CZY SYMULOWANIE SIĘ OPŁACA? – RZECZ O GEOSTATYSTYCZNYM SZACOWANIU ZASOBÓW NA PRZYKŁADZIE ZŁOŻA C -A RUDNA
ARE SIMULATION METHODS PROFITABLE? GEOSTATISTICAL ESTIMATION OF RESOURCES ON AN EXAMPLE OF THE RUDNA C -A DEPOSIT
Monika Wasilewska-Błaszczyk, Katarzyna Golda, Mariusz Dudek, Jacek Mucha – AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, WGGiOŚ, Katedra Geologii Złożowej i Górniczej
Wojciech Kaczmarek – KGHM Polska Miedź S.A.
W artykule przedstawiono wyniki oceny dokładności szacowania zasobności Cu w ujęciu punktowym i obszarowym w planowanych do eksploatacji fragmentach złoża Cu-Ag Rudna. Szacowanie wykonano w oparciu o dane z rozpoznania górniczego złoża dwiema metodami geostatystycznymi: metodą krigingu zwyczajnego i metodą symulacji Turning Bands. Podstawę weryfikacji dokładności oszacowań stanowiły dane z prób kontrolnych. Stwierdzono, że oszacowania punktowe zasobności Cu w rocznych obszarach przewidzianych do eksploatacji cechują się drastycznie różną wiarygodnością ze średnimi błędami interpolacji od 40 do blisko 120%. Wiarygodność szacowania zasobności Cu w obszarach rocznej eksploatacji cechuje się błędami rzędu 20-40%. W granicach odpowiadających obszarom kwartalnej eksploatacji zauważalny jest wzrost wielkości błędów oszacowań zasobności Cu w miarę oddalania się od granicy frontu eksploatacji. Wielkości prognozowanych błędów krigingu i odchyleń symulacji Turning Bands dla zasobności Cu w punktach można traktować jako bezpieczną, górną granicę błędu, z uwagi na zazwyczaj ich wyższe wartości w porównaniu ze stwierdzonymi w punktach kontrolnych błędami interpolacji. Oszacowania zasobności miedzi metodami krigingu zwyczajnego cechują się nieznacznie wyższą wiarygodnością w porównaniu z wynikami symulacji geostatystycznej Turning Bands, jednak różnica w oszacowaniach obu metod w porównaniu do wielkości błędów interpolacji jest nieznacząca.
The paper presents the results of the accuracy assessment of Cu accumulation estimation , using point and area-based estimations, in parts of the Rudna Cu-Ag deposit scheduled for future exploitation. The estimation was carried out based on data from the mining exploration using two geostatistical methods: ordinary kriging method and the Turning Bands Simulation. The data from the control samples were used as a basis for verification of the accuracy of estimates. It has been found that point estimates of the accumulation index of Cu for areas with the minimum one-year exploitation period are characterized by drastically different reliability, with interpolation errors ranging from 40 to nearly 120%. The credibility of the estimation of accumulation index of Cu for one-year operating areas is characterized by errors of the order of 20-40%. In the case of areas corresponding to a three month exploitation period, it is clearly visible that the magnitude of errors in the estimation of the accumulation index of Cu increases along with the increasing distance from the exploitation front. The magnitude of estimated kriging errors and standard deviations of Turning Bands Simulation for the accumulation index of Cu (point estimation) can be regarded as a safe upper limit of error because of their generally higher values when compared to interpolation errors at control points. While the estimations of the accumulation index of copper using ordinary kriging methods are more reliable than the results of geostatistical Turning Bands Simulation, the difference between the estimation results of both methods is insignificant when compared to the magnitudes of interpolation errors.
MODELOWANIE ZŁÓŻ W OPARCIU O WŁAŚCIWOŚCI PETROGRAFICZNE KOPALIN STAŁYCH NA PRZYKŁADZIE JASTRZĘBSKIEJ SPÓŁKI WĘGLOWEJ S.A.
MODELING OF DEPOSITS ON THE BASIS OF PETROGRAPHIC PROPERTIES OF SOLID MINERALS ON THE EXAMPLE OF JSW S.A.
