Граф знаний становится популярным благодаря своей способности описывать с использованием компьютерных технологий реальный мир при помощи языка графов, понятного как людям, так и машинам. В данной статье представлен пример построения графа знаний медно-порфировых месторождений. Во-первых, необработанные текстовые данные собраны и интегрированы по выбранным месторождениям медно-порфировых и скарново-порфировых медных месторождений в металлогеническом поясе заливов Циньчжоу – Ханчжоу Южного Китая. Во-вторых, текстовые сущности, отношения и атрибуты помечены и извлечены со ссылкой на концептуальную модель медно-порфировых месторождений в районе исследования. В-третьих, граф знаний медно-порфировых месторождений был построен с использованием Neo4j 4.3. Полученный граф знаний месторождения медно-порфировых руд имеет основные функции приложения. Кроме того, как часть запланированного интегрированного графа знаний от единичного месторождения транслируется через металлогеническую серию до крупной металлогенической провинции, поэтому результаты настоящего исследования могут быть со временем распространены на перспективность и оценку минеральных ресурсов других месторождений. Взаимосвязь между земной системой, металлогенической системой, системой разведки и оценки перспективности (ES-MS-ES-PS) должна быть полностью понята, а для этого необходима система графа знаний для ES-MS-ES-PS. Ключевые научные и технологические проблемы для создания системы графа знаний ES-MS-ES-PS включены в прогрессивную относительную систему онтологии предметной области и графа знаний ES-MS-ES-PS, технологии автоматического построения сложных онтологий предметной области MS-ES-PS и графа знаний, саморазвитие и дополнительные методы для встраивания данных многомодальной корреляции в граф знаний ES-MS-ES-PS, а также построение графа знаний, интеллектуальный анализ больших данных и искусственный интеллект на основе перспективности ресурсов земной коры, теории и методов оценки.

Промышленная эра четвертого поколения и интеллектуальная связь 5G + в «четвертой парадигме науки» XXI века открывают новые возможности для исследований взаимосвязи между развитием горнодобывающей промышленности и защитой окружающей среды. Эта статья основана на теории металлогенической геодинамики, металлогенических процессах и количественной оценке на примере района Луаньчуань в качестве тематического исследования с использованием глубинного искусственного интеллекта и трехмерного / четырехмерного (3D/4D) междисциплинарного, многопрофильного параметрического и многомасштабного моделирования больших данных, включая многомасштабные геологические, геофизические, геохимические, гиперспектральные и высокоразрешающие данные дистанционного зондирования (разновременные), данные о добыче полезных ископаемых в реальном времени, с выполнением построения трехмерной геологической модели, модели металлогенического процесса и количественной модели разведки от локального района до масштабов месторождения, а также количественного прогнозирования и оценки региональных полиметаллических минеральных ресурсов Mo. Цель исследования заключается в реализации динамической оценки высокоточной трехмерной геологической модели (горные породы, структура, гидрология, почва и т. д.), охраны окружающей среды, комплексного освоения и использования минеральных ресурсов в цифровой среде. Исследование ориентировано на предоставление научной информации по устойчивому развитию минеральных ресурсов и горнодобывающей отрасли в изучаемом регионе. Результаты исследования заключаются в следующем. 1. Большие данные геонаук, связанные с прогнозированием и оценкой минеральных ресурсов в исследуемом районе, включают данные горных работ, такие как трехмерное геологическое моделирование, интерпретация геофизики, геохимия и моделирование дистанционного зондирования, которые объединены с программным обеспечением GeoCube3.0. Проведены оптимизация глубинных данных и комплексная оценка минеральных ресурсов в районе Луаньчуань (500 км² , глубина – 2,5 км), в том числе 6,5 млн тонн Mo, 1,5 млн т W и 5 млн т Pb-Zn-Ag. 2. Трехмерное геологическое моделирование геологии, месторождений полезных ископаемых и геологоразведочных работ связанно с окружающей средой рудника. Данные разведки и добычи на карьерах месторождений Нанниху – Сандаочжуан – Шанфан и в глубоких руслах месторождений Луотуошань и Сигоу показывают слабую пространственную корреляцию между порфирово-скарновыми месторождениями северо-западного простирания и рудными телами. Разломы северо-восточного простирания обычно представляют собой структуры растяжения или растяжения-кручения, сформированные в пост-металлогенический период и являющиеся путями миграции гидротермального Pb-Zn флюида соответствующего месторождения. Существует риск загрязнения подземных вод в высокогорных зонах добычи Pb-Zn, таких как месторождения Ленгшуй и Байлугоу, контролируемых разломами северо-восточного простирания и разрабатывающихся за пределами месторождений порфирово-скарнового типа Mo (W) в районе Луанчуань. 3. Моделирование минеральных ресурсов, оценка состояния окружающей среды и принятие решений в интеллектуальных цифровых рудниках: трехмерная геологическая модель создается на крупных рудниках и связана с древними горными пещерами, карьерами и глубокими дорожными сооружениями в районах добычи для обеспечения разумной ориентации и устойчивого развития горнодобывающей промышленности. Гиперспектральная база данных используется для построения трехмерных моделей полезных и вредных элементов с целью реализации взаимосвязи минералогии, разведки, добычи и переработки полезных ископаемых для извлечения вредных элементов (As, Sb, Hg и т. д.). Используются изображения Worldview2 с разрешением 0,5 м для определения распределения Fe в сточных водах и шламах важных хвостохранилищ, позволяющие защитить поверхностный сток и загрязнение почвы.

