Добыча полезных ископаемых: Инновации в структурной геологии в Teck Resources снижают риски и стимулируют оптимизацию

Достижения в области технологий кардинально меняют деятельность по добыче полезных ископаемых, обеспечивая предприятиям возможность быстро и эффективно анализировать большие наборы данных. В результате геологическое моделирование точнее отражает реальное положение дел, благодаря чему возрастает эффективность эксплуатации рудников и снижаются риски.

Автор: Фиона Джеффриз (Fiona Jeffreys)

Основной причиной обрушения бортов карьеров являются нераспознанные или неправильно смоделированные разломы. Однако инновационные технологии исследования недр позволяют горнодобывающим компаниям оперативно анализировать большие наборы геологических данных, помогая создавать точные структурные модели, выявлять структурные элементы, такие как разломы и трещины, и описывать их характерные признаки и особенности.

Визуализация этих элементов в 3D предоставляет инженерам-геомеханикам и ресурсным геологам возможность понимать строение недр, чтобы извлекать максимальное количество ресурсов, в то же время обеспечивая безопасную конструкцию бортов карьера и повышая уровень безопасности и эффективности горных работ.

Полевые структурно-геологические исследования в отдаленных районах северо-западной части Британской Колумбии, Канада.
Фотография предоставлена компанией Teck Resources

«В горнодобывающей промышленности крайне важную роль выполняют точные структурные модели, поскольку они предоставляют критически важную информацию для геологических и геотехнических моделей, которые могут помочь в обеспечении устойчивости откосов карьера и оптимизации добычи ресурсов», — говорит Нил Сайферт (Neil Seifert), старший технический специалист по проектам в компании Teck Resources Limited.

Teck Resources Limited — ведущая горнодобывающая компания Канады, деятельность которой сконцентрирована на ответственных поставках металлов, необходимых для глобального развития и перехода на альтернативные источники энергии.

БОЛЬШЕ МАТЕРИАЛОВ О ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ
* Переход на цифровые технологии обеспечил возможность использования ИИ и повысил готовность горнодобывающей компании к будущему
* Leapfrog Geo обеспечивает долгосрочную эксплуатацию каолинового рудника
* В постуглеродной экономике требуется добывать больше полезных ископаемых

Оптимизация добычи ресурсов

Нил Сайферт входит в Группу по изучению рудных тел в составе Отдела технических мероприятий и планирования. Нил и другие сотрудники группы отвечают за предоставление технических знаний и консультативной помощи для работ по эксплуатации месторождений, перспективных проектов и инициатив по георазведке.

«Наша работа в Группе по изучению рудных тел сосредоточена на двух направлениях: поддержка профильных технических специалистов и применение инноваций Группы по изучению рудных тел для стимулирования создания ценности и снижения рисков. В обязанности профильных технических специалистов входит создание подробных структурных 3D-моделей для различных проектов, и такие модели имеют решающее значение для понимания геологических особенностей рудников», — рассказывает он.

Выявление и определение характеристик структурных элементов — таких как напластования, трещиноватость, разломы, разрывы и т. д. — помогают обеспечить безопасность и эффективность горных работ. Создание точных трехмерных моделей этих элементов предоставляет инженерам-геомеханикам и ресурсным геологам возможность понимать строение недр, чтобы извлекать максимальное количество ресурсов, в то же время обеспечивая безопасную конструкцию бортов карьера.

Разломы обозначены зелеными прерывистыми линиями, контактная поверхность смещения — голубыми линиями, а направление движения пород показано стрелками
Фотография предоставлена компанией Teck Resources

«Нераспознанный или неверно описанный разлом с неблагоприятным углом наклона к борту карьера может привести к обрушению борта, что создаст значительные риски для безопасности, может стать причиной огромных затрат на эксплуатацию и сделать руду недоступной для добычи в будущем», — отмечает Сайферт.

Для создания надежных структурных моделей необходимо использовать несколько источников данных, таких как замеры в наклонно-направленных скважинах, данные телесканеров, геомеханические, геологические и структурные данные по керну, наборы гидрогеологических, геофизических и геохимических данных, а также картирование месторождения и бортов карьера.

«С помощью Leapfrog Geo от Seequent нашей группе удалось интегрировать наборы различных данных и создать надежные трехмерные модели, которые визуализируют строение недр для более точного определения геологических особенностей», — сказал он.

Преодоление затруднений в структурном моделировании

Сайферт и другие специалисты в группе продолжают работать над тем, чтобы повысить точность и эффективность структурного моделирования, а также обеспечить, чтобы модели можно было легко включать в последующие рабочие процессы, такие как геотехническое проектирование и оценка ресурсов.

«Одной из существенных проблем структурного моделирования является создание единой поверхности разлома на основе нескольких наборов данных с различной степенью точности. Нам необходимо иметь возможность донести до заинтересованных сторон, вовлеченных в последующие этапы реализации проектов, насколько точны наши модели, какой у них уровень достоверности и неопределенности», — признается Сейферт.

Еще одна сложная задача для рабочей группы — это создание вложенных моделей, когда модели откосов уступов карьера (с меньшим масштабом) динамически связаны с региональной моделью большего масштаба, что требует передового программного обеспечения для поддержания динамических связей между моделями разного масштаба.

Основанное на облачных технологиях решение Seequent Central помогает облегчить эту задачу, предоставляя общую трехмерную визуализацию, совместную работу входящих в группу специалистов и отслеживание геологических данных в единой проверяемой среде. Этот программный продукт позволяет независимо работать над моделями меньшего масштаба, которые интегрированы с главной моделью, способствуя реализации совместного подхода к работе.

«Благодаря Seequent Central мы можем работать над моделями уступов меньшего масштаба по отдельности и интегрировать их в основную модель, что поддерживает комплексный и совместный подход к моделированию», — отмечает Сайферт.

Трехмерная модель рудника со сложной системой разломов, показанных красным цветом, наложенная на данные фотограмметрии
Фотография предоставлена компанией Teck Resources

Демонстрация возможностей машинного обучения

В основе работы Сайферта и Группы по изучению рудных тел лежат инновации. Специалисты группы сотрудничают с консультантами и поставщиками услуг из других компаний, чтобы разрабатывать новые рабочие процессы и использовать геологические данные новыми способами.

Интеграция нескольких источников данных, особенно собранных в прошлом, сопряжена с определенными трудностями. В ходе кампаний по изучению месторождения, которые предпринимаются в разные годы, сбор структурных данных часто осуществляется непоследовательно, что затрудняет их интеграцию и интерпретацию.

Для решения этих задач Сайферт и его группа воспользовались последними достижениями в области машинного обучения. Например, они разрабатывают технологию, которая позволит извлекать новые структурно-геологические данные высокой ценности из архивных изображений керна путем сканирования всей базы данных керна и использования машинного обучения для автоматического обнаружения разломов, трещин и их ориентации относительно керна.

Они также трудятся над оптимизацией методов регистрации керна, отбираемого в ходе текущих операций, разрабатывая алгоритмы машинного обучения. Эти алгоритмы призваны автоматизировать классификацию и интерпретацию данных телесканера, с помощью которого выполняется сканирование скважин для обнаружения структурных элементов.

«Поскольку отрасль продолжает развиваться, интеграция передовых технологий с экспертными знаниями останется ключом к нашему успеху. Постоянные инвестиции в технологии и повышение экспертного потенциала будут иметь решающее значение для достижения наших глобальных целей в области устойчивого развития и удовлетворения растущего спроса на критически важные минералы», — уверен Сайферт.