 Проблема риска при прогнозировании, поисках, разведке и эксплуатации месторождений Фактор риска при поисках и разведке месторождений. Понятие "риск" на всех этапах геолого-промышленного освоения месторождений, начиная с момента их выявления и заканчивая эксплуатацией, связывается с возможными экономическими потерями из-за неточностей определения оценочных параметров или же вследствие невыявления рудных тел вообще по причине несовершенства поисково-разведочных систем.

Проблема изучения экономического риска включает три самостоятельных раздела: а) определение возможных погрешностей при поисках, разведке и оценке месторождения;

б) экономическая интерпретация возможных погрешностей оценки (исчисление экономического риска);

в) оп ределение допустимой (целесообразной или практически приемлемой) величины экономического риска. В любом случае основу расчетов экономического риска составляют погрешности поисково-разведочных работ на всех стадиях изучения и промышленного освоения месторождения.

Поэтому в понятии "фактор риска" обобщено дифференцированное и интегрированное представление о наиболее вероятных погрешностях определения оценочных параметров рудных тел, их величинах и тенденциях изменений в условиях последовательного "восхождения" от единичного замера ко всей системе измерений в целом.

В сфере поисковой геологии существует понятие "обобщенный риск" (Г.А.Габриэлянц и др.), сущность которого можно выразить матрицей экономических потерь, которые возникают при разных событиях: при правильном обнаружении объекта, пропуске объекта, ложном обнаружении и правильном необнаружении объекта.

Количественная характеристика обобщенного риска может быть использована в качестве критерия при выборе оптимальной стратегии поисков.

Анализ опыта применения традиционных поисково-разведочных систем в условиях высокоизменчивых золоторудных месторождений (Советское, Куранах, Дарасун, Токур, Кыллах, Оночалах и др.) показывает, что с ними связаны значительные по величине погрешности (погрешности аналогии), генерируемые за счет несоответствия параметров поисково разведочной сети природным особенностям их геологического строения. Они в большинстве своем имеют систематический характер, выражающийся в пропуске промышленного оруденения, неподтверждении качества и количества разведанных запасов.

При разведке подобных месторождений последовательное повышение плотности наблюдений нередко приводит к "разрушению" рудных тел, представлявшихся ранее едиными непрерывными образованиями. Это свидетельствует о существовании на разведанных месторождениях подобного типа высокой степени риска экономических потерь при их эксплуатации.

Существование подобных тенденций косвенно указывает на возможность выделения в общей структуре фактора риска, по крайней мере, двух взаимообусловленных составляющих: случайной и неслучайной (тенденциозной или систематической). Управление первой компонентой осуществляется просто за счет маневрирования количеством измерений (наблюдений), а для управления второй компонентой, как правило, преобладающей по абсолютной величине, требуется разработка специальных способов или даже целых стратегий.

Тема 1.2 Синергетика геологической среды как концептуальная основа подхода к выявлению, оценке и управлению фактором риска Существуют общие идеи и некоторые положения современной ко нцепции развития сложных материальных систем, основанной на феномене термодинамической неустойчивости, которые необходимо учитывать при исследовании природы развития геологических и, в частности, рудогенных систем. Синергетические процессы – это дискретно локализованные в пространстве и времени энергоструктурные (структурно-вещественные) превращения в геологической среде.

Классическая термодинамика в своем анализе систем отвлекалась от их сложности и проблем взаимосвязи с внешней средой. По существу, она рассматривала изолированные, закрытые системы. Но в мире преобладают открытые системы, которые обмениваются веществом, энергией и информацией со средой. Открытые системы характеризуются неравновесной структурой. Неравновесность связана с адаптацией к внешней среде (система вынуждена изменять свою структуру). Переход от термодинамики равновесных процессов, к анализу открытых систем ознаменовал крупный поворот во многих отраслях научных знаний. В открытых системах обнаружен эффект самоорганизации, эффект движения от хаоса к порядку.

Синергетика исследует особые состояния систем в области их неустойчивого состояния, способность к самоорганизации, точки бифуркации (переходные моменты, переломные точки).

В отличие от традиционных областей науки синергетику интересуют общие закономерности эволюции (развития во времени) систем любой природы. Отрешаясь от специфической природы систем, синергетика обретает способность описывать их эволюцию на интернациональном языке, устанавливая своего рода изоморфизм двух явлений, изучаемых специфическими средствами двух различных наук, но имеющих общую модель, или, точнее, приводимых к общей модели. Обнаружение единства модели позволяет синергетике делать достояние одной области науки доступным пониманию представителей совсем другой, быть может, весьма далекой от нее области науки и переносить результаты одной науки на, казалось бы, чужеродную почву.

Термодинамические условия протекания синергетических процессов:

- открытые системы, обмен энергией и веществом с внешней средой;

- система пребывает в состоянии, далком от термодинамического равновесия;

- структурно-вещественные преобразования происходят в режиме катастроф, переводящих систему из термодинамически неустойчивого состояния в состояние «текущего равновесия», поддерживаемого за счт обмена энергией и веществом с внешней средой;

- причиной синергетического режима структурообразующих процессов в геологической среде (в том числе процессов рудообразования) является неустойчивость гравитационного поля, порождающая термодинамическую неустойчивость и плотностную дифференциацию вещества на всех масштабных уровнях структурной организации геологического пространства, сопровождающуюся "каскадной фрагментацией" неустойчивого пространства с нелинейным убыванием размеров фрагментов и адекватно нелинейным возрастанием плотностной контрастности компонентов дифференциации от макро- к микроуровням.

На основе данной концепции разработаны методологические принципы и методика изучения месторождений как представителей сложных материальных систем, что позволило в итоге получить новые научные результаты и нетрадиционные практические решения, в частности относительно проблемы оценки и управления фактором риска при освоении месторождений полезных ископаемых.

Раздел 2. Геологические основы риска Тема 2.1 Закономерности структурной организации месторождений как объектов поисков, разведки и эксплуатации (на примере рудных месторождений золота средних и малых масштабов) Заложены основы нового научного направления, заключающегося в исследовании закономерностей геологического строения месторождений на новой концептуальной позиции, предполагающей приоритетную роль при структурообразовании в геологических процессах термодинамических (физико-химических) факторов и крайне неравновесные состояния флюидно динамических систем. Эти условия предопределяют синергетический режим развития геологических и в том числе рудогенных процессов, основу которого представляют явления саморазвития (самоорганизации).

Основой причинной динамики синергетического режима рудообразования является неустойчивость гравитационного поля, порождающая термодинамическую неустойчивость и плотностную дифференциацию вещества на всех масштабных уровнях строения месторождений, сопровождающуюся "каскадной фрагментацией" неустойчивого пространства с нелинейным убыванием размеров фрагментов и адекватно нелинейным возрастанием плотностной контрастности компонентов дифференциации от макро- к микроуровням.

Морфология и внутреннее строение рудных тел (месторождений) определяются взаимообусловленным влиянием внешней среды (форма, размеры и условия залегания рудных тел и их целостных элементов) и деятельности рудогенных флюидов (структурные закономерности распределения рудного вещества в рудных телах, их частях и околорудном пространстве).

