+ All Categories
Home > Documents > Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SW...

Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SW...

Date post: 04-Feb-2020
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
5
XXVI. ASR '2001 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 26 - 27, 2001 Paper 54 - 1 - Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SW Geologický model OSTREZY, Josef Ing., VŠB - TU Ostrava, Istitut ekonomiky a systémů řízení, [email protected], http://www.vsb.cz/~ost74 Abstrakt: Jelikož v ostravské části probíhala hornická činnost několik stovek let, tak je pochopitelné, že se v současné době přistupuje i k využití území, která jsou různými způsoby postižené ukončenou hornickou činností. Asi nejpalčivějším problémem je únik metanu z poddolovaného území na povrch a následovné nebezpečí výbuchu. Tento problém je řešen v rámci grantového úkolu GAČR 595011 a tento příspěvek se zabývá částí řešení této problémové situace. Příspěvek popisuje použité programové vybavení a způsob tvorby vertikálních geologických profilů, které jsou nejdůležitějším vstupem pro další zpracování a určení plynopropustnosti jednotlivých vrstev pod zájmovou oblastí. K tomuto účelu byl použit program Geologický model viz obr.), jehož výstupy (řezy) jsou hlavními vstupními daty pro další programy. Klíčová slova: modelování, geologický model, profil, ložisko, izolinie 1 Úvod V rámci řešení grantového úkolu GAČR 595011 je především nutné zobrazit důlně geologickou situaci, aby bylo možné připravit vstupní podklady pro počítačové modely, kterými řešíme problematiku výstupu plynů z podzemí na povrch. Pro zobrazení důlně geologické situace využíváme všechny dostupné podklady a to zejména: důlní mapy, pokud jsou pro danou lokalitu k dispozici, údaje z vrtů, které byly zřízeny jako odplyňovací, případně jako vrty pro ověření geologických údajů. V příkladě, který je uveden v tomto příspěvku je zobrazena situace v oblasti Hrušovského dolu. Pro zvládnutí neočekávaných výstupů plynu zde provedla organizace Důlní průzkum a bezpečnost Paskov, a.s. (DPB) 28 odplyňovacích vrtů. V pozdějším období bylo rozhodnuto, že se v této oblasti vybuduje Vesnička soužití. Protože nelze vyloučit, že se i v budoucnosti mohou vyskytnout emise plynu, byl v rámci grantového úkolu, podle požadavků organizací zainteresovaných na výstavbě vesničky, proveden podrobný rozbor této problematiky. K sestavení potřebných modelů, kterými lze poměrně spolehlivě možnosti výstupů plynů předpovědět, byl z dostupných podkladů zhotoven zjednodušený geologický řez. Základní podklady pro tento účel byly čerpány z geologické dokumentace na zmíněných 28 odplyňovacích vrtech, důlních map slojí č.8, 9, 10 a sloje Františka. Podklady byly zpracovány pomocí sw Geologický model. Vzhledem k tomu, že zmíněné sloje byly rubány před 100 až 150 lety, byly geologické podklady poměrně skromné, což se projevilo i na kvalitě zjednodušeného geologického řezu. Jako základ pro získání vstupních podkladů modelů, popisujících zákonitosti výstupů plynů z podzemí se ukázaly jako postačující.
Transcript
Page 1: Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SW ...akce.fs.vsb.cz/2001/ASR2001/Proceedings/papers/54.pdf · XXVI. ASR '2001 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April

XXVI. ASR '2001 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April 26 - 27, 2001 Paper 54

- 1 -

Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SWGeologický model

OSTREZY, Josef

Ing., VŠB - TU Ostrava, Istitut ekonomiky a systémů řízení, [email protected], http://www.vsb.cz/~ost74

Abstrakt: Jelikož v ostravské části probíhala hornická činnost několik stovek let, tak jepochopitelné, že se v současné době přistupuje i k využití území, která jsou různými způsobypostižené ukončenou hornickou činností. Asi nejpalčivějším problémem je únik metanuz poddolovaného území na povrch a následovné nebezpečí výbuchu. Tento problém je řešenv rámci grantového úkolu GAČR 595011 a tento příspěvek se zabývá částí řešení tétoproblémové situace. Příspěvek popisuje použité programové vybavení a způsob tvorbyvertikálních geologických profilů, které jsou nejdůležitějším vstupem pro další zpracování aurčení plynopropustnosti jednotlivých vrstev pod zájmovou oblastí. K tomuto účelu byl použitprogram Geologický model viz obr.), jehož výstupy (řezy) jsou hlavními vstupními daty prodalší programy.