Первые поисково-оценочные гидрогеологические исследования участка минеральных термальных подземных вод, сформированного источником Хульж в аймаке Булган, Монголия, были произведены в 1973 году. С тех пор в течение длительного времени никаких работ не проводилось. Однако в 2020–2021 годах по инициативе губернатора аймака Булган была проведена гидрогеологическая разведка для определения запасов минеральных термальных вод месторождения Хульж. Работы проведены за счет средств государственного бюджета. Впервые сделана оценка запасов минеральных термальных вод месторождения Хульж, которые в соответствии со степенью геолого-гидрогеологической изученности отнесены к категории B. При проведении разведочных работ изучены и детализированы геолого-структурные, гидрогеохимические и гидрогеотермические особенности, предопределившие формирование месторождения минеральных термальных вод.

Цель настоящего исследования заключалась в выявлении основных неотектонических особенностей формирования переуглубленных долин, где происходит локализация пресных подземных вод. Объектом и предметом исследования стало Китойское месторождение питьевых подземных вод, расположенное в переуглубленной долине р. Китой, сложенной констративным аллювием, гидрогеологические и гидрогеохимические условия данного месторождения. Исследование переуглубленной аллювиальной дислокации выполнено на основании анализа работ, осуществленных за период с 1956 по 2020 гг. на Китойском месторождении пресных подземных вод, расположенном на южной оконечности Сибирской платформы в пределах Иркутско-Черемховской равнины. В ходе работы было изучено происхождение дислокации, образованной пересечением волн погружений и опусканий байкальского и саянского направлений, сопровождающихся локализацией подземных вод. Описываемая переуглубленная долина имеет мощность 9–39 м, представлена валуно-гравийно-галечниковым материалом с песчаным заполнителем. Средний коэффициент фильтрации по месторождению равен 122 м/сут., средний коэффициент водопроводимости – 3400 м² /сут., за его пределами показатели уменьшаются. Качественный состав подземных вод удовлетворяет стандартам, но на некоторых участках возможна повышенная минерализация, высокое содержание железа и марганца, обусловленное подтоком подземных вод из нижезалегающих юрских водоносных горизонтов. Авторами выполнено обобщение изменения эффективной мощности водоносного горизонта и анализ благоприятных условий для формирования пресных подземных вод в пределах депрессионной структуры с целью хозяйственно-питьевого водоснабжения населения.