Месторождения и рудные тела — это структурно организованные геологические объекты, в которых монопризнаковые поля (вещественные, петрофизические, физико-химические и др.) обладают особыми свойствами:

дискретность и упорядоченность, масштабное подобие структуры иерархически соподчиненных элементов (скейлинг), структурная автономия относительно полей размещения других признаков, нелинейность изменения метрических характеристик структурных элементов в ранжированном по иерархии ряду уровней организации, ранговая изометрия независимо от морфогенетического типа месторождений, которые являются прямыми признаками синергетического развития рудогенного процесса.

Тема 2.2 Фундаментальные свойства структурной организации монопризнаковых подсистем рудных месторождений (дискретность и упорядоченность, масштабное подобие, нелинейность, синергизм, универсальность) Установлены и изучены особые свойства структурной организации целого ряда золоторудных месторождений, свидетельствующие о синергетической природе их возникновения и развития в условиях гравитационной неустойчивости геологического пространства, как одной из наиболее вероятных причин синергетического режима развития рудогенных процессов.

Анализ моделей структурной организации признаковых подсистем на примере подсистемы концентраций золота, как наиболее хорошо изученной, приводит к заключению о наличии особых свойств, которыми обладают монопризнаковые поля, и в частности поля концентрации золота (ПКЗ). Эти свойства из-за недостаточной плотности наблюдений и из-за преобладающего стремления увидеть объект изучения непрерывным оказываются обычно вне поля зрения исследователя. Кроме этого, сами структуры, особенно в концентрационных и петрофизических подсистемах, имеют "латентный" (скрытый) характер и без специальных исследований обычно не выявляются.

Эти свойства несут в себе весьма важную генетическую информацию и являются настолько очевидными, устойчивыми и универсальными, что вполне могут быть отнесены к категории фундаментальных.

Итак, поля монопризнаковых подсистем на золоторудных ме сторождениях обладают следующими свойствами:

- дискретность и упорядоченность;

- масштабное подобие структуры в широком иерархическом диапазоне уровней пространственной организации;

- структурная автономия;

- нелинейность изменения метрических характеристик элементов структуры в иерархически ранжированных рядах уровней пространственной организации;

- ранговая изометрия структурных матриц.

Рассмотрим эти свойства более детально.

Дискретность и упорядоченность.Эти свойства очень тесно связаны между собой и довольно подробно обсуждались в предыдущих разделах работы поскольку на них был сделан специальный акцент с целью получить представление о конструктивной сложности рудных тел и месторождений.

Они выражены в том, что признаковое поле неоднородно и состоит из пространственно разобщенных элементов (модальных участков на картах в изолиниях или морфологических деталей), группирующихся в последовательно входящие друг в друга также разобщенные обособления (таксоны). Сама по себе прерывистось поля уже является признаком упорядоченности, т, е. наличия структуры поля. В нашем случае основу такой структуры составляют "ячейки" и "решетки" различных геометрических модификаций.

Основу упорядоченности концентрационных и петрофизических подсистем оставляют главным образом различные модификации "решетчатых" и "ячеистых" структур. Факты такой упорядоченности отмечались многими исследователями. Особо следует отметить упорядоченность геологических формирований с нелинейной (винтовой или спиральной) симметрией. Это в основном планетарные или крупные региональные вихревые системы, которые подробно рассматриваются в работах Ли-Сы-Гуана, О.И.Слензака, Ю.И.Симонова, С.С.Максимова, М.А.Чурилина и др. На более локальных уровнях структурной организации геологических систем такой вид упорядоченности не улавливается, хотя оси "рядных" элементов, например в жильных зонах, часто имеют нелинейную конфигурацию и формируют некоторое подобие отдельных фрагментов "спиральных рукавов" по К.Рольфсу. Не исключено, что это признаки наличия "латентных" спиралевидных структур, для обнаружения и расшифровки которых необходимы специальные исследования.

Масштабное подобие. Свойство масштабного подобия структурного узора монопризнаковых полей на различных иерархических уровнях в рас смотренных подсистемах или скейлинг (scale [skeil] - масштаб) достаточно отчетливо проявилось при изучении подсистем концентраций золота на базовых объектах. Оно выражается в удивительной схожести структур разно масштабных элементов как в условиях преобладания решетчатых, так и в условиях ячеистых (каркасных) и комбинированных модификаций этих структур. Сведения об этой закономерности применительно к рудным объектам впевые были приведены в наших работах.

Идеи скейлинга в сфере геологических наук в принципе давно известны. Многие исследователи сталкивались с явлением, когда "большое" отражено в "малом", но не придавали этому факту должного значения. Лишь в последнее время это свойство стало обсуждаться в литературе в связи с проникновением в геологию идей о саморазвитии природных материальных систем. Наиболее интересной в этом отношении представляется работа М.А.

Садовского и В.Ф.Писаренко. Здесь они специально рассматривают свойство структурного подобия ("самоподобия" или "автомодельности") на примере закономерной "делимости" литосферной оболочки нашей планеты и вполне убедительно показывают наличие этого свойства в широком иерархическом диапазоне уровней организации: от глобул в структуре кварцевого стекла до литосферных блоков. Скейлинговые модели геологических объектов обсуждаются также в работах выше упомянутых исследователей П.М.Горяинова, В.М.Мишнина и др.

Структурная автономия (синергизм). Свойство структурной автономии или дисконформности монопризнаковых полей заключается в пространственной несовместимости их структурных матриц, контролирующих размещение эпицентров аномальных участков в каждом из них. На этом постоянно акцентировалось внимание при обсуждении монопризнаковых подсистем. Это свойство обнаружилось в процессе peaлизации принципа элементаризации объекта исследования или принципа абстрагирования при расчленении его на частные геологические пространства. Так, конкретно для золотокварцевых жил характерной является структурная дисконформность подсистем распределения модальных значений мощности жилы и концентраций золота, хотя обе они сосредоточены в пределах одной и той же жильной полости, являясь как бы "вложенными" друг в друга. Проявление данной особенности было продемонстрировано и в том, что максимумы концентраций различных химических элементов в пределах рудных аномалий, как правило, не совпадают, или выявленные закономерности структурной организации монопризнаковых подсистем не согласуются со структурой вмещающей среды. Также дисконформными относительно друг друга являются структурные матрицы, контролирущие пространственное размещение модальных значений морфологических, минералого-геохимических и петрофизических полей.

Во всех случаях данное явление рассматривается как фиксация посредством минералогической "записи" последовательных состояний формирующегося объекта в пространстве и времени под влиянием изменения физико-химических условий процесса и отображает фундаментальное свойство сложных природных систем – синергизм (кооперативное поведение).

Нелинейность. Это свойство заключается в нелинейном (субэкспоненциальном) характере взаимосвязей между количественными параметрами структурообразующих элементов различных уровней в подси стемах. Это свойство ярко проявляется в графически выраженных зависимостях между размерами элементов последовательных уровней структурной организации в монопризнаковых полях, в ранжировке основных минеральных компонентов внутрижильного пространства по плотности и по их объемной массе (например: кварц, сульфидные минералы, золото;

здесь плотности нелинейно возрастают, а массы этих компонентов также нелинейно убывают).