Iwona Jelonek – Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Sosnowiec
Marian Poniewera – Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii, Gliwice
Zbigniew Jelonek – PetroCoal, Jaworzno
Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. utworzona została jako jedna z siedmiu powstałych wówczas spółek węglowych 1 kwietnia 1993 roku. Pod względem wielkości produkcji Grupa JSW jest największym producentem wysokiej jakości węgla koksowego hard i znaczącym producentem koksu w Unii Europejskiej. W 2004 r. rozpoczęto w niej wdrażanie Numerycznego Modelu Złoża (NMZ), który jest tu rozumiany bardzo szeroko jako System Informacji o Przestrzeni Górniczej zawierający wyrobiska górnicze, geologię, wentylację itd. W JSW S.A. zastosowano architekturę opartą na zintegrowanym pakiecie aplikacji inżynierskich: AutoCAD Civil 3D, Oracle Spatial, Edbj, Geonet i Geolisp. Program Geolisp jest autorskim programem umożliwiającym automatyzację najczęściej wykonywanych prac w zakresie sporządzania dokumentacji niezbędnej w toku prac wydobywczych. Umożliwia kalibrację i wektoryzację map górniczych. Ułatwia tworzenie numerycznego modelu złoża. Pozwala na generowanie izolinii, obliczenie objętości, tonażu i parametrów jakościowych kopaliny. Złoże jest odwzorowane poprzez zestaw powierzchni TIN – siatek trójkątów, których wierzchołkami są punkty o określonych współrzędnych X, Y, Z. w którym wartość Z jest równa wartości wybranej atrybutu, np. zawartość siarki. Utworzoną powierzchnię można wizualizować za pomocą izolinii, hipsometrycznych map, albo w 3D. System pomaga w projektowaniu działki geologicznej. Rezultatem jest poprawna topologia, która polega na sprawdzeniu relacji między obiektami mapy (wierzchołki linii i centroidów). Na podstawie wcześniej wybudowanych powierzchni TIN, system automatycznie uzupełnia odpowiednie zdefiniowane atrybuty geologiczne, takie jak pole, tonaż, średnia dip, zawartość siarki itp. Pozwala to na przygotowanie raportów opcjonalnych map tematycznych lub poszukanie map z działkami, które spełniają kryteria wyszukiwania.
Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. was established on 1 April 1993 as one of seven coal companies founded at that time. The JSW Group is the largest producer of high-quality hard (type 35) coking coal and a major producer of coke in the European Union. In 2004 JSW S.A. decided to commence implementation of Digital Deposit Model which is in fact an information database about mining area and contains information about workings, geology, ventilation etc. The Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. has used an integrated package of engineering applications: AutoCAD Civil 3D, Oracle Spatial, EDBJ, GEONET and GEOLISP. The GEOLISP system enables automation of the most frequent operations during the preparation of the documentation necessary for mining operations. First and foremost, the basic maps, geological holes and deposit sampling points were entered to the system. Several thousands of maps were entered into the system, mostly by scanning and vectorization. Workings from the last years were introduced with use of coordinates based on direct measurement. The bed is represented by a set of TIN surfaces (Triangular Irregular Network) – triangle meshes whose vertices are the points with the specified X, Y and Z coordinates, where the Z value is equal to the value of the selected attribute, e.g. coal sulfur content. Created surface may be visualized with isolines, hypsometric maps, or in 3D. The system assists in the design of geological plot. The result is correct topology, which involves verifying the relationship between map objects (vertices, lines and centroids). On the basis of previously constructed TIN surfaces, the system automatically completes the appropriate attributes of geological and exploitation plots, such as field, tonnage, average dip, sulfation, etc. This allows to prepare optional reports, thematic maps or search the map for parcels meeting the search criteria.
POWRÓT DO ŹRÓDEŁ, CZYLI STARE I NOWE DANE W MODELOWANIU ZŁÓŻ
RETURN TO SOURCES, THAT IS, OLD AND NEW DATA IN MODELING OF THE DEPOSITS
Marek Sołowczuk – „Poltegor – Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław
Artykuł przedstawia tematykę wybranych źródeł danych oraz sposobu ich pozyskiwania dostępnych w przeszłości oraz dzisiaj, które mogą być wykorzystane w modelowaniu złóż. Zwrócono też uwagę na podstawowe zasady tworzenia modeli przestrzennych oraz sposoby efektywnego wykorzystania źródeł danych oraz informacji poprzez wykorzystanie obecnie dostępnych technologii. Szczególną uwagę poświęcono też danym i informacjom pochodzącym z materiałów archiwalnych.
This article presents the topics of selected data sources and how they are available in the past and today that can be used in modeling the fields. Also highlighted are the basic principles of spatial modeling and ways to make efficient use of data and information sources by using existing technologies. Particular attention has also been paid to archival data and information.
