Vědecko-výzkumné Projekty

Porovnání modelů a zásob ložiska uhlí vytvořených s využitím klasických metod geostatistiky a metod podmíněné stochastické simulace

SP2013/24

Pro odhad zásob ložiska uhlí podle platných podmínek využitelnosti, určení jeho morfologie a rozložení jednotlivých technologických parametrů je nezbytné vytvořit digitální model ložiska, který by se co možno nejvíce blížíl realitě. To vyžaduje aplikování moderních matematických postupů, především z oblasti matematické statistiky a geostatistiky. V praxi se doposud bohužel používají jiné jednoduché metody, které v důsledku vedou ke zbytečným chybám v modelech i v odhadech výsledných zásob. Chybný odhad zásob následně způsobuje ekonomické ztráty. Termínem geostatistika se označuje aplikace teorie náhodných funkcí na popis a oceňování přírodních objektů, které lze charakterizovat distribucí hodnot tzv. regionalizovaných - prostorových veličin (např. hodnot sledovaných technologických parametrů v ložisku uhlí). V procesu modelování geologických objektů je nezbytné využívat geostatistické metody, které zohledňují korelační vlastnosti sledovaného atributu - zde vyjádřené strukturální funkcí, nejčastěji funkcí semivarianční (prakticky vyjádřené za předpokladu stacionarity náhodné funkce variogramem). Klasické metody geostatistiky – tzv. krigování – jsou založeny na požadavku nulové střední hodnoty rozdílu mezi skutečnou a odhadnutou hodnotou sledované veličiny a na minimalizaci rozptylu tohoto rozdílu, čímž je vytvářen nejlepší nestranný lineární odhad. Tyto metody tak produkují co nejvěrnější odhad střední hodnoty v daném místě, avšak na rozdíl od vstupních hodnot je rozptyl vypočtených hodnot pro prostorové či plošné elementární jednotky nebo síť bodů minimální a takto vypočtené hodnoty jsou značně vyhlazené. Podmíněná stochastická simulace umožňuje výpočet hodnot regionalizované proměnné v zájmovém prostoru tak, aby simulované hodnoty na známých místech měření přesně odpovídaly hodnotám měřeným. Navíc mají hodnoty, které jsou během simulace vygenerovány, stejné statistické rozdělení a stejný variogram jako vstupní hodnoty. Na rozdíl od krigování je tedy při využití stochastické simulace pro vypočtené hodnoty zachována distribuce vstupních hodnot – nejenom střední hodnota, ale i rozptyl. Modelování bude prováděno ve vybrané oblasti jihomoravského lignitového revíru (dále JLR), u kterého lze předpokládat využití lignitu jako cenné chemické suroviny v budoucnosti. JLR je území, ve kterém se v české části vídeňské pánve (dále VP) vyskytují lignitové sloje. Revír se nachází v jv. části České republiky a sestává ze dvou částí s kyjovskou slojí (Domanínsko, Kyjovsko) a tří částí s dubňanskou slojí (Moravská ústřední prohlubeň - dále MÚP s jednotným vývojem, MÚP s lávkujícím vývojem, Bzenecko). Sledovanými technologickými parametry budou mocnost [m], Ad - obsah popela v bezvodém stavu paliva [%], Qir - výhřevnost v původním stavu paliva (přepočtená na jednotný stav veškeré vody Wtr = 45 %) [MJ.kg-1], Std - obsah veškeré síry v bezvodém stavu paliva [%], Asd - obsah arsenu v bezvodém stavu paliva [g.t-1], Qsdaf - spalné teplo hořlaviny (v bezvodém a bezpopelovém stavu paliva) [MJ.kg 1] a Vdaf - obsah prchavé hořlaviny v hořlavině (v bezvodém a bezpopelovém stavu paliva) [MJ.kg-1]). Modelování ložiska uhlí se bude opírat o výsledky předchozí identifikace a korelace slojí zastižených průzkumnými díly. Způsob modelování bude respektovat základní vlastnosti sedimentárních těles (vrstevnatost, vyznačující se skokovými změnami vlastností hornin na kontaktu vrstev, výrazná převaha plošných rozměrů nad mocností apod.) s možným ovlivněním dalšími geologickými jevy (eroze, tektonické porušení apod.). Základem řešení bude ložisková databáze JLR doplněná o potřebné údaje. Při řešení projektu bude, zvláště pro stanovování oblastí bilančních a nebilančních zásob podle stanovených podmínek využitelnosti, využíván Interaktivní programový systém pro hodnocení uhelných ložisek (IPSHUL), vyvinutý na Institutu geologického inženýrství Hornicko-geologické fakulty VŠB-TU Ostrava. Tento systém bude doplněn o programové moduly pro zajištění kompatibility datových souborů mezi použitými softwarovými prostředky (předpokládá se využití programů Surfer, Voxler, GS+, SGeMS, WinGslib). Pro plošnou i prostorovou vizualizaci morfologie ložiska a rozložení jednotlivých technologických parametrů (Ad, Qir, Std, Asd, Qsdaf a Vdaf) bude využit program 3D_VIZ – výstup z předcházejícího projektu SGS řešitele projektu „Modelování a vizualizace prostorového rozložení technologických parametrů ložiska uhlí podle geologického vývoje a podle variantních podmínek využitelnosti pro budoucí exploataci na příkladu jihomoravského lignitového revíru“.

2013

2013

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Vebr Lukáš Ing.