Для ПКЗ с решетчатым типом структуры средняя площадь ячейки матрицы поля в последовательном ряду уровней изменяется нелинейно и аналогично меняется средняя или предельная концентрация золота в узлах матрицы.

Ранговая изометрия. Свойство ранговой изометрии ПКЗ заключается в том, что для золоторудных месторождений различных морфогенетических типов размеры ячеек структурных матриц одного масштабного ранга в рудном теле (зоне), как относительно однородном геологическом пространстве, в среднем одинаковы, т.е. структурные матрицы ПКЗ одного и того же масштаба независимо от типа месторождения изометричны. Это свойство установлено нами эмпирически на основе статистической обрабо тки морфометрических характеристик ПКЗ базовых месторождений, в качестве которых использованы размеры периодов появления мод на разномасштабных картах ПКЗ по простиранию и по падению рудных тел.

Универсальный характер структурной организации геологических объектов. Выявленные свойства признаковых подсистем золоторудных месторождений порождены их прерывистостью и никак не вытекают из анализа геологического строения вмещающей среды, да и сам факт их существования свидетельствует о том, что исследованные пространственные формирования являются аналогами физических полей. Точнее, это материализованные каким либо веществом или свойством их пространственно-временные отображения, дискретно проявленные в процессе эволюции активных физико-химических систем в энергетически возбужденных пространствах.

По данным М.Фейгенбаума все нелинейные системы в природе в некотором смысле универсальны. Дело в том, что скорость нелинейного убывания (возрастания) интервалов появления модальных значений поля распределения признака в пространстве в иерархически ранжированном ряду уровней выражается универсальными числами (закон скейлинга). Одним из наиболее распространенных явлется число а=2,502907... Действительно, делимость геоблоков земной коры по данным Л.И.Красного и М.А.Садовского описывается коэффициентом прогрессии а=(2,4-2,5);

по материалам В.А.Нарсеева и др. скорость изменения шага в пространственном расположении разнопорядковых рудных формирований (рудный район, рудный узел, рудное поле и др.) выражается коэффициентом а=(2,0-2,5);

изменение размеров периодов в размещении эпицентров аномалий ПКЗ в элементах различных иерархических уровней в направлениях простирания и падения рудных тел в диапазоне "рудное гнездо" - "малый рудный столб" "средний рудный столб" также идет со скоростью, выражающейся коэффициентом 2,5. Таким образом, геологические объекты, как нелинейные системы, также подчиняются этой универсальной закономерности.

Итак, детальное изучение геологического строения золоторудных месторождений, как геологических объектов с наиболее ярко проявленной дискретностью признаковых полей, позволило установить существование в них определенной структурной организации (упорядоченности) и целый ряд свойств, которые, с позиций принятой автором концептуальной основы, являются прямыми признаками саморазвития формировавших их рудогенных процессов. Такой процесс возникает в особых термодинамических условиях: а) система открытая;

б) режим развития системы динамически-нелинейный;

в) отклонение системы от энергетического равновесия выше критического. Эти условия в целом характеризуют синергетический режим на прогрессивном этапе развития системы, сопровождающийся кооперативным взаимодействием ее компонентов на принципе энергетической конкуренции.

Тема 2.3. Свойство фрактальности как фундаментальный закон иерархически упорядоченной прерывистости полей концентрации полезного компонента в рудных телах, его генетическая природа, методика выявления, оценки и исследования устойчивости В последнее время в науках о Земле появилось новое направление исследований, которое основано на использовании концепции самоорганизации в развитии геологической среды. Первые результаты этих исследований в области геологии рудных месторождений опубликованы в работах Поспелова Г.Л., Нарсеева В.А, Филонюка В.А., Летникова Ф.А., Горяинова П.М., их учеников и последователей.

В основу новых представлений о структурном состоянии геологической заложен приоритет «дискретного» над «непрерывным». Это в большей мере соответствует действительности, поскольку результаты выполненных за последнее время специальных исследований достаточно объективно подтверждают это.

На основе результатов исследования в рамках обозначенного выше направления установлено, что отдельные компоненты геологической среды (пространственное распределение золота в рудных телах золоторудных месторождений, распределение интенсивности проявлений разрывной тектоники и трещиноватости в горных массивах, структура зон рассланцевания и др.) имеют сложный закономерно-прерывистый характер.

Данное обстоятельство входит в существенное противоречие с традиционными представлениями, которые постулировали непрерывность во всм.

Рассмотрим некоторые свойства, характерные для геологической среды. Прежде всего, необходимо отметить, что все компоненты геологической среды по своему строению иерархичны. Иерархические уровни (иерархическая система уровней) – это системные формирования, в которых дискретные элементы последующего более высокого масштабного уровня выступают в качестве объектов рассматривавшихся как системы на предыдущем масштабном уровне.

Структурная организация признаковой подсистемы – это пространственно упорядоченная совокупность элементов, которые придают ей устойчивость и таксономическую определнность. В геологической среде это геометрически формализованный порядок пространственного вхождения друг в друга дискретных элементов разного масштаба. Например, в подсистеме пространственного размещения золота – это агрегаты золотин – гнзда – малые рудные столбы – средние рудные столбы – крупные рудные столбы и т.д.

В данном случае таксон (от греч. taxic – порядок, ряд) рассматривается как пространственно обособленное объединение группы дискретных объектов, связанных определнной степенью общности. Таксономический анализ конкретной подсистемы геологической среды представляет собой процесс выделения в пространстве последовательно входящих друг в друга, т.е. иерархически взаимосвязанных, разномасштабных таксонов. В нашем случае – это ограниченное в пространстве скопление участков определнного масштаба с повышенной концентрацией золота или трещин, расположенных примерно на одинаковом расстоянии друг от друга.

Фрактальность («фрактал» - дробный, греч.) – свойство равномерно неравномерной пространственной упорядоченности в размещении разномасштабных дискретных элементов монопризнаковой подсистемы по принципу самоподобия.

Фрактальная структура – структура организации последовательного вхождения друг в друга разномасштабных дискретных элементов в монопризнаковой подсистеме по принципу самоподобия (принцип скейлинга или принцип «похожести» структур независимо от масштаба элементов).

Фрактальный рост – характер увеличения скейлинговых коэффициентов, отображающих численно выраженные отношения геометрических параметров структуры, контролирующей пространственное положение элементов смежных иерархических уровней в монопризнаковой подсистеме (например, подсистема распределения золота в рудном пространстве).

Согласно новой концепции признаковые подсистемы геологической среды оптимально сочетают обе эти категории, поскольку геологическая среда иерархична и системно объединяет дискретные элементы в последовательно входящие друг в друга разномасштабные условно непрерывные элементы по принципу самоподобия или фрактальности.

Безусловно, это признак сложности осваиваемого объекта, неучт которого негативно сказывается на эффективности применяемых геотехнологий.

Поэтому проблеме оптимального выделения условно непрерывных объектов должно уделяться особое внимание.

Технология геоинформационного моделирования для глубокого изучения естественных системных свойств геологической среды включает необходимость корректного решения ключевой методической задачи – установление фрактальных свойств изучаемых монопризнаковых подсистем.

