Modelowanie zmienności i dokładność oszacowania jakości węgla brunatnego w złożu Bełchatów (pole Bełchatów)

Transkrypt

1 Akademia Góniczo-Hutnicza, Kopalnia Węgla Bunatnego, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochony śodowiska Bełchatów Wasztaty Gónicze 24 Jacek Mucha, Tadeusz Słomka, Wojciech Mastej, Tomasz Batuś Akademia Góniczo-Hutnicza, Kaków Waldema Jończyk, Ryszad Fankowski Kopalnia Węgla Bunatnego, Bełchatów Modelowanie zmienności i dokładność oszacowania jakości węgla bunatnego w złożu Bełchatów (pole Bełchatów) Paca wykonana została w amach badań statutowych Zakładu Geologii Ogólnej i Matematycznej oaz Katedy Geologii Kopalnianej AGH.

2 Pzedmiot i cel badań Pzedmiot badań: paamety złożowe opisujące jakość węgla bunatnego w stanie oboczym: zawatość popiołu (A ) zawatość siaki (S t ) zawatość wilgoci (W t ) watość opałowa (Q i ) Cel badań: chaakteystyka zmienności i okeślenie modelu (stuktuy) zóżnicowania wymienionych paametów złożowych ocena dokładności oszacowania śednich watości paametów złożowych w blokach złoża o óżnej wielkości

3 Mateiał podstawowy badań Dane z otwoów wietniczych : otwoy złożowe dokumentacyjne i zagęszczające sieć ozpoznawczą, a podzędnie otwoy hydogeologiczne i otwoy typu pilot z baiey, łącznie 1157 otwoów Badaniom poddano pokład główny (D) we fagmencie wschodniej części pola złożowego Bełchatów i cały kompleks węglowy w części zachodniej (B+C+D) Otwoy są ozmieszczone nieegulanie, jako ezultat dwóch nakładających się faz ozpoznania pola Pzeciętna odległość między otwoami w części wschodniej obszau badań wynosi około 9 m, a w części zachodniej około 14 m.

4 7 m. Rozmieszczenie otwoów w polu Bełchatów Góna kawędź odkywki Dolna kawędź odkywki Otwoy wietnicze 12 m. 12 m. 6 m. Pole Szczeców Pole Bełchatów Uskoki główne Uskoki dugiego zędu 4 m. (stan: listopad 22.). 44 W E 43 3 m

5 Metodyka badań Zgomadzone zbioy danych opacowano w piewszej kolejności za pomocą klasycznych metod statystycznych wyznaczając - ozkłady empiyczne pzedstawione w fomie histogamów i niektóe chaakteystyki liczbowe opisujące liczbowo te ozkłady Stuktuę zmienności watości badanych paametów pzeanalizowano metodą geostatystyczną Matheona ( ) za pomocą tzw. semiwaiogamów, któe ujmują zależność między zóżnicowaniem badanego paametu geologicznego (wyażonym śednim kwadatem óżnic) i śednią odległością między punktami jego pomiau (np. otwoów wietniczych). Podsumowanie najważniejszych infomacji o stuktuze zmienności paametów geologicznych zawieają geostatystyczne modele zmienności będące pzybliżeniem semiwaiogamów za pomocą ciągłych funkcji analitycznych.

6 Metodyka badań (c.d.) Dobane odpowiednio modele zmienności stanowią podstawę geostatystycznej poceduy kigingu, powadzącej do najdokładniejszego, na tle innych metod, oszacowania watości paametów geologicznych w blokach obliczeniowych i w punktach złoża. W poceduze kigingu, oszacowanie watości paametów dokonuje się za pomocą śedniej ważonej. Specyfika tej poceduy polega na sposobie okeślania współczynników wagowych, któych watości zależą od modelu zmienności ocenianych paametów złożowych, wzajemnego położenia punktów opóbowań i lokalizacji tych punktów względem bloku obliczeniowego. Błąd oszacowania śedniej watości paametu uwzględnia opócz wymienionych czynników ównież wielkość i kształt bloku.

7 Wyniki badań Histogamy oaz współczynniki zmienności badanych paametów jakości węgla bunatnego zawatość wilgoci całkowitej (W t ) V = 2% watość opałowa (Q i ) zawatość popiołu (A ) V = 42% zawatość siaki całkowitej (S t ) V = 22% V = 4%

8 Semiwaiogamy elatywne izotopowe zmienności poziomej paametów jakości węgla waz z modelami Wt model A model Qi model St model (h)= sph(h/18m) (h)= sph(h/13m) (h)= sph(h/2m) (h)= sph(h/2m) A S t R(h) A S t Q i R(h) Wt model A model Q i model St model (h)= sph(h/15m) (h)= sph(h/15m) (h)= sph(h/14m) (h)= sph(h/23m) Q i W t W t h [m] h [m] (waiant A) (waiant B)

9 W t A Mapy izoliniowe watości semiwaiogamów kieunkowych badanych paametów [m ] [m ] Q i S t Semiwaiogamy kieunkowe poziomej zmienności [m ] A i S [m ] t wzdłuż kieunku maksymalnej (N S) i minimalnej (W E) zmienności.3 A N - S (h)= sph(h/15).25.2 S t N - E (h)= Gauss(h/16m).2 (h) [% 2 ] (h) [% 2 ].15.1 W - E (h)= sph(h/39).1 W - E (h)= Gauss(h/35) h [m] h [m]

