Важность анализа границ. Как это сделать в Micromine

Рон Рейд —  ресурсный геолог Harmony Gold SE Asia Pty Ltd

Лучшим способом проведения анализа границ является использование метода «расстояние от каркаса», который отмечает файл скважин или композитов расстоянием от определенного каркаса. Так как расстояния от каркаса всегда откладываются по нормали к поверх ности, действительная ориентация скважины к контакту не имеет значения в анализе.

Что такое анализ границ

Границы между доменами в методике оценки ресурсов попадают в одну из четырех категорий (рис. 1):
1. Жесткие — оценка в пределах домена не использует содержания за пределами домена.
2. Мягкие — граница домена прозрачна.
3. Полумягкие — граница прозрачна на коротком расстоянии (часто моделируется с использованием расширенной оболочки каркаса).
4. Прозрачные в одном направлении — оценка для одного домена производится с жесткими границами, но оценка прилегающего домена производится с прозрачными границами. Такие контакты приводят к статистическим проблемам вследствие «двойного счета» металла. Данный метод требует осторожности и внимания.

Рис. 1. Четыре типа границ, возможных для железорудного месторождения.
1 — жесткие, 2 — мягкие, 3 — полумягкие и 4 — граница в одном направлении (очень распространены в реальной ситуации)

Неверное отношение к границам может иметь кардинальные последствия для оценки (рис. 2):

• перенос содержания из домена высоких содержаний в домен низких при наличии жесткой границы искусственно увеличит содержание в домене низких значений;
• также как и перенос низких значений из домена бедных содержаний в богатый домен занизит содержания в богатом домене;   
• применение жестких границ для домена с мягким контактом может искусственно увеличить содержание богатого домена.

Рис. 2. Неправильное обращение с границами может иметь кардинальные последствия для оценки. Верх — использование мягкой границы, когда граница должна быть жесткой, низ — использование жесткой границы, когда граница должна быть мягкой. Темно-синяя линия — оцененное содержание вдоль границы (светло-голубая линия), зеленая и оранжевая линии представляют действительное содержание

Большинство таких явлений заметны только локально на границе домена, тем не менее их влияние может быть существенным для проектов с небольшими маломощными доменами или в проектах, где пользователь не оценил то, как анизотропный поиск может управлять пространством, закончил оценку большим радиусом поиска. Во всех этих ситуациях существует возможность значительной ошибки в оценке ресурсов.

Эти ошибки могут:

• искусственно увеличить низкие содержания, в итоге завысить тоннаж; 
• наоборот, искусственно занизить высокие содержания, что может вовсе привести к остановке проекта.

В любом случае вина будет на вас. Урок: знайте ваши границы!

Анализ границ очень зависит от модели. Нужно учитывать несколько вещей до осуществления анализа, а также использовать парочку правил:
1. Плотность данных — дает размер вашему блоку, работает лучше всего, если блок 1/2–1/3 разведочной сети (аргументов на этот счет множество, у каждого есть свое мнение на этот счет).
2. Конечный размер блока — ваши бины расстояний работают лучше, если они находятся около 1/2 оптимального размера блока. 
3. Длина композита — длина композитов должна быть оптимизирована под размер ваших блоков и метод отработки. Процесс работает лучше, если ваши композиты — 1/4 размера блока.

Если мы предположим, что наше месторождение пробурено сеткой 80×80, блок размерами 40×40 будет неправильным. Следуя правилам, размер нашего бина будет 20 м, а длина композита 10 м. Конечно, это все субъективно и, если ваше месторождение всего 8 м по мощности, тогда 10-метровый композит и 40-метровый блок — абсолютно неверные значения.

Некоторые практики захотят протестировать границы на более детальном уровне, скажем 1 м. На мой взгляд, это слишком детальный подход для уровня информации, которую мы имеем. Если мы оцениваем 40-метровый блок, то делаем это, исходя из расстояния между точками с информацией, и хотим знать, как выглядит контакт при нашем размере блока (или его половине). Граница может быть жесткой для 1 м, но для такого размера блока она мягкая — такой ее и нужно считать. Если она жесткая для одного или двух размеров блоков, тогда она жесткая для всех случаев. 