Здесь необходимо иметь достаточное количество разномасштабной информации и найти оптимальные границы таксономических элементов при составлении уровневых карт распределения признака, в частности, карт распределения удельной концентрации трещин и других тектонических нарушений, которые используются для прогнозирования геомеханического состояния горного массива. Решение данной задачи завершается составлением ранжированного ряда размеров иерархически соподчиннных ячеек структурных матриц, контролирующих пространственное размещение таксонов на конкретных масштабных уровнях. В данном ряду прослеживается величина коэффициента самоподобия, по которой определяется степень напряжнности пород (высоконапряжнные и средненапряжнные участки) или степень естественной устойчивости массива. По существу этот коэффициент является ключом для прогнозирования естественного геомеханического состояния породной среды.

В качестве примера структурная организация поля концентрации золота в пространстве месторождения показана на обобщнных материалах по Зун-Холбинскому месторождению. Подобная картина наблюдается на Ирокиндинском, Дарасунском, Ново-Широкинском, Майском и других месторождениях Сибири.

Раздел 3. Технологические основы риска Тема 3.1 Влияние свойств структурной организации рудных тел и месторождений на достоверность традиционных поисково-разведочных технологий Рассмотрим последовательность формирования фактора риска в условиях применения традиционных методов и средств поисков и разведки высокоизменчивых золоторудных месторождений в ракурсе влияния установленных закономерностей их структурной организации на все процессы измерения концентраций золота, геометризации промышленных рудных тел, количественной оценки в них запасов руды и металла. При этом основное внимание будет уделено тенденциозной компоненте фактора риска.

Риск неточного измерения концентрации золота в массе пробы.

Конечным результатом любого способа опробования, как средства измерения концентрации полезного ископаемого в точке1 для золота пока является материальная проба. Ее особенность заключается в том, что после взятия в ней нарушаются все природные связи, регулирующие пространственное распределение золота в области опробования, и обнажается влияние гранулометрического спектра попавших в пробу золотин, отображающего свойство прерывистости ПКЗ на его самом детальном для сферы разведки и опробования уровне структурной организации. Здесь господствуют те же фундаментальные свойства, которые предопределяют неравномерное распределение золота (до 70-90% золота по массе сосредоточено в 30-40% общего количества золотин). Поскольку материал пробы в процессе обработки подвергается измельчению, последовательному сокращению, тонкому истиранию перед отбором навесок на пробирный анализ и последующему анализу 2-3-х навесок, то естественно возникает вопрос о влиянии неоднородности гранулометрии золота на достоверность всех этих операций. По своему назначению все они направлены на то, чтобы предельно ослабить это влияние и сохранить постоянной концентрацию золота в массе пробы на всех ее переделах и обеспечить, таким образом, представительность навески в 50 г относительно всей массы пробы.

Влияние различных факторов на достоверность определения содержаний золота в пробе рассматривалось многими исследователями.

Краткие обзоры этих работ имеются у К.Л.Пожарицкого, М.В.Барышева, Д.А.Краснова и др., но наиболее полный анализ их дается Ю.А.Ткачевым, А.А.Шейным, А.А.Куликовым. В обзорах подчеркивается, что в операциях по подготовке проб к анализу проявляется влияние на достоверность определения содержания золота в пробе главного фактора - это наличия крупного золота (размер золотины более 0,5 мм) и его количественного соотношения с мелким золотом.

Ниже на основе экспериментального материала приводятся результаты исследования влияния наличия крупного золота на достоверность воспроизведения его концентрации в массе пробы.

Поведение золота при измельчении пробы. Как известно, измельчение материала пробы производится с целью увеличения количества частиц рудного вещества, обеспечивающего стабилизацию заданной точности сокращения пробы. Однако известные операции обработки проб, включая и операцию измельчения, являются недостаточно надежными. При дроблении и тонком помоле материала, вследствие специфичных свойств золота, возможны потери за счет "размазывания" его на рабочих поверхностях дробилок и истирателей. Поведение золота при измельчении тесно связано с формой и размерами золотинок, их строением и чистотой (пробностью) золота. Изучение поведения золота при измельчении свидетельствует об одном: его разрушение по отношению к вмещающим его минералам существенно отстает. Так опыты М.Н.Савосина и В.А.Саклакова показывают, что при достижении крупности материала пробы 0,10-0,15 мм измельчение золота практически приостанавливается, а при дальнейшем истирании материала до 0,10-0,07 мм золотины не уменьшаются и переходят в техногенные формы (шары, цилиндры) с размерами 0,1-0,2 мм. На стадиях же более крупного дробления искусственно вводимое золото крупностью 0,5 1,0 мм в специально сформированные пробы практически сохранялись в том же классе крупности.

Подобные опыты, выполненные И.Л.Патушинской на рудном материале золотокварцевых жил Ленской и Аллах-Юньской золотоносных провинций подтвердили данные М.Н.Савосина и В. А. Саклакова. В частности, эти опыты показали, что золото класса -1,0+0,1 мм в основном истирается до заданного размера (-0,074 мм), и количество образовавшихся золотин увеличивается в среднем в 8-10 раз по сравнению с исходным. Од нако количество техногенных золотин крупнее заданного размера составляет более 20%, их гранулометрия и морфология зависят от природной крупности и формы золотин.

Достоверность сокращения пробы. При сокращении пробы количество крупных золотин в оставшейся массе лабораторной пробы (обычно не менее 1 кг) сводится к единицам. Поэтому вероятность попадания крупных золотин в навеску при дальнейшем сокращении этой массы материала весьма низка, что и порождает тенденцию к систематическому занижению содержаний золота в пробе. По данным М.И.Савосина и В.А.Саклакова средние величины занижения для руд с крупным золотом (класс +0,5 мм) составляет - (20-30%), а для руд со средней крупностью золота (класс +0,1-0,5 мм) соответственно (10-15%). Эти величины погрешностей установлены опытным путем.

Но даже при весьма малой вероятности пропорционального распределения крупного золота в процессе сокращения пробы и попадания крупных золотин в конечную навеску для анализа, если такое событие произойдет, то анализ покажет явно завышенный результат. Здесь будет резко нарушена пропорция распределения золота в массе навески и абсолютное завышение содержания в этом случае может на порядок и более превысить абсолютное занижение, которое возникает из-за непопадания этой золотины в навеску.

Специальными экспериментальными работами В.В.Шевелевым, С.Д.Федченко, Л.П.Власьевским установлены предельные погрешности обработки проб с крупным золотом (+0,5 мм), которые составляют в пределах 70% относительно суммарной погрешности взятия, обработки проб и анализа.

Достоверность оптимизации навески для анализа. Данный вопрос исследован на основе имитации процесса отбора навесок различной массы из математически формализованной модели лабораторной пробы С.Д.Федченко и Л.А.Гольдис. Прообразом математической модели послужило истинное расположение золотин в истертой пробе.

В процессе моделирования производилось варьирование следующими параметрами: размер исходной пробы, гранулометрический спектр золота, содержание золота в пробе, закон расположения золотин в пробе, масса навески, количество вычерпываний и их единичная масса при формировании навески. Гранулометрический состав золота рассматривался не но размеру частиц, а по их весу. Процесс имитации и обработка полученных результатов осуществлялось по специально разработанным программам.