Klíčová slova: modelování, geologický model, profil, ložisko, izolinie

1 ÚvodV rámci řešení grantového úkolu GAČR 595011 je především nutné zobrazit důlně –geologickou situaci, aby bylo možné připravit vstupní podklady pro počítačové modely,kterými řešíme problematiku výstupu plynů z podzemí na povrch. Pro zobrazení důlněgeologické situace využíváme všechny dostupné podklady a to zejména: důlní mapy, pokudjsou pro danou lokalitu k dispozici, údaje z vrtů, které byly zřízeny jako odplyňovací,případně jako vrty pro ověření geologických údajů. V příkladě, který je uveden v tomtopříspěvku je zobrazena situace v oblasti Hrušovského dolu. Pro zvládnutí neočekávanýchvýstupů plynu zde provedla organizace Důlní průzkum a bezpečnost Paskov, a.s. (DPB) 28odplyňovacích vrtů. V pozdějším období bylo rozhodnuto, že se v této oblasti vybudujeVesnička soužití. Protože nelze vyloučit, že se i v budoucnosti mohou vyskytnout emiseplynu, byl v rámci grantového úkolu, podle požadavků organizací zainteresovaných navýstavbě vesničky, proveden podrobný rozbor této problematiky. K sestavení potřebnýchmodelů, kterými lze poměrně spolehlivě možnosti výstupů plynů předpovědět, bylz dostupných podkladů zhotoven zjednodušený geologický řez. Základní podklady pro tentoúčel byly čerpány z geologické dokumentace na zmíněných 28 odplyňovacích vrtech, důlníchmap slojí č.8, 9, 10 a sloje Františka. Podklady byly zpracovány pomocí sw Geologickýmodel. Vzhledem k tomu, že zmíněné sloje byly rubány před 100 až 150 lety, byly geologicképodklady poměrně skromné, což se projevilo i na kvalitě zjednodušeného geologického řezu.Jako základ pro získání vstupních podkladů modelů, popisujících zákonitosti výstupů plynůz podzemí se ukázaly jako postačující.

Page 2: Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SW ...akce.fs.vsb.cz/2001/ASR2001/Proceedings/papers/54.pdf · XXVI. ASR '2001 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April

- 2 -

2 SW Geologický modelProgram Geologický model (dále už jen GM) je produktem softwarové firmy KVASoftware/1/, která jej vyvinula na zakázku pro povrchové doly v severních Čechách. V současné doběje v praxi hojně využíván v Severočeských dolech a v Mostecké uhelné společnosti a naVŠB–TUO jej máme k dispozici v plné verzi pro studijní a výzkumné účely. GM je pouzesoučástí většího programového souboru a umožňuje tvorbu 3D matematického modelulibovolného sedimentárního ložiska ze strukturované geologické mapy. Tato mapa jereprezentována vrty, které jsou zobrazeny jako singulární body promítnuté do roviny XY.Maximální počet vstupních vrtů není nijak omezen a implicitní souřadnou sítí je JTSK.Program umožňuje tvorbu profilů, výpočet libovolných objemů a v neposlední řadě umívytvořit 3D model ložiska.

2.1 Import datZákladní vstupní údaje se importují do programu z datového (textového) souboru, kterýobsahuje informace o umístění vrtů a o jejich jednotlivých geologických vrstvách. Data lzeimportovat v několika formátech (soubory vrtů GM s koncovkami *.vrt, *.vrn, *,vr6, *.v99).Odpovídající nastavení formátu můžeme upravit pomocí libovolného textovéhoeditoru.Nejjednodušší způsob importu geologických údajů o jednotlivých vrstvách jezobrazen v tabulka 1. Číselné označení vrstvy lze rozdělit do dvou skupin. Vrstva začínajícísudou číslicí označuje uhelnou sloj a lichá pak značí průvodní horninu.

Označenívrtu Souřadnice X Souřadnice Y Číslo vrstvy Výšková kóta

vrstvyHD1 1099063.550 468651.630 111 236.220HD1 1099063.550 468651.630 155 230.020HD1 1099063.550 468651.630 200 203.000HD1 1099063.550 468651.630 255 201.500HD1 1099063.550 468651.630 300 189.000HD1 1099063.550 468651.630 355 188.300HD1 1099063.550 468651.630 400 185.000HD1 1099063.550 468651.630 999 184.500

tabulka 1

Způsob importu vstupních dat je na obrázku č.1. Levá část okna slouží pro práci se souboryvrtů.Umožňuje jejich načtení, uložení v jakémkoliv podporovaném formátu a také zde lzezobrazit jejich statistika (počet a druhy vrtů, počet vygenerovaných trojúhelníkůtrigonometrické sítě atd.). Jelikož je GM vytvořen pro zpracování dat z oblasti severníchČech, tak nepodporuje zápornou kótu nadmořské výšky. Poněvadž se v našem případězáporné kóty objevují, tak z tohoto důvodu jsem veškeré výškové kóty vrstev transponoval o100 m nahoru.