Рис. 3. Жесткая граница (график слева) — использование стандартного метода «по скважине». Справа — использование метода «расстояние от каркаса». Голубые ромбики на расстоянии 0 — смешанный домен с внутренними и внешними данными, дает среднее по двум доменам (что не является представительным), эти графики для одного контакта, кроме различного результата, отобразили внутренние и внешние значения на противоположных частях графика

Рис. 4. Мягкая граница с использованием обоих методов. На графике слева — метод «по скважине», справа — использование метода «расстояния от каркаса»

Когда программные обеспечения делают анализ границ, в большинстве случаев они используют метод «по скважине», разделяя расстояние вдоль скважины от контакта на бины определенной длины, делая график по результатам. Если ваше бурение перпендикулярно или почти перпендикулярно контакту, это хороший метод, который дает хорошие результаты (рис. 3 и 4). Тем не менее, в горной индустрии это не всегда так, поскольку в большинстве случаев скважины будут под небольшим углом к контакту (рис. 5). Такой вид анализа, когда скважина находится под небольшим углом к контакту, всегда даст сглаженный и непредставительный график. Это приводит к ошибочному заключению, что контакт мягкий, но это не так (рис. 6). Существует ряд коммерческих программ, которые пытаются измерить расстояние от точки до каркаса, но я никогда не пробовал пользоваться ими, поэтому не могу говорить об их точности. Тем не менее, если у вас есть лицензия Micromine (или Leapfrog, или GoCAD), то у вас есть доступ к надежному и точному методу для анализа границ, с использованием алгоритма «расстояние от каркаса». Прелесть Micromine в том, что весь функционал внутри него, нет необходимости использовать другую программу для выполнения этой задачи.

Рис. 5. Ошибки могут появиться для анализа «по скважине» при бурении наклонных скважин к контакту — расстояния становятся «замыленными», скрывают истинную природу контакта

Рис. 6. Контакт там, где большой процент скважин находится под большим углом к нему. График слева — метод «по скважине» считает множество смешанных бинов, в результате контакт сглажен. График справа — данные измеренные на расстоянии от каркаса. Опять графики дают различные результаты, хоть и построены по одним и тем же контактам. Имейте в виду, что домен только 100 м шириной. Учитывая эту границу как прозрачную, вы можете некорректно оценить содержания, экономику этого домена 

Смешанные границы — другая распространенная разновидность «загрязнения» данных, когда вам, возможно, потребуется проверить литологический контакт, но пренебречь исключением данных, которые могут повлиять на результат, например, граница зоны окисления или разлома. Для точности большинства анализов границ их нужно проводить на подобной основе с использованием наименьшего числа комбинаций.

Рабочий процесс в Micromine 

Первый шаг в Micromine — получить каркас, который вы хотите протестировать и файл композитов для кодировки. Помните, что анализ границ может быть запросто испорчен выбором неправильных данных. По этой причине используйте инструмент пересечения каркасов Micromine для определения объема, которым вы хотите прокодировать данные для исключения загрязнения со стороны других границ (рис. 7).

Рис. 7. Создание соответствующего домена, исключая все отвлекающие границы — здесь слева я создал объем ниже горизонта окисления и над взбросом. Справа я создал поднабор композитов, которые обрезаны розовым доменом, который я буду использовать для оценки расстояния от порфиров до этого домена

Каркас, который я использовал, был создан с использованием модуля Условное моделирования Micromine, но это может быть любая условная или эксплицитная модель поверхности или солида. Имейте в виду, что на рисунке 7 нет данных над или под порфирами, которые могут иметь чрезмерное влияние на оценку. При наличии данных и каркасов вы можете выполнить процесс, описанный ниже.

На данном этапе вы можете прокодировать ваш файл композитов из расстояний каркасов с использованием Каркас → Вычисления → Расстояние от каркаса (рис. 8). Этой функцией можно получить различную информацию. Наиболее важные параметры для записи — Расстояние и Положение. Дистанция — положительное расстояние между точкой и поверхностью каркаса, оно всегда положительное, не важно внутри точка или снаружи поверхности. Чтобы получить положительные и отрицательные расстояния, необходимо использовать поле Положение и кодировать кодом +1 точки внутри, и -1 точки снаружи (или +1 для точек над и -1 для точек под поверхностью). Для замкнутых (корректных) солидов опция За пределами — просто точки за пределами каркаса, для поверхности — точки за пределами экстентов поверхности. Если вы ограничили композиты до определенного объема, при использовании поверхности у вас не должно быть точек за пределами экстентов каркаса, поэтому не стоит использовать эту опцию. Среди других опций полезных для проверки — Имя используемого каркаса (она нужна для отслеживания различных каркасов, с ее помощью можно связать каркас с файлом композитов), азимут или направление точки от каркаса и падение точки от поверхности каркаса.