Результаты этого исследования свидетельствуют о том, что при мелком золоте в интервале масс анализируемого материала от 200 до 50 г основным источником вариации содержаний является дискретность расположения золотин в массе, подготовленной для отбора навески для анализа, а при массе навески менее 50 г существенное влияние оказывает и гранулометрия золота.

Моделирование также показало, что обычное число повторений пробирного анализа для одной пробы (2-3 навески массой по 50 г) для проб с высокой степенью неоднородности гранулометрического состава золота не обеспечивает надежного определения содержания в пробе из-за недостаточной представительности анализируемого материала. Навески массой в 50 г являются представительными только для руд с мелким золотом (средняя масса золотин 0,007 мг).

Полученные результаты хорошо согласуются с многочисленными данными контроля анализов, показывающих наличие систематических расхождений контрольных анализов относительно основных в сторону завышения в классах низких содержаний и в сторону занижения в классах высоких содержаний, Это явление известно как "корреляционный парадокс", "парадокс двух регрессий" (по Калману), "парадокс регрессий" (по Гальтону) (Г.Секкей).

Причинная основа этого явления заключается в том, что в условиях высокой изменчивости концентраций (из-за наличия крупного золота) любое ограничение какого-либо класса по одной из сравниваемых выборок оставляет открытым весь спектр вариаций соответствующих значений содержаний в другой выборке. Поэтому, если выделяется класс низких соде ржаний в выборке основных анализов, то при неограниченной вариации соответствующих этому классу контрольных анализов их среднее всегда будет больше. Аналогично для классов высоких содержаний контрольное среднее всегда будет ниже. Данное явление служит серьезной помехой для аналитических лабораторий, поскольку данные контроля анализов на низких и высоких классах основных анализов часто могут не вписываться в регламентирующие допуски.


Риск непредставительного опробования в рудном пересечении.

Теоретически опробование ориентировано на случайный вид погрешностей, и, если возникают систематические ошибки, то часто подразумевается, что они должны быть связаны только с нарушениями технологии опробования.

Однако, наличие крупного золота и его агрегатов может быть причиной их появления не только на стадии обработки проб, но и при их отборе. Снивели ровать влияние данного фактора можно лишь путем взятия проб большого объема. Так П.Л.Каллистов считал, что наличие в объекте опробования крупного золота, представляющего значительную часть металла в небольшом объеме руды, приводит к необходимости взятия больших проб рудной массы и предварительного извлечения крупных золотин. Н.В.Барышев также подчеркивал, что крайняя неравномерность распределения металла чаще всего связана с его крупностью и что в таких условиях надежным является валовый способ опробования. Результаты известных опытно-методических работ по отбору и сравнению проб различного объема и геометрии, выполненных на золоторудных месторождениях (Д.А.Зенков, В.В.Богацкий и др., В.П.Бордоносов, Л.В.Ли и др.) свидетельствуют о некотором повышении содержаний золота по мере увеличения массы (объема) пробы. Поэтому в условиях ограниченного количества обычных бороздовых, керновых проб, отбираемых на стадии разведки, имеет место тенденция к занижению разведочных данных, особенно на объектах с крайне неравномерным распределением содержаний золота. На это обстоятельство обращали внимание многие исследователи (Б. К.Брешенков, В.Ф.Дубинин, А.В.Поляницын, А.А.Куликов и др.).

Установленные тенденции и их причинность тесно связываются с наличием левой асимметрии в распределении золота по крупности (П.Л.Каллистов), поэтому вероятность попадания крупных золотин в пробы небольшого объема резко снижается. Особенно опасна эта тенденция для объектов с относительно невысоким содержанием золота.

На ряде отечественных месторождений таких как Советское и др., а также зарубежных - таких как Витватерсранд (Д.Г.Крите) наметилась тенденция занижения содержаний в пробах для относительно бедных участков или блоков руды и завышения - для относительно богатых. Это следствие все тех же причин и подтверждение результатов экспериментов упомянутых выше исследователей.

Реальность обсуждаемых тенденций наиболее отчетливо по дтверждается результатами контрольного опробования, когда основная и контрольная пробы одного и того же размера, геометрии и ориентировки, отобранные рядом показывают резко различные результаты. Так С.А.Денисов и др. установили, что при сопоставлении основных и контрольных проб наблюдается примерно та же тенденция, что и при сравнении основных и контрольных анализов. Это явление авторы назвали "эффектом сортировки". Его сущность заключается в следующем: при разделении опробованных интервалов на сорта по какому-либо уровню содержания наблюдается систематическое неподтверждение средних оценок при повторном опробовании. В интервалах повышенного качества повторное опробование устанавливает снижение среднего для групп, а в убогих интервалах происходит обратное явление - среднее для этой группы при повторном опробовании повышается.

Причину "эффекта сортировки" авторы видят в дискретности распределения полезного компонента, и поэтому оценки содержаний в пробах носят вероятностный характер. Отсюда они делают важный вывод о том, что граница между сортами руд не может быть проведена точно.

В условиях применения геостатистической модели описания изменчивости содержаний полезного ископаемого при опробовании (Ж.Матерон, Э.Карлье, А.Б.Каждан и др.) влияние крупного золота и его агрегатов, скоплений агрегатов выражается "эффектом самородков" или "эффективной неоднородностью", влияние которых составляет часть общей дисперсии содержаний полезного ископаемого и проявляется в чистом виде только в пределах пространства, ограниченного контурами пробы. По смыслу эти понятия эквивалентны понятию "эффект сортировки".

0 представительности и достоверности опробования. Смысл понятий "достоверность опробования", "представительность опробования" в основном исходит из стохастической формализации объекта опробования. Поэтому для условий, когда месторождение или рудное тело представляется в виде структурно детерминированного объекта, эти понятия требуют уточнения.

Из анализа этих понятий в работах А.Б.Каждана, Л. И.Четверикова и др. можно сделать вывод, с одной стороны о взаимообусловленности этих понятий и с другой - о их неопределенности в условиях стохастических моделей формализации месторождений, т.е. когда выделение "геологически однородных" участков недр производится весьма условно. И все же, общепринятый смысл этих понятий можно свести к следующему: проба считается достоверной, если она с определенной вероятностью будет отображать среднее содержание в некотором "элементарном блоке" или "ближайшем к пробе районе", а ее представительность относительно этого блока или района будет оцениваться величиной случайного отклонения содержания в этой пробе от среднего по блоку или ближайшему району.

Естественно, чем выше степень неоднородности (прерывистости) изучаемого объекта, тем ниже представительность проб;

по мере роста объемов проб или снижения расстояния между ними будет расти их представительность.

Опыт опробования золоторудных месторождений показывает, что единичные бороздовые, керновые, штуфные (т.е. малообъемные) пробы являются непредставительными. Они не воспроизводят природное соотношение богатых, рядовых, бедных и фоновых концентраций золота в естественном их распределении. Поэтому существующие методические указания рекомендуют рассматривать представительность не отдельной пробы, а их совокупности, характеризующей определенные участки рудных тел. Однако в этом случае объективно геометризовать участки с промышленными рудами невозможно, особенно при малой мощности рудного тела, малой плотности сети рудных пересечений и наличии таких свойств ПКЗ как дискретность и структурная автономия.

