Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Periods of refracted P waves in coal seams and their applications in coal thickness estimations

Liu Zuiliang, Wang Ji

Acta Geophysica

|

2020

|

Vol. 68, no. 6

1753--1762

EN

The direct and accurate estimations of coal thicknesses are prerequisites for intelligent mining practices. One of the most efective methods for detecting the distributions of coal thicknesses in coal mining panels is the in-seam seismic (ISS) method. In the present study, after examining the formation processes and propagation characteristics of refracted P-waves in ISS data, it was concluded that the refracted P-waves in coal seams are mainly formed by the multiple transmission and refection of the P-waves between the coal and rock interfaces of roof and foor at critical angles. This results in the refracted P-waves having strong periodicity, and these periods are proportional to the coal thicknesses. This study adopted numerical simulation models with diferent coal thicknesses, and the aforementioned periodicity characteristics were examined. It was found that the coal seam thicknesses could be calculated using the periods of the refracted P-waves. However, in thin- or medium-thick coal seams, it was found that multiple transmitted P-waves overlapped and the periods could not be read directly. Therefore, in order to solve this problem, this study composed source wavelets with the main frequency of the source signals and then composite synthetic P-waves by convoluting the source wavelets with the sequences of various coal thicknesses. The suitable estimated coal thickness corresponded to the minimum value of the errors between the synthetic and actual refracted P-waves. An experiment was conducted in the No. 42224 panel of the Chaigou Coal Mine in order to validate the proposed method. The experimental results revealed that the estimated coal thicknesses from the refracted P-waves were consistent with the actual geologic conditions in the coal mine. Due to the fact that the refracted P-waves arrive earlier than other waves in seismic records, the refracted P-waves could be easily identifed and processed. Overall, the proposed method was found to be a simple application process for accurate coal thickness estimations.

2

Comprehensive prediction of coal seam thickness by using in‑seam seismic surveys and Bayesian kriging

Zhu Mengbo, Cheng Jianyuan, Cui Weixiong, Yue Hui

Acta Geophysica

|

2019

|

Vol. 67, no. 3

825--836

EN

Quantitative determination of the coal seam thickness distribution within the longwall panel is one of the primary works before integrated mining. In-seam seismic (ISS) surveys and interpolations are essential methods for predicting thickness. In this study, a new quantitative method that combines ISS and Bayesian kriging (BK), called ISS–BK, is proposed to determine the thickness distribution. ISS–BK consists of the following six steps. (1) The group velocity of Love waves is plotted by using the simultaneous iterative reconstruction technique under a constant frequency value. (2) An approximate quantitative relationship between the thickness and the group velocity is fitted based on sampling points of the coal seam thickness, which are measured during the process of entry development. (3) The group velocity map is translated into a primary thickness map according to the above-mentioned fitted equation. (4) By subtracting the ISS prediction result from the actual thickness at a sampling point, the residual variable is created. (5) The residual distribution is interpolated within the whole longwall panel by applying BK. The residual map establishes the interconnection between the ISS survey and BK. (6) A refined thickness distribution map can be obtained by overlapping the primary thickness map and the residual map. The application of this method to the No. 2408 longwall panel of Yuhua Coal Mine using ISS–BK showed a considerable improvement in thickness prediction accuracy over ISS. The residuals of ISS and ISS–BK mainly lie in the intervals (− 3.0, 3.0 m) and (− 1.0, 3.0 m), respectively. The accurate prediction rates [where the residual lies in the interval (0, 0.1 m)] of ISS and ISS–BK are 9.39% and 50.28%, respectively, and the effective prediction rates (where the residual is less than 1.0 m) of ISS and ISS–BK are 61.88% and 77.90%, respectively. All the above statistics reflect a considerable improvement in the ISS–BK method over the ISS method.