Рис. 8. Диалоговое окно Расстояние до каркасов, которое позволяет кодировать ваши композиты расстоянием до каркаса, а также положение от точки в 3D пространстве к каркасу. Используйте «Выше» и «Ниже», если вы работаете с ЦМП поверхностью

Как только вы запустили форму, у вас есть полностью прокодированная таблица, которую вы можете использовать дальше в Micromine. Сначала вы рассчитывайте положительные и отрицательные расстояния, просто запустив расчет для файла (Файл → Поля → Вычислить), это простое выражение WF_Distance = Distance, умноженное на положение (рис. 9). Это дает вам возможность отобразить данные и визуально проверить расчет. Это то, что вы ожидали (рис. 10).

Рис. 9. Простое вычисление полей дает нам положительные и отрицательные расстояния, необходимы для расчета

Рис. 10. Композиты, раскрашенные по рассчитанным расстояниям от каркаса

Затем вам потребуется классифицировать расстояния на соответствующие бины, чтобы получить статистику. Так как наш пример подразумевает блок 40 м, используя доводы, перечисленные ранее, я композитирую данные на 10 м (это значение кратно моей длине проб), наилучший размер бина для этого случая — около 20 м (половина размера блока). Для этого примера я собираюсь классифицировать мои данные на бины размером 20 м, что приведет к тому, что в каждом блоке будет 2 точки данных. Я могу сделать это через Файл → Поля → Сгенерировать (рис. 11).

Рис. 11. Диалоговое окно Создание полей, которое позволяет классифицировать расстояния по бинам для дальнейшего анализа. Здесь я использую бины размером 20 м, потому что мои блоки размером 40 м. Я оставляю бины в 200 м от границы пустыми, потому что мне они не интересны, на этих расстояниях точки начинают поддаваться влиянию других тел. 200 м дадут мне 5 блоков или 10 точек информации с обеих сторон контакта

Этот процесс кодирует каждую пробу ID бина, чтобы сделать это поле Каркас Расстояние должно быть числовым, если оно символьное, вы не можете выбрать минимум и максимум, поэтому зайдите в редактор файла и проверьте это. Пока вы в редакторе файла, вы можете добавить поле в таблицу (назовите его Количество/количество_проб/количество_бинов), заполнить его кодом 1 (спасибо Дейву Бартлетту из Службы технической поддержки Micromine, что помог мне с таким простым решением, а также помог разработать процесс в целом). Затем вы должны отсортировать файл по вашему новому полю бинов (я сортировал сначала по бинам, а затем по WF_Distance).

Имея таблицу композитов с кодами, классифицированную по бинам, отсортированную по бинам, мы можем сделать процесс Извлечь по скважине, в котором мы извлекаем  Если вы отсортируйте таблицу по полю бинов сначала (в порядке возрастания от отрицательных значений к положительным), извлечение будет работать только по бинам. Используйте Сданные в пределах каждого бина и среднее по ним. Если  у вас есть Hole ID, глубина «от» и глубина «до», Micromine будет извлекать данные из скважин, отсортированных по глубине. кважины → Вычисления → Выборка, заполните форму, как показано на рисунке 12. 

Рис. 12. Диалоговое окно Выборка скважин, мое поле Константы Dist_Bin. Я выбрал среднее для расчета полей содержаний, но я хочу рассчитать число проб, поэтому я должен включить опцию Использовать другие типы выборки, чтобы просуммировать число проб

Это усреднит пробы и просуммирует данные для каждого бина (для этого файл сортируется по Hole ID, «от» и «до» для каждой скважины).

Теперь у нас есть 2 или 3 точечных файла — первый полный файл композитов, который прокодирован расстоянием и направлением от каркаса, по которому можно также построить график и сделать анализ. Информация в основном файле композитов полезна не только для создания анализа контакта, но также позволяет визуально оценить, что сообщает каждый отдельный композит и его влияние на всю картину. Файл, который был композитирован на бины расстояний, с расчетом проб на каждую скважину, необходим для последнего действия в Micromine. Если вы отсортировали файл по полю Hole ID, «от» и «до» еще в таблице композитов, до запуска Выборки третьего файла, который может также подвергаться анализу, оценке, становится проще производить усреднение данных в каждом бине, используя Excel и сводную таблицу. Сводная таблица дает вам простой способ группировки данных по расстоянию независимо от информации по Hole ID, а затем вы можете усреднить содержания и рас-четы проб в формат, который можно выводить на график (рис. 13), и получить хорошее табличное представление прыжка в содержании, если таковой имеется. Я предпочитаю делать все Micromine.