WPŁYW EKSPLOATACJI ZAWODNIONYCH ZŁÓŻ KRUSZYWA NATURALNEGO NA MIEJSCOWE WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE
IMPACT OF THE UNDERWATER EXTRACTION OF NATURAL AGGREGATE DEPOSITS ON LOCAL HYDROGEOLOGICAL CONDITIONS
Leszek Jurys – Państwowy Instytut Geologiczny – PIB, Oddział Geologii Morza, Gdańsk
W artykule przedstawiono wpływ wydobycia kruszywa naturalnego z zawodnionych złóż na wody powierzchniowe i podziemne. Podstawą opisu i oceny oddziaływania są dane hydrogeologiczne zawarte w dokumentacjach geologicznych oraz wieloletnie pomiary i obserwacje wód wypełniających wyrobiska oraz monitorowanych w studniach obserwacyjnych – piezometrach. Stwierdzono brak niekorzystnego oddziaływania wydobycia spod wody kruszywa naturalnego na okoliczne wody gruntowe i powierzchniowe, jeśli wyrobiska nie są odwadniane i nie są połączone z wodami powierzchniowymi. Dotyczy to złóż o stabilnych warunkach hydrogeologicznych. Występujące w wyrobiskach i ich otoczeniu zmiany poziomu wód gruntowych są głównie skutkiem naturalnej zmienności infiltracji do gruntu wód opadowych. W złożach posiadających niestabilne warunki hydrogeologiczne wpływ eksploatacji kruszywa spod wody musi być indywidualnie analizowany. W większości przypadków wpływ ten nie wystąpi, lub będzie bez znaczenia, ale należy się także liczyć z brakiem możliwości oceny.
The article presents the impact of underwater extraction of natural aggregates on surrounding surface and underground water. The description and impact assessment was based on hydrogeological data included in the geological documentations, long-term measurements, observations of water filling the excavations and water table fluctuations monitored in observation wells – piezometers. It was assessed that if during extraction there is no quarry dewatering or connection to surface waters, there is no adverse impact of underwater extraction of natural aggregates on the surrounding groundwater and surface water. That applies to deposits with stable hydrogeological conditions. The changes in the groundwater level in the excavations and their surroundings are mainly due to the natural variability of the infiltration of the precipitation water. In deposits with unstable hydrogeological conditions, the impact of underwater extraction of aggregates must be analyzed individually. Although in most cases hydraulic impact will not occur, or it will be negligible, or will be problematic to evaluate.
ŹRÓDŁA DANYCH GEOLOGICZNYCH I INTERPRETACJI, A DOKUMENTOWANIE STANU ZASOBÓW W ŚWIETLE OBOWIĄZUJĄCYCH REGULACJI PRAWNYCH
SOURCES OF GEOLOGICAL DATA AND INTERPRETATIONS AND RECORD-KEEPING THE CONDITION OF RESOURCES IN THE LIGHT OF APPLICABLE REGULATIONS
Jan A. Stefanowicz – Kancelaria Juris sp. z o. o., Warszawa
W artykule przedstawiono problemy związane z rozpoznawaniem i definiowaniem dokumentacji stanowiących źródło danych i informacji geologicznych, zagadnienia relacji informacji geologicznej w stosunku do dokumentacji geologicznej w aspekcie źródeł danych geologicznych i interpretacji, składających się na informację geologiczną. Omówiono klasyfikację dokumentacji
geologicznych, wskazano na ich katalog zamknięty, a także na podstawie obowiązującego prawa wskazano, iż na informację geologiczną składają się także informacje zawarte w innych dokumentach niż dokumentacje geologiczne pozyskiwane także poza poszukiwaniem i rozpoznawaniem złóż kopalin na podstawie projektów robót geologicznych, a w szczególności na etapie eksploatacji.
The paper presents problems related to identifying and defining the geological documentations (reports), which are sources of the geological data and the geological information. The paper also concerns the relation between the geological information and the geological documentation in terms of sources of the geological data and results of their interpretation, of which the geological information consist. The Author discusses the classification of geological documentations’ types and indicates its closed character (that their list is enumerative). On the basis of applicable law geological information can include also information contained in other documents than geological documentation, obtained also outside of the prospecting for or exploration of mineral deposits performed on the basis of geological works projects – for example at the stage of exploiting mineral deposits.