Таким образом, отсутствие четких геологических критериев для выделения геологически однородных блоков при статистической и геостатистической формализации разведуемых месторождений, когда все построения базируются на допущениях, понятия "достоверность" и "представительность" носят условный характер.

При системно-структурной формализации месторождений, когда исследователь имеет дело хотя и тоже с вероятностными, но пространственно детерминированными их моделями, эти понятия обретают вполне конкретный смысл. Здесь они наделяются системным содержанием, т.е. приобретают уровневую относительность. Это означает, что для каждого структурного уровня существует свой достоверный и представительный единичный замер, геометрической базой которого является либо цельный объем недр (блок, крупнообъемная проба) с оптимальной формой, размерами и ориентировкой, либо специально "сконструированная" система обычных измерений малообъемными пробами в тех же оптимальных для конкретного иерархического уровня размерах пространства, выступающего в качестве единичного замера (В.А.Филонюк).

Опираясь на установленные закономерности последовательного структурного вхождения друг в друга элементов различных иерархических уровней и зная примерные параметры шага дискретности в распределении мод ПКЗ на каждом уровне структурной организации, можно сформулировать общие требования к формированию представительной геометрической базы достоверного и одновременно представительного единичного замера для каждого уровня следующим образом:

а) Форма, размеры и пространственная ориентировка геометрической базы достоверного и представительного единичного замера для конкретного уровня должны полностью нейтрализовать влияние дискретности строения поля предшествующего более детального по масштабу иерархического уровня, выступающей в качестве "эффективной неоднородности" (по А.Б.Каждану). Это может быть достигнуто за счет предельной минимизации или полной ликвидации асимметрии статистического распределения результатов замеров (как источника неслучайных отклонений проб от среднего) путем достоверного воспроизведения каждым из замеров реа льного для изучаемого уровня соотношения классов количественных характеристик признака. Например, для ПКЗ - это соотношение классов "богатых", "рядовых", "бедных" и "фоновых" концентраций золота в пределах геометрической базы замера, соответствующее таковому, скажем, в рудном столбе первого порядка, если именно этот уровень структурной иерархии нас конкретно интересует.

б) Геометрическая база достоверного и представительного замера для каждого предыдущего (в порядке увеличения размера) иерархического уровня является элементом таковой для каждого последующего.

Тема 3.2 Моделирование погрешностей разведочного опробования, оценки средних содержаний полезного ископаемого в пробе, разведочном пересечении, сечении и блоке как основных факторов риска Наличие обобщенной модели структурной организации ПКЗ позволяет путем имитации пробоотбора графоаналитическими методами исследовать процесс фомирования погрешностей опробования, тенденции в их поведении в зависимости от влияния различных факторов. Такое исследование можно проиллюстрировать на модельном примере, представляющем обобщенный срез фрагмента рудного тела с умеренно контрастным ПКЗ, где возможные тенденции в поведении погрешностей опробования, связанные с особе нностями структуры ПКЗ, проявляются достаточно ярко.


Влияние формы и размеров сечений проб. Моделированием установлено, что бороздовые пробы с размерами поперечного сечения (глубина, ширина) менее 10 см очень чувствительны к эффективной неоднородности ПКЗ и, в зависимости от соотношения размеров сечения пробы с размерами шага дискретности ПКЗ на уровне эффективной неоднородности, дают систематические положительные и отрицательные отклонения от среднего по базовой модели. Эти отклонения достаточно устойчивы и не зависят от длины секции.

Причина возникновения систематических отклонений при малых сечениях проб заключается в том, что в среднем пробы достоверно не воспроизводят заданного качественного спектра ячеек пространства с богатыми, рядовыми, бедными и фоновыми концентрациями золота и, как следствие, гранулометрического спектра агрегатного золота и отдельных золотин. Замечено, что систематические отклонения исчезают в случаях, когда размеры сечений пробы и по глубине, и по ширине кратны нечетному числу полупериодов появления элементов эффективной неоднородности в направлениях, ориентированных соответственно по линиям глубины и ширины пробы. Именно это условие способствует наиболее объективному воспроизведению модельных спектров качества ячеек и золотин за счет оптимального подавления влияния эффективной неоднородности ПКЗ.

По мере увеличения размеров сечения проб до 10 см и более начинает слабо проявляться влияние длины секции за счет того, что длина пробы вводит ее в сферу влияния нового уровня эффективной неоднородности, к которому поперечное сечение пробы "нечувствительно".

Таким образом, в условиях высококонтрастного ПКЗ неоптимальное по отношению метрическим характеристикам поля эффективной неоднородности сечение проб может привести к возникновению систематических смещений воспроизводимых содержаний золота в сторону завышения или занижения, при этом по мере увеличения размеров сечения величина систематических отклонений снижается до тех пор, пока оно не попадет под влияние неоднородности следующего по иерархии структурного уровня ПКЗ.

Оптимальные параметры продольных и поперечных сечений проб для условий моделирования можно определить по положению линий нулевых отклонений содержаний, нулевой асимметрии и эксцесса на обобщенном графике. Области их взаимного пересечения или максимального сближения указывают на оптимальные размеры сечений проб, обеспечивающих отсутствие систематических отклонений содержаний от истинного среднего.

Дополнительное нанесение изолиний стандартного отклонения содержаний поможет выбрать те параметры сечений проб, которые обеспечат требование надежности в определении среднего содержания по данным опробования.

Влияние возможных искажений формы сечения и потерь объема про бы, контроль опробования. Анализ изменения содержаний в последовательно вложенных друг в друга сечениях (продольных, поперечных, включая и круговые) показывает, что во всех случаях проявляется одна и та же закономерность. Она заключается в том, что если в малом (вложенном) сечении зафиксировано в среднем относительно высокое содержание золота, то в окружающей его области (в линейном или кольцевом зазоре) в среднем всегда оказывается пониженное содержание и в целом среднее содержание по тому сечению, в которое вложено это малое сечение, тоже более низкое. В обратном случае все, соответственно, будет наоборот. Это чистое следствие проявления "эффекта сортировки".

Сделанное сопоставление выявило традиционный "корреляционный парадокс": на низком классе содержаний пробы малых сечений занижают содержание золота в сравнении с пробами больших сечений. На богатом классе картина обратная, но более четко выражена в сравнении с пробами самых больших сечений. Аналогичные, но менее устойчивые в статистическом отношении, результаты получены при таком же сопоставлении круговых сечений проб.

Таким образом, выводы С.А.Денисова и др. о существенном влиянии "эффекта сортировки" на результаты опробования подтвердились.