Page 3: Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SW ...akce.fs.vsb.cz/2001/ASR2001/Proceedings/papers/54.pdf · XXVI. ASR '2001 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April

- 3 -

obrázek 1

2.2 Tvorba modeluSamotný import a zobrazení vrtů nám neumožňuje zatím žádnou práci s modelem. Proto jenutné vytvořit obvodovou linii modelu, kterou definujeme oblast pro generovánítrigonometrické sítě, kterou je pak popsána struktura modelu v každém obecném boděz hlediska morfologie i jednoduchého rozložení kvalitativních parametrů. Příkladvygenerované trojúhelníkové sítě je zobrazen na Obr.č.2. Jelikož nás v současné době zajímajívztahy jednotlivých vrstev pouze v určité části modelované oblasti (Vesnička soužití), takjsem detailně zpracoval pouze její okolí.Na obr.2 jsou dále znázorněny polygony ohraničujícíoblast vyrubané sloje č.8, sloje Františka a půdorys plánované vesničky.

obrázek 2

Page 4: Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SW ...akce.fs.vsb.cz/2001/ASR2001/Proceedings/papers/54.pdf · XXVI. ASR '2001 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April

- 4 -

2.3 Modelování izoliniíJak již bylo uvedeno, tak v zpracovávané oblasti byla hornická činnost ukončena před vícenež sto lety, a proto byl obtížnější přístup k získání datových informací. Z tohoto důvodu jsembyl nucen umístit do sítě vrtů taky několik vrtů fiktivních a informace o průběhu jejichhorninových vrstev buď odečíst z geologických map nebo odvodit z vrtů sousedních. I z tohodůvodu bylo výhodné vytvořit mapu izolinií, která svým způsobem sloužila jako kontrola protvorbu fiktivních dat. Příklad izoliniové mapy je na obrázku č. 3 a zobrazuje průběh vrstevnicsloje č.8 (vrstva č.200). Izolinie lze vytvořit pro hlavu, patu vrtu a jakoukoliv dalšídefinovanou horninovou nebo uhelnou vrstvu.

obrázek 3

2.4 Tvorba geologického profiluTvorba geologických profilů (řezů) je pro nás v současné době nejdůležitějším výstupemz GM, protože slouží jako vstupní data pro další zpracování řešeného úkolu. Pomocípoužitého programu lze vytvořit jakýkoliv profil uvnitř oblasti ohraničené obvodovou linií.Aby byly zřetelné průběhy geologických vrstev, bylo nutné vytvořit nějaký kvalitativníparametr, kterým se jednotlivé vrstvy budou odlišovat. K tomuto účelu jsem využil definicitabulky tříd materiálů a vytvořil jsem sedm materiálových tříd. Zjednodušený svislýgeologický řez vedený vrty HD28 – HV7 – HV4 pod komplexem budov Vesničky soužitív oblasti Hrušovského dolu je znázorněn na Obrázku č.4. Vytvořený profil je možno takéuložit pro pozdější použití, nebo jej lze zobrazit v 3D prostotu společně s vrty avygenerovanou plochou (jakékoliv definované vrstvy). Pokud uložíme profil jako soubors příponou dxf, tak jej můžeme využít pro zpracování v dalších programech (např. AutoCADMap apod.).

Page 5: Tvorba počítačového geologického modelu pomocí SW ...akce.fs.vsb.cz/2001/ASR2001/Proceedings/papers/54.pdf · XXVI. ASR '2001 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, April

- 5 -

obrázek 4

3 ZávěrPočítačové modelování se v dnešní době uplatňuje ve stále více průmyslových odvětvích ahornictví není v žádném případě už výjimkou jako dříve. Pravda je, že u povrchovéhohornictví se s pojmy z oblasti modelování a 3D modelování setkáváme stále častěji, alenáznaky se objevují už i hlubinném dobývání.

V současné době se na našem institutu program GM nejvíce využívá pro přípravuvstupních dat pro program Fluent. Tato vstupní data jsou reprezentována půdorysnýmzobrazením a zejména pak vertikálními geologickými profily (řezy) Dle těchto řezůhorninových vrstev se pak tvoří model, který nás informuje o plynopropustnosti(permeability) jednotlivých vrstev. V geologických řezích sestavených v GM lze takéznázornit zlomy tektonických nepravidelností, důlní díla a vrty, jejichž vlastnosti lze takévyužít jako vstupní údaje zmiňovaných programů.Program GM (zvláště pak ve spojení s jeho dalším modulem BM – Báňský model) je výborněpoužitelný na všechny zatím řešené problémy v rámci grantového úkolu „Metan“. Jehonespornou výhodou je to, že tvůrce SW je česká firma, a veškeré vzniklé nedostatky a potřebyz naší strany jsou konzultovány a řešeny přímo s výrobcem. V porovnání s velkýmizahraničními programovými balíky, které slouží k řešení podobných problémů, je dle méhonázoru využití programu Fluent pro naše podmínky zcela přijatelné, hlavně pak cenově, cožpotvrzují jeho nesčetná nasazení v hornické praxi.

4 LiteraturaMaňas, I.: Geologický model v98. Manuál KVASoftware Karlovy Vary. 1999

Lát, J.: Dobývání nízkých ploše uložených slojí ve složitých důlně geologických podmínkách.Dočasná vysokoškolská učebnice 1988.

Prokop, P.: Plynodajnost a degazace. Skripta VŠB-TU Ostrava. 1990


Recommended