ZMIENNOŚĆ LOKALNA ZASOBNOŚCI JEDNOSTKOWEJ NIKLU I WANADU W ZŁOŻU „ RUDNA” W ŚWIETLE BADAŃ EKSPERYMENTALNYCH
LOCAL VARIABILITY OF NICKEL AND VANADIUM ACCUMULATION INDEX IN THE ,,RUDNA” DEPOSITS IN THE LIGHT OF EXPERIMENTAL RESEARCH
Justyna Auguścik – AGH Akademia Górniczo–Hutnicza, WGGiOŚ, Katedra Geologii Złożowej i Górniczej
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych podjętych w celu określenia zmienności lokalnej zasobności niklu i wanadu dla serii łupkowej we fragmencie złoża „Rudna” Cu-Ag LGOM. Zmienność lokalną zdefiniowano jako zróżnicowanie parametru złożowego w próbach pobranych w bezpośrednim sąsiedztwie. Wybór pierwiastków towarzyszących złożom miedzi do badań nie był przypadkowy, wybrano pierwiastki strategiczne dla Polski. Badania przeprowadzono metodami statystycznymi i geostatystycznymi. Stwierdzono, że zmienność zasobności jednostkowej niklu i wanadu w serii łupkowej dla całego złoża i w skali lokalnej jest duża (rzędu 70 – 80%). Przeprowadzona ocena statystycznej istotności różnic dla danych (próbek) sparowanych za pomocą testów: t-Studenta, testu rangowanych znaków wykazała, że otrzymane wyniki oznaczeń Ni i V nie są obarczone błędem systematycznym. Badania geostatystyczne wykazały, że na wielkość zmienności lokalnej zasobności obu pierwiastków znacznie większy wpływ (prawie dwukrotnie) ma naturalna zmienność pierwiastków, niż błędy związane z procesem opróbowania.
The paper presents the results of the research on local variability of the accumulation index of nickel and vanadium for the shale ore in a part of the Cu-Ag LGOM “Rudna” deposit . The local variability was defined in this case as the variation of the reservoir parameter in samples taken at the smallest distance from one another. The choice of elements accompanying (Ni, V) copper deposits for the analysis was not coincidental – this elements are strategic importance for Poland. To analyse the results of the experimental sampling, statistical and geostatistical methods were used. It was ascertained that the variability of nickel and vanadium the shale ore for the whole deposit and in the local scale is high (coefficients of variation from 70 to 80%). The performed estimation of statistical significance of differences for the data paired using the t-test and the signed rank test showed that the received results of determining are not encumbered with statistical error. The geostatistical description of the local
variability showed a much greater (almost twice higher) effect of natural variation of nickel and vanadium on the magnitude of local variability than errors related to the sampling process.
STATYSTYCZNA ANALIZA PORÓWNAWCZA SKŁADU CHEMICZNEGO GENOTYPÓW PACYFICZNYCH KONKRECJI POLIMETALICZNYCH (NA PRZYKŁADZIE FRAGMENTU OBSZARU IOM)
THE STATISTICAL COMPARATIVE ANALYSIS OF CHEMICAL COMPOSITION IN VARIOUS GENOTYPES OF PACIFIC POLYMETALLIC NODULES (INTEROCEANMETAL AREA)
Jerzy Wójtowicz, Jacek Mucha, Monika Wasilewska-Błaszczyk – AGH Akademia Górniczo-Hutnicza
W artykule przedstawiono wyniki badań statystycznych nad zawartością metali (Mn, Ni, Cu, Co) w 4 wydzielonych typach genetycznych konkrecji polimetalicznych (genotypy: H, HD, D, D1) na Pacyfiku w obszarze administrowanym przez Wspólną Organizację Interoceanmetal (IOM). Podstawowy opis statystyczny wykazał bliskie normalnemu rozkłady empiryczne badanych parametrów oraz bardzo niskie, nieprzekraczające 20% współczynniki zmienności. W oparciu o wykresy „ramka-wąsy” stwierdzono brak wartości anomalnych i jedynie nieliczne wartości odstające w zbiorach danych podstawowych przyporządkowanych genotypom. Wyłączając zawartość Co, przy zastosowaniu testu Games-Howell’a wykazano istotne zróżnicowanie średnich zawartości metali między badanymi typami genetycznymi. Wskazuje to na celowość szacowania zasobów metali oddzielnie dla poszczególnych genotypów co może skutkować zwiększeniem dokładności oszacowań ich całkowitych zasobów. Wyniki analizy korelacji potwierdziły istnienie bardzo silnej liniowej zależności pomiędzy zasobnością konkrecji a zasobnością metali w genotypach wcześniej badanej jedynie dla połączonych zbiorów danych, bez wydzielania genotypów.