Установлено, что наибольшему его влиянию подвержены пробы малых сечений. Все они тенденциозно занижают содержание в области опробования из-за малой вероятности попадания в них элементов неоднородности, несущих основной запас металла. Однако попадание в пробу таких элементов (хотя вероятность данного события невелика) приводит к значительному завышению содержания, способному даже перекрыть интегральное занижение содержаний из-за непопадания этих элементов в пробу. Поэтому при однознаковых искажениях сечений пробы, в частности торцевых или боковых потерь объема пробы, из-за относительной малости этих объемов и дискретности ПКЗ, содержание в них систематически будет ниже в сравнении с содержанием в основной части пробы.

При оценке влияния искажений формы и потерь объема пробы на достоверность результата возникают различные ситуации, от которых и зависят окончательные выводы по этому вопросу.

Первая ситуация: проба имеет оптимальные размеры. В данном случае, учитывая свойство структурной автономии ПКЗ, избирательный характер разрушения пробы существенного влияния на результат оказывать не будет, но любые потери объема пробы малыми порциями будут причиной систематического завышения содержания в пробе, поскольку в теряемых объемах из-за их малости содержание вероятнее всего будет ниже, чем в основном объеме.

Вторая ситуация: проба имеет неоптимальные размеры, например, одно из сечений превышает оптимальный размер. В данном случае проба постоянно имеет лишний объем, следовательно, содержание в ней тенденциозно является заниженным. Поэтому любые потери объема пробы, приводящие к уменьшению неоптимального сечения, будут способствовать снижению систематического занижения содержаний в пробе.

Третья ситуация: проба имеет неоптимальные размеры, теперь одно из ее сечений имеет размер меньше оптимального. В такой ситуации проба постоянно испытывает дефицит разубоживающей части и поэтому показывает систематическое завышение содержаний. Дополнительная потеря объема малыми порциями лишь усугубляют это положение, и систематические расхождения приобретают устойчивый характер.

Четвертая ситуация: проба имеет неоптимальные размеры в двух или даже в трех своих измерениях, причем имеют место различные комбинации, когда, например, глубина пробы больше, а ее ширина меньше оптимального размера, или оба параметра либо меньше, либо больше оптимальных и другие комбинации. В таких случаях необходимо учитывать интегральный эффект влияния неоптимальности всех параметров. При этом нередко возникают случаи, когда неоптимальные по размерам пробы дают достовер ный в среднем результат из-за взаимной компенсации разнознаковых тенденций.

Наиболее существенное влияние неоптимальности сечения сказывается на достоверности проб малых сечений, где лишние и недостающие объемы и вообще потери объемов имеют значительную долю в общей массе пробы.

Однако, в большей степени здесь срабатывает случайный фактор, связанный с низкой вероятностью попадания в пробу элементов эффективной неоднородности. Поэтому относительно высокие значения погрешностей, связанные с неоптимальностью поперечных сечений проб, компенсируются за счет увеличения длины пробы.

Разнознаковые искажения формы пробы (извилистые границы проб, невыдержанные ширина и глубина опробования) в условиях структурной автономии и прерывистости ПКЗ существенного влияния на достоверность воспроизведения содержаний в опробуемом пространстве не оказывают.

Ярким доказательством этому являются не только данные моделирования, но и опыт эксплуатационного опробования очистного пространства на многих рудниках, где в большинстве своем пробы отбираются с явными нарушениями сечений и, тем не менее, при достаточно большом их числе удовлетворительно отображают истинное содержание золота в очистных блоках.

Данное модельное исследование проведено при интегральном влиянии структуры и контрастности ПКЗ (как показателей сложности опробуемого объекта) на поведение погрешностей опробования, хотя основная ориентация была на исследование влияния структуры ПКЗ, как основного источника неслучайных погрешностей при этой операции. Достоверно выделить влияние только структурного фактора даже в умеренно контрастном ПКЗ не возможно. Поэтому, учитывая постоянную зашумленность структуры ПКЗ его контрастностью, логично предположить что в условиях весьма высокой контрастности поля роль структуры окажется подавленной.

Влияние осреднения близрасположенных проб на достоверность определения содержаний в области замера. Необходимость исследования данного вопроса связана с тем, что с целью повышения представительности замера возможен вариант отбора и последующего осреднения нескольких сближенных проб. На основании моделирования установлены следующие тенденции:

а) на пробах малых сечений эффективность осреднения ниже, нежели на пробах средних и больших сечений;

б) на пробах средних сечений (глубина, ширина пробы в пределах 5- см) усреднение более 4-х сближенных проб, а на пробах больших сечений (те же параметры более 10 см) усреднение более 2-х сближенных проб существенно не понижает показатели изменчивости содержаний;

в) систематические погрешности содержаний в пробах, возникающие за счет неоптимальности размеров их сечений относительно параметров детерминированной изменчивости при осреднении сохраняются независимо от числа осредняемых проб;

г) показатель асимметрии изменяется в небольших пределах около нулевого значения и практически не зависит от режима усреднения.

Возможное влияние ориентировки проб. В условиях упорядоченного ПКЗ на всех уровнях его структурной организации существуют пусть не очень идеальные, но вполне улавливаемые направления, контролирующие положения дискретных обособлений (мод) ПКЗ или, наоборот, "просветы", где вероятность появления этих обособлений весьма низка. Совпадение ориентировки проб или скважин с ориентировкой "просветов" может быть источником систематических погрешностей при опробовании.

Таковы основные тенденции в появлении и поведении погрешностей опробования в зависимости от влияния различных факторов, установленные путем моделирования.

Погрешности опробования в натурных экспериментах. Результаты модельных исследований по изучению поведения погрешностей опробования в условиях установленных свойств ПКЗ подтверждены натурными экспериментами, выполненными в процессе проведения опытно методических работ.

Поведение погрешностей опробования в условиях влияния неоднородностей высокого порядка (золотины, агрегаты золотин) проверено на материалах специального детализационного опробования ориентированных рудных монолитов после их распиливания на элементарные кубики с ребром 2,0-2,5 см, детализационных площадок в забоях горных выработок после их распиливания на элементарные ячейки с ребром 10 см.

Поведение погрешностей опробования под влиянием более крупных неоднородностей ПКЗ (рудных гнезд) изучено по результатам специального бороздового опробования кварцевых жил в стенках горных выработок (месторождение "Первенец", Ленский район). Пробы отбирались непрерывно, сечение проб 10x5 см. Для этой цели использованы ортовые пересечения стержневых кварцевых жил. Схема отбора проб двойными линиями борозд была рекомендована для стабилизации контура промышленных руд при геометризации рудных тел на месторождениях Первенец и Зун-Холба.

Для изучения комплексного влияния элементов неоднородности ПКЗ средних порядков (рудное гнездо, рудный столб) в 1986 г. на месторождении Оночалах (Аллах-Юньская золотоносная провинция, Якутия) были проведены специальные опытно-методические работы, которые, кроме этого, преследовали цель сопоставления различных способов опробования. Из штольни N2 по жиле "Малютка" было пробурено 9 кустов горизонтальных скважин через 10 м друг от друга вдоль линии простирания жилы. В каждом кусте в среднем было пройдено по 3 скважины диаметром 59 мм и по скважины диаметром 76 мм, причем эти скважины пересекали жилу на площади, не превышающей сечение горной выработки. Затем каждый куст заверялся горной выработкой (рассечкой), в стенках которой отбирались пробы различных сечений (5x3 см, 10x3 см, 20x5 см) из расчета, что каждая скважина должна завершиться бороздовыми пробами различных сечений. Та ким образом, в каждом заверенном кусте было сосредоточено от 12 до сближенных рудных пересечений, реализованных различными вариантами опробования.