Одна из самых крупных трапповых провинций Сибирские траппы расположена на Восточно-Сибирской платформе. Зона распространения трапповых интрузий, как правило, имеет аномально низкие пластовые давления и естественную трещиноватость, вследствие чего проходка интрузивов сопровождается поглощениями промывочной жидкости вплоть до катастрофических. Участок трапповой интрузии на скважинах Среднеботуобинского месторождения находится в секции эксплуатационной обсадной колонны Ø 174 мм. Базовая конструкция скважин данной секции также включает в себя осинский горизонт, в котором присутствует зона с аномально высоким пластовым давлением, создающая условия, не совместимые с бурением из-за присутствия зон катастрофических поглощений в участке трапповой интрузии. Временные затраты по проходке зон интрузии составляют до 30 % от общего баланса циклов строительства скважин. Вышеизложенная проблематика геологических осложнений в наклонно-направленных скважинах является приоритетной задачей, и методика борьбы с ними представляет собой комплексный подход всех технологий и технических средств, которые обращены к одной цели. Так, для оптимизации циклов строительства скважин и снижения количества осложнений была проведена классификация трапповой интрузии по трем категориям, которая позволила разработать многоуровневый ряд мероприятий по проведению работ в трапповых интрузиях в зависимости от характера поглощений и аварийного времени, потраченного на прохождение данного участка. Была разработана альтернативная конструкция скважин, а также проведены опытно-промышленные испытания по ее применению, которые показали положительный результат по снижению аварийного времени. Основная концепция данной конструкции значительно отличается от принятой базовой конструкции скважин на Среднеботуобинском месторождении. Одной из отличительных особенностей явилось то, что участок трапповой интрузии разделялся от нижнего участка аномально высокого пластового давления осинского горизонта обсадной колонной Ø 245 мм, что позволило разобщить несовместимые зоны бурения. Экономический эффект от применения данной конструкции на скважинах первой категории составил до 10,4 суток или 15 % от всего цикла строительства скважины. На научно-техническом совещании был рассмотрен и оценен эффект от применения альтернативной конструкции на некоторых из кустовых площадок, а также принято решение о тиражировании ее на Среднеботуобинском месторождении. Для остальных категорий скважин был разработан и успешно внедрен комплекс мероприятий по превентивной кольматации поглощающих интервалов в зоне интервала прохождения трапповых интрузий. Следует заметить, что в данный комплекс вошла методика с бурением с наработкой твердой фазы из-за циркуляции в обход системы очистки бурового раствора, что позволило более эффективно проводить кольматацию участка катастрофических поглощений. Для всех категорий скважин были апробированы различные дизайны долот, которые позволили бы проходить участок твердых долеритов трапповой интрузии с минимальным количеством спусков. За последние пять лет бурения технологической командой совместно с производителями долот был подобран и разработан новый тип резцов долот PDC, благодаря чему не только улучшилась износостойкость, но и значительно повысилась скорость бурения как в долеритах трапповой интрузии, так и в вышележащих пластах в секции под эксплуатационную обсадную колонну. Удалось снизить количество спуско-подъемных операций, связанных с ранним износом долота, с пяти до двух и создать экспериментальную основу для поиска возможности бурения всей секции эксплуатационной обсадной колонны в один спуск. С 2019 года ведется подбор элементов рабочей компоновки, который позволил бы сбалансировать и сочетать в себе элементы износостойкости и скорости проходки при бурении различных горных пород, присутствующих в данной секции. В результате введения данного комплекса мероприятий удалось минимизировать возникновение поглощений при прохождении трапповой интрузии на всех кустовых площадках и существенно сократить сроки строительства скважин на Среднеботуобинском месторождении.

Целью данного исследования являлось представление ряда аспектов современной концепции автоматизированного динамического модального управления карьерными беспилотными транспортными средствами в условиях открытых горных работ. В частности, в программно-аппаратный комплекс, входящий в состав глобальной структуры «Умный карьер», заложены условия соответствия формы определенных текущих траекторий (их девиации влево или вправо от номинальной осевой траектории) информационным «траекторным» чирп-сигналам. В ходе исследования были использованы методы вейвлет-преобразований одномерных сигналов, формирующих текущие траектории беспилотных транспортных средств, в формат время-частотных распределений класса Коэна. Схематично рассмотрено формирование текущих траекторий беспилотного транспортного средства при их девиации влево / вправо от номинальной осевой траектории на прямолинейных и искривленных маршрутах. Отмечено, что отслеживание текущих траекторий на карьерных маршрутах осуществляется с учетом характера траекторных сигналов. Сформулировано отличие вводимого в рассмотрение динамического модального управления беспилотного транспортного средства от статического. В подсистемы автономного и внешнего управления введены фрагменты, отображающие