10 7 m. Rozmieszczenie otwoów w polu Bełchatów Góna kawędź odkywki Dolna kawędź odkywki Otwoy wietnicze 12 m. 12 m. 6 m. Pole Szczeców Pole Bełchatów Uskoki główne Uskoki dugiego zędu 4 m. (stan: listopad 22.). 44 W E 43 3 m

11 Ocena dokładności szacowania paametów jakości węgla bunatnego w blokach metodą kigingu Obliczenia wykonano oddzielnie dla części wschodniej i zachodniej obszau badań w polu Bełchatów, óżniących się wyaźnie gęstością ozpoznania wietniczego złoża. Dokładność szacowania śednich watości paametów w dużych blokach (4x12m) jest wysoka z błędami 2 1% (dla poziomu pawdopodobieństwa P=68%) i z fomalnego punktu widzenia odpowiada w zależności od ozpatywanego paametu kategoii B lub A ozpoznania. Nie stwiedzono znaczących óżnic w ocenie dokładności szacowania dla całego złoża (w pofilu pionowym) i wycinka złoża o miąższości 2m jak ównież dla modeli zóżnicowania: izotopowego i anizotopowego.

12 Ocena dokładności szacowania paametów jakości węgla bunatnego w blokach metodą kigingu (c.d.) W pzypadku bloków 6x12 m stwiedza się znaczące obniżenie dokładności oszacowań śednich watości paametów jakości węgla. W poównaniu z blokami 4x12 m, następuje blisko tzykotny wzost pzeciętnych błędów. Dokładność oszacowania najbadziej zmiennego paametu jakim jest A, z błędami skajnymi od 11 do 28% (dla poziomu pawdopodobieństwa P=68%), odpowiada zaledwie wymaganiom stawianym co najwyżej w kategoiach: C 1. Dowodzi to niedostatecznej dokładności pognozowania śednich watości paametów jakościowych w pacelach pzewidzianych bezpośednio do eksploatacji wyłącznie na podstawie ozpoznania otwoowego.

13 Błędy względne standadowe (%) oceny śednich watości paametów jakości węgla bunatnego w blokach obliczeniowych o óżnej wielkości w polu Bełchatów część W obszau badań część E obszau badań A S t Q i W t D 4x12 D* 4x12 PLG 4x12 PLG 6x12

14 Wnioski 1. O globalnym ozpoznaniu jakości kopaliny winna decydować dokładność szacowania najbadziej zmiennych paametów - zawatości popiołu i siaki. 2. Z punktu widzenia zmienności hoyzontalnej w pokładzie głównym, badane paamety można uszeegować zgodnie z malejącym udziałem składnika nielosowego w całkowitej zmienności w następującej kolejności: zawatość popiołu (74%) zawatość siaki (6%) watość opałowa (2%) zawatość wilgoci (13%) Zestawienie powyższe pozwala stwiedzić, że efektywność geostatystycznej poceduy kigingu jest najwyższa pzy szacowaniu śednich zawatości popiołu i siaki, natomiast szacowanie śednich watości opałowych i zawatości wilgoci może być ównie efektywnie wykonywane pzy wykozystaniu postszej, klasycznej metody statystycznej.

15 Wnioski (c.d.) 3. Szacowanie śednich watości paametów jakościowych w dużych blokach obliczeniowych odpowiadających patiom złoża o wielkości poównywalnej z obszaem ocznej eksploatacji złoża (o powiezchni około.5 km 2 ), opate wyłącznie na wynikach ozpoznania wietniczego, cechuje sięę wysoką dokładnością ze śednimi błędami względnymi najbadziej zmiennych paametów (zawatości popiołu i siaki) zędu 5% (dla poziomu pawdopodobieństwa P=68%). 4. Dostatecznej dokładności nie zapewnia natomiast podobne szacowanie, wykonane dla pzygotowywanych do bieżącej eksploatacji małych patii złoża (o powiezchni około.7 ha), dla któych śednie błędy względne oszacowania śedniej zawatości popiołu i siaki wynoszą około 15%. Dowodzi to niedostatecznej dokładności pognozowania śednich watości paametów jakościowych w pacelach pzewidzianych bezpośednio do eksploatacji wyłącznie na podstawie ozpoznania otwoowego.

16 Wnioski (c.d.) 5. Dla uzyskania zadowalającej dokładności oszacowania konieczne jest uwzględnienie wyników opóbowania buzdowego ścian eksploatacyjnych zlokalizowanych wewnątz lub w pobliżu obszau szacowania. Celowe byłoby ównież pzebadanie wielkości błędów szeoko pojętego opóbowania obejmującego pobanie póbek z dzeni wietniczych, ich pzygotowanie do analizy i sama analizę. Zwiększenie dokładności opóbowania może pzyczynić się do obniżenia obsewowanej zmienności paametów i w konsekwencji do podwyższenia dokładności oszacowania watości paametów w złożu.

17 Akademia Góniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochony śodowiska Kopalnia Węgla Bunatnego, Bełchatów Dziękujemy za uwagę Paca wykonana została w amach badań statutowych Zakładu Geologii Ogólnej i Matematycznej oaz Katedy Geologii Kopalnianej AGH. Kaków 24