3

Wykorzystanie rozkładów statystycznych miąższości pokładów do prognozy wielkości zasobów operatywnych węgla kamiennego

Kopacz M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 92

57--73

PL

Niniejszy artykuł stanowi kontynuację rozważań autora nad badaniem wpływu czynników związanych z geologią i tektoniką złóż węgla, uwarunkowaniami technicznymi, produkcyjnymi, organizacyjnymi i ekonomicznymi na wartość górniczych projektów inwestycyjnych. W niniejszej publikacji skoncentrowano się w szczególności na badaniu właściwości rozkładów miąższości węgla w pokładach, w celu wskazania ich dominującej roli i wysokiej przydatności przy szacowaniu wielkości zasobów operatywnych. Tezy te zostały zweryfikowane pozytywnie dla dwóch odrębnych pokładów węgla. W pracach analitycznych dysponowano obszerną informacją pozyskaną z modelu geologicznego złóż Lubelskiego Zagłębia Węglowego, którym dysponuje Pracownia Pozyskiwania Surowców Mineralnych IGSMiE PAN. Z modelu wyekstrahowano dane określające przestrzenną zmienność miąższości i gęstości węgla dla wyselekcjonowanych pokładów złóż. Wygenerowane z modelu geologicznego zbiory danych traktuje się jako przedstawiające pewien stan wiedzy i będące jedynie interpretacją zawartej tam informacji geologicznej. W celu realizacji tez badawczych skonstruowano rozkłady teoretyczne i empiryczne miąższości węgla w pokładzie 391 obszaru „Puchaczów V” oraz w pokładzie 382 w obszarze „Ostrów”. Są to pokłady jeszcze niezagospodarowane. Wykazano, że przy wykorzystaniu odpowiednio dobranych rozkładów statystycznych można wiarygodnie przybliżać ilość zasobów operatywnych w określonych przedziałach miąższości. Punktem odniesienia dla weryfikacji jakości prognozy były zasoby operatywne ścian zlokalizowanych w analizowanych pokładach oszacowane przy pomocy odrębnych narzędzi informatycznych (narzędzia do harmonogramowania produkcji) i zgodne z danymi udostępnionymi w dokumentacjach tych pokładów. Opracowana metoda badawcza stanowi stosunkowo nieskomplikowaną alternatywę dla tradycyjnych metod geostatystycznych. Problem zmienności przestrzennej zasobów węgla w pokładach redukuje się zasadniczo do miąższości i może być rozpatrywany tak na poziomie pojedynczej ściany jak i pokładu, czy ostatecznie – całego złoża. Jakość prognozy wartości średniej wielkości zasobów była weryfikowana przy pomocy metody bootstrap nieparametrycznego. W metodzie tej analizuje się daną statystykę, próbkując wielokrotnie dane empiryczne (nie ma żadnych założeń wobec pierwotnego lub wymaganego rozkładu danej statystyki – np. rozkładu normalnego). Warunkiem krytycznym wykorzystania zaproponowanego podejścia jest posiadanie źródła wiarygodnej informacji geologicznej – np. modelu złoża, z którego można wygenerować reprezentatywne i liczne zbiory danych.