Рис. 13. Отображение данных в сводной таблице в Excel

В Micromine существует множество способов для анализа данных. Сначала вы можете создать простую диаграмму рассеяния по содержанию на расстояние, используя как композитированный файл или сокращенный для бинов файл по скважинам. В основном я использую полный файл, так как это позволяет сделать более детальный анализ данных через синхронизированные окна, но влияет на маскировку границ, так как он содержит значительное количество данных, которые могут обмануть неопытный глаз (рис. 14). Эти виды графика очень хороши. При просмотре графика, который содержит одну точку на бин (рис. 13), очень просто поверить, что за ним нет разброса. Видя такой значительный скачок в содержании на графике со всеми данными, вы можете убедиться, что анализ контакта корректен

Рис. 14. Профиль по контакту, который отображает зависимость расстояния от содержания, обычно он более шумный, чем традиционный график профиля, он показывает разброс на 0 м расстоянии, что означает, что происходят значительные изменения

На рисунке 15 я специально выбрал один композит, выдернул угол, азимут и расстояние из каркаса, а затем создал стринг файл с использованием этой информации, чтобы понять какая часть каркаса делает вклад в эту точку. Очень полезно, если вы заметите некоторые аномалии в данных и захотите найти их причину.

Рис. 15. Здесь я использовал Distance, SurfDip, SurfAzi в таблице композитов, чтобы определить точную часть каркаса, которая влияет на эту определенную точку. Помните, что информация в файле композитов – «От», чтобы правильно преобразовать координаты измените углы Azi (+/- 180°) и Dip (90°)

На рисунке 16 я создал некоторые графики по данным, а так как различные окна могут быть синхронизированы, я могу кликнуть на объект в одном из окон, оценить положение и его влияние на этот анализ. В этом случае существует аномальная популяция данных, которые попали в угловые значения от -10 до -30° на гистограмме, выбирая эти два столбца, вы видите подсветку данных на стереограмме, основном окне Визекс и на профиле содержаний. Я могу увидеть распространение данных внутри и снаружи каркаса порфиров, а также то, что содержания внутри порфиров (положительные расстояния) примерно равны среднему, содержания для точек снаружи порфиров и в юго-восточной части порфиров в общем ниже, чем содержания всего набора данных. Вы можете также выбрать все данные над определенным содержанием, оценить распределение, например, находятся ли все высокие содержания в определенной области, нужно ли их контурить в отдульный домен.

Рис. 16. С различными окнами связанных данных вы можете проанализировать ваши данные в различных популяциях. На этом примере распространенность данных в пределах от -10 до -30° падения, которые имеют выбросы в восточную сторону. Не кажется, что они влияют на анализ профиля по контакту внутри, но кажется, что они немного влияют на внешний набор данных

Если вы отсортировали таблицу композитов по бинам до запуска выборки по скважинам, у вас появится новая таблица, где вся информация разделена на соответствующие бины расстояний, с расчетом проб и усредненными содержаниями. Имея эту таблицу, нет необходимости использовать внешнюю программу, так как вы можете использовать функцию Универсальная диаграмма Micromine (рис. 17).

Рис. 17. Универсальная диаграмма в ГГИС Micromine

Результаты затем выводятся на график, который позволяет показать расчет проб, усредненные содержания на бин. Рисунок 18 показывает медь с жесткими границами, а рисунок 19 показывает график по молибдену, очевидно, что это мягкие границы, так как видно, что содержание не меняется по всему контакту.

Рис. 18. Аналогичный профиль по контакту, как и на рисунке 13, но сделанный в Micromine, очевидно, что жесткая граница имеет скачок в 0,5 % в содержании меди вдоль контакта

Рис. 19. График по молибдену. Очевидно, что здесь порфировый контакт почти ничего не значит

Повторяя этот анализ для нескольких областей, вы получите хорошее понимание стратегии интерполяции и условий ваших границ. Большие области могут быть обработаны быстро, примерно за 1 час. В этом примере я использовал контакт зоны окисления для ограничения и оценки литологического контакта. Аналогичный процесс может быть проведен для любой границы в наборе данных, структурных границ и т.д. очень быстро и с большим уровнем надежности. Если ваш файл композитов содержит данные по эле-ментам, которые вас интересуют, вы готовы приступить к тестированию этого процесса.

Приятного моделирования!