This paper presents statistical analysis of Mn, Ni, Cu and Co content in four genetic types of polymetallic nodules (genotypes H, HD, D and D1). The analyzed nodules occur in the area administered by the Interoceanmetal Joint Organization in the Eastern Pacific Ocean. The basic statistical description showed close to normal empirical distributions of analyzed parameters, very low coefficients of variation (not exceeding 20%) and lack of the anomaly values in the data sets within genotypes. Games-Howell multiple range test confirmed statistically significant differences in mean metal contents between analyzed genotypes, except for Co. The results indicate that estimation of metal resources separately for individual genetic domain is preferred over traditional, global estimation (without separation of the domains). The results of the correlation analysis confirmed a very strong linear relationship between the abundance of nodules and the total abundance of a metal.
ZMIENNOŚĆ METANONOŚNOŚCI I ZAWARTOŚCI CZĘŚCI LOTNYCH W POKŁADACH WĘGLA NA WYBRANYCH POZIOMACH DOKUMENTACYJNYCH OBSZARU PAWŁOWICE-WARSZOWICE (GÓRNOŚLĄSKIE ZAGŁĘBIE WĘGLOWE)
VARIABILITY OF METHANE CONTENTS AND VOLATILES IN COAL SEAMS ON SELECTED DOCUMENTATION LEVELS OF THE AREA PAWŁOWICE-WARSZOWICE (THE UPPER SILESIAN COAL BASIN)
Sławomir Kędzior – Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Nauk o Ziemi w Sosnowcu
Celem artykułu jest przedstawienie rozkładu przestrzennego metanonośności pokładów węgla oraz zawartości części lotnych (Vdaf) w postaci map zmienności tych parametrów na trzech poziomach -300, -800 oraz -1300 m npm, wykonanych w programie Surfer 12. Oprócz tego zestawiono wybrane parametry statystyczne ilości metanu w pokładach węglowych oraz Vdaf w obrębie 7 poziomów obliczeniowych. Pozwoliło to ocenić wielkość zmienności tych parametrów oraz jej kierunek, a także sprawdzić podobieństwo rozkładu metanonośności na poszczególnych poziomach dokumentacyjnych. Jak wynika z analizy danych, podobieństwo to jest fragmentaryczne i dotyczy wyłącznie obszarów położonych w sąsiedztwie dużych rozmiarów dyslokacji tektonicznych, co może wynikać z możliwości migracji metanu za ich pośrednictwem i w konsekwencji nasycania metanem pokładów węgla obecnych w przystropowej partii karbonu, uszczelnionej pakietem ilastym serii mułowcowej oraz mioceńskiego nadkładu. Na większości badanego obszaru podobieństw tych jednak nie obserwuje się, prawdopodobnie wskutek odmiennej genezy metanu w przystropowej (metan mikrobialny) oraz głębokiej strefie karbonu (metan termogeniczny). Splot różnorakich czynników geologicznych kształtujących współczesną metanonośność obszaru sprawia, że parametr ten cechuje duża zmienność przestrzenna, w odróżnieniu od Vdaf, które cechuje zmienność mała.
The aim of the paper is presentation of spatial distribution of methane content and volatiles (Vdaf) in coal seams on the maps of variability of these parameters showing three levels -300, -800 and -1300 m above sea level, carried out applying Surfer 12 program. Besides that selected statistical parameters concerning the methane content and Vdaf within 7 calculation levels has been drawn up. It enabled to assess how large is variability of these parameters and also the direction of the variability as well as to check similarity of methane distribution on individual documentation levels. The data analysis revealed, that the similarity is only fragmentary and limited only to the areas located in the vicinity of large tectonic dislocations. The reason of this can be the possibility of methane migration by the faults and in consequence saturation with methane of coal seams lying within near- -roof part of the Carboniferous strata, sealed by clays of Mudstone Series and Miocene cover. However, this similarities are not visible in the majority of the investigated area, probably due to different origin of methane accumulated in the near-roof zone (microbial methane) and in the deep Carboniferous zone (thermogenic methane). Series of various geological factors influencing
the nowadays methane content in the area of research cause that spatial variability of this parameter is large in contrast to Vdaf, which is characterized by small variability.