EN

This paper is a continuation of the author’s reflections on the study of the influence of factors related to the geology and tectonics of coal deposits as well as the influence of technical, productional, organizational and economic conditionings on the value of mining investment projects. The publication focuses in particular on the study of the properties of distributions of coal seams thickness, in order to indicate its dominant role and high usefulness in estimating the amount of operational reserves. These claims were positively verified for two separate coal seams. The analytical works were supported by the extensive information from the model of geological deposits of the Lublin Coal Basin, which is in possession of the Department of Mineral Resources Acquisition at the Mineral and Energy Economy Research Institute of the Polish Academy of Sciences (MEERI PAS). The records defining the spatial variability of thickness and density for selected coal seams were extracted from the model. In order to implement the research arguments, theoretical and empirical distributions of coal thickness in the seam 391 of the „Puchaczów V” mining area and the seam 382 in the “Ostrów” mining area were constructed. They are still undeveloped seams, available for future exploitation. It has been proven that by using appropriately selected statistical distributions, one can reliably approximate the amount of operational reserves in certain thick- ness intervals. The point of reference for verifying the quality of forecasts were the operational reserves of the longwalls located in the analyzed seams estimated using separate IT tools and consistent with the official data. The developed research method is an interesting and relatively uncomplicated alternative to traditional geostatistical methods, supporting the process of variability assessment and estimation of the amounts of the useful mineral. In the developed simulation method the problem of spatial variability of the density and the thickness of coal seams is reduced substantially to the thickness of coal, and may be considered at the level of a single longwall or seam or even definitively – the entire deposit. The quality of the average value forecast was verified using the nonparametric bootstrap technique. The bootstrap technique analyzes the given statistics, multiple times sampling the empirical data (there are no assumptions to the original or the required distribution of the statistics – eg. the normal distribution). The critical condition for the use of the proposed approach is to have a reliable source of geological information – eg. a model of the deposit, from which one can generate representative and numerous collections of data.

4

Ocena wpływu miąższości, gęstości przestrzennej oraz przerostów w pokładzie węgla na wartość górniczych projektów inwestycyjnych w metodzie symulacyjnej

Kopacz M.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 5

63--78

PL

W pracy podjęto próbę oceny wpływu miąższości, gęstości przestrzennej, przerostów w pokładzie oraz pośrednio − kosztów skały płonnej na wartość zasobów złóż węgla kamiennego. Proces oceny wpływu został przeprowadzony na bazie danych pozyskanych z geologicznego modelu złoża dla pokładu 391 w obszarze „Puchaczów V” i „K3”. Wygenerowane z modelu geologicznego zbiory danych traktowano jako przedstawiające pewien stan wiedzy i będące jedynie interpretacją zawartej tam informacji geologicznej. W celach badawczych skonstruowano dedykowany model symulacyjny, natomiast kryterium wartości stanowiła wartość zaktualizowana netto (NPV). Konstrukcję rachunku przepływów pieniężnych wzorowano na podejściu FCFF (free cash flow to firm). W publikacji przypisano istotne znaczenie opisowi założeń teoretycznych opracowanej metody symulacyjnej pozwalającej na oszacowanie wskaźników uzysku, bazujących na pierwotnych parametrach geologicznych pokładu węgla. Przy pomocy wskaźników uzysku korygowano poziom bazowych kosztów wydobycia węgla, biorąc pod uwagę zmienną ilość urabianej skały płonnej. W rezultacie przeprowadzonych badań oceniono indywidualny wpływ: miąższości, gęstości przestrzennej, przerostów w pokładzie 391 oraz całkowitych skorygowanych kosztów operacyjnych wydobycia na wynikową NPV. Uzyskano różne poziomy wpływu analizowanych zmiennych na rozstęp w rozkładzie wartości zaktualizowanej netto przy wykorzystaniu, tak rozkładów empirycznych, jak i teoretycznych. Na bazie rozkładów empirycznych wykazano dominujący wpływ miąższości pokładu węgla, następnie kosztów operacyjnych. Względny wpływ miąższości na rozstęp w rozkładzie wynikowej NPV wyniósł 75% (na bazie rozkładów empirycznych) i 48% przy wykorzystaniu rozkładów teoretycznych. Na drugim miejscu w kategorii wpływu znalazły się koszty operacyjne związane ze skałą płonną (wpływ rzędu 24%; 47%). Wpływ gęstości przestrzennej na oszacowanie wielkości zasobów operatywnych węgla w pokładzie 391 wyniósł blisko 15%. Badania ujawniły, że wpływ przerostów jest pomijalny. Należy nadmienić, iż otrzymane rezultaty badań są miarodajne wyłącznie dla pokładu 391; ich uogólnienie wymaga jednak poszerzenia studium przypadków. Mimo, iż przy pomocy rozkładów teoretycznych, jak i empirycznych uzyskano zbliżone oszacowania wartości NPV, to jednak rozkłady empiryczne cechuje wyższa wiarygodność prognostyczna. Problem nieliniowości zmiennych i współczynników korelacji parametrów geologicznych w modelu rozwiązano przy wykorzystaniu teorii kopuł.