Результаты проведенных экспериментов в целом не противоречат результатам моделирования. Тенденции в поведении показателей изменчивости в зависимости от изменения размеров и геометрии сечений бороздовых (керновых) проб подтверждаются:

а) с увеличением размеров сечений проб основные показатели изменчивости содержаний (коэффициент вариации, асимметрия и др.) убывают;

б) осреднение результатов опробования сближенных рудных пересечений снижает показатели изменчивости и общую погрешность измерения пропорционально их количеству;

при этом интенсивное снижение идет до момента, когда их количество достигает 4-х, далее скорость снижения резко падает;

в) наиболее эффективное снижение показателей изменчивости достигнуто при одновременном увеличении площади поперечного сечения проб и количества осредняемых близко расположенных рудных пересечений;

г) различия в оценке изменчивости содержаний золота в каком-либо пространстве рудного тела с высокой природной контрастностью ПКЗ, произведенной отдельно по разным вариантам опробования (пробы с различной формой и площадью поперечного сечения), статистически не значимы, однако сравнение средних результатов опробования этого пространства по отдельно взятому способу опробования с осредненным результатом по всем способам, а также попытки геометризации промышленной части рудного тела по каждому способу опробования отдельно подтвердили высокий уровень погрешностей оконтуривания промышленных блоков и оценки средних содержаний в них по одиночным рудным пересечениям.

Сравнение содержаний золота в керне и шламе разведочных скважин.

Наиболее распространенными на поисково-разведочных работах являются скважины колонкового бурения с диаметром породоразрушающего инструмента 76 мм и 59 мм. В первом случае теоретический объем шлама составляет 72% от объема керна, а во втором он увеличивается до 91%. Это значит, что шламовая проба по объему почти эквивалентна керновой. При алмазном бурении ее объем может быть увеличен, вероятнее всего, только за счет уменьшения выхода керна вследствие его осевого истирания, если нет других осложняющих факторов, приводящих к интенсивному разрушению боковых стенок скважины или бокового истирания керна. Сравнение фактических данных по керновым и шламовым пробам показывает, что частые расхождения содержаний по тем и другим пробам с одних и тех же интервалов объясняется не влиянием избирательного истирания керна, а влиянием "эффекта сортировки".

Отсутствие влияния избирательного истирания на достоверность опробования в условиях золоторудных месторождений типа минерализованных зон показано исследованиями В.И.Лобача. Изученный им тип месторождений характеризуется относительно невысокой контрастностью ПКЗ в сравнении с рассматриваемыми в данной работе объектами и, если на том типе не улавливается влияние избирательного истирания керна, то на высококонтрастных месторождениях его тем более невозможно зафиксировать. Явление потерь объема керна, безусловно, существует и, если даже оно будет носить избирательный характер, то его влияние будет подавлено влиянием структуры и контрастности ПКЗ. Этот факт доказан материалами исследований Д.В.Петрова, который на рудных телах Юрского месторождения установил наличие обогащения мелких фракций бурового шлама, что свидетельствует о существовании потерь золота при проходке скважин. Однако величина этих потерь чрезвычайно мала по сравнению с погрешностями, связанными с влиянием структуры и контрастности ПКЗ, поэтому роль ее в общей структуре фактора риска несущественна.

Риск недостоверной оценки рудного тела в процессе поисковых работ Для того, чтобы понять, как "работает" традиционная методика поисковых и поисково-оценочных работ в условиях установленной структуры ПКЗ не нужно прибегать к специальным исследованиям. Достаточно прорешать задачу Бюффона применительно к этим условиям, и общая картина станет ясной.

Рассмотрим вариант плоского рудного тела небольшой мощности, так чтобы общая структура ПКЗ была полностью изображена на его осевой поверхности (проекции на вертикальную плоскость). Условимся, что кодиционным требованиям отвечает участок тела, соответствующий крупному рудному столбу с параметрами: длина по простиранию 400 м, по падению 200 м. Он включает серию последовательно входящих друг в друга более мелких элементов неоднородности, включая основных носителей запаса металла - рудных гнезд.

Как видно для опознания данного рудного тела как потенциально промышленного объекта необходимо попадание хотя бы 1-2-х рудных пересечений в рудные гнезда. Геометрическая вероятность такого события будет равна:

Р = S/Q где S - суммарная площадь рудных гнезд в плоскости рудного тела ;

Q - площадь крупного рудного столба в плоскости рудного тела.

В реальных условиях такая вероятность составляет величину в пределах 0,015-0,025 или в среднем 0,02. Если учесть, что в поисково оценочную стадию максимальная плотность сети разведочных пересечений достигает: с поверхности канавы через 40 м и изредка через 20 м, и на глубину буровые скважины не чаще, чем по сети 50x50 м, то в пределах такого столба может быть от 10 до 20 канав и 16-20 скважин, т.е. всего 26- пересечений. Вероятное количество подсечений рудных гнезд составит 0,52, а в пределе 0,8. Получается, что такая достаточно плотная сеть полностью не гарантирует даже единичное подсечение участка с повышенной концетрацией металла.

В случаях, когда такие подсечения будут иметь место, ситуация попрежнему останется сложной, т.к. пространственная увязка этих пересечений из-за прерывистости объекта будет невозможной. В итоге такое рудопроявление будет вероятнее всего законсервировано. Только при условии, когда в этом пересечении будет зафиксировано достаточно высокое содержание металла, разведочные работы могут быть продолжены, но гарантий того, что они результативно будут закончены никаких нет. Причи ны все те же - невозможность прстранственной увязки, а в финале неопознанный промышленный объект.

Такие ситуации в условиях установленных структурных за кономерностей наиболее вероятны. Однако встречаются и обратные явления.

Так при проведении поисково-разведочных работ на месторождении Первенец (Ленский район) на начальном этапе при плотности сети 50x100 м из 4-х пробуренных скважин оказались с повышенными концентрациями золота 3 (75%), затем при сгущении сети до 50x50 м из 9 скважин в промышленной руде осталось 4 (44%), при повышении плотности до 25x25 м из 29 скважин промышленную руду показали только 10 (34%).

Таким образом, при применении традиционных поисково-разведочных систем на ранних этапах изучения высокоизменчивых золоторудных месторождений существует тенденция систематической недооценки потенциально промышленных рудных тел, их пропуска, а также систематической переоценки уже опознанных объектов. В условиях повышенной мощности рудного тела (кварцево-жильной зоны) эта тенденция несколько ослабляется за счет повышения вероятности встречи обогащенных участков в каждом рудном пересечении. Однако проблемы пространственной увязки этих подсечений и общей геометризации потенциально промышленной части рудного тела (зоны) остаются.

Моделирование погрешностей разведки. Автоматизированная система исследований. С целью статистической стабилизации результатов изучение влияния установленных свойств ПКЗ на достоверность разведочных работ проведено на основе моделирования с использованием ЭВМ.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.