EN

The study attempts to evaluate the influence of the thickness, spatial density, partings of coal seam and, indirectly, the costs of waste rock on the value of reserves of coal deposits. The process of impact assessment has been carried out on the basis of data obtained from the geological model of the deposit for the seam no. 391 in the “Puchaczów V” and “K3” area. Geological model data was treated as a present state of knowledge and only an interpretation of geological information contained there. For the research purpose a dedicated simulation model was developed, while the value criterion was the net present value (NPV). The construction of the cash flow statement was modeled using the FCFF (free cash flow to firm) approach. The publication covers also a detailed theoretical elaboration of the simulation procedure which allows for the estimation of the coal yield, based on the original geological parameters of the seam no. 391. This allowed to scale the underlying base operating costs of coal mining, taking into account the variable amount of mined waste rock. As a result, the study also evaluated the individual influence of thickness, spatial density and partings in the seam no. 391, as well as the total adjusted operating costs of mining on the resulting NPV. Different levels of impact of the analysed variables on the spread of the net present value using both theoretical and empirical distributions were achieved. On the basis of empirical distributions, dominant influence of coal thickness, followed by operating costs was determined. The relative influence of thickness on the gap in the distribution of the resulting NPV was 75% (based on empirical distributions) and 48% with the use of theoretical distributions. The second place in the category of impact of the operational costs was associated with waste rock (the impact of appropriately 24% and 47%). The influence of the spatial density on the estimation of the amount of operational reserves of coal in the seam no. 391 was close to 15%. The impact of partings is negligible. It should be noted that the obtained results of the study are meaningful only to the seam no. 391; their generalization, however, requires expansion of case studies. The analysis confirms that the proper selection of statistical distributions is crucial. Although similar NPV values were obtained with the help of both empirical and theoretical distributions, empirical distributions are characterized by higher prognostic reliability. The problem of non-linearity of variables and coefficients of correlation of geological parameters in the model was solved by use of the copulas theory.

5

Geostatystyczna charakterystyka pokładów węgla w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (GZW)

Kokesz Z.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2006

|

R. 48, nr 1-2

66-75

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy struktury zmienności miąższości wybranych pokładów węgla kamiennego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Ogółem zbadano 29 pokładów węgla w 9 kopalniach oraz 5 pokładów w złożu Oświęcim - Polanka. Ustalono, że dominującymi, opisującymi strukturę zmienności miąższości pokładów węgla są modele liniowy i sferyczny. Zaobserwowano przy tym pewne zależności modelu od opozycji litostratygraficznej pokładu. Zwrócono uwagę na przyczyny obserwowanego zróżnicowania wariogramów. Stwierdzono istnienie liniowej korelacji między parametrami geostatystycznymi i statycznymi opisującymi zmienność miąższości pokładów węgla. Wskazano na potrzebę głębszego analizowania struktury zmienności pokładów węgla i uwzględnienia anizotropii oraz niejednorodności w szacowaniu zasobów.

EN

The results of variablilities structure analysis of selected hard bituminous coal seams thicknesses in Upper Silesian Coal Basin have been presented. Geostatistical studies have been undertaken for 29 seams in 9 coal mines and for 5 seams in Oświęcim - Polanka deposit. It has been pointed out that linear and spherical models are typical ones describing coal seams thicknesses variablilities. Some relations between models and lithostratigraphy of seams have been noticed. Attention has been paid to the causes of observed diversification of thicknesses variograms. The carried out studies prove the existence of a substantial linear correlation between geostatistical and statistical parameters describing coal seams thicknesses variablilities. The results of geostatistical studies imply the need to deeply analyse the variablilities structure of hard coal seams thicknesses and take into account anisotropy and heterogeneity in resource/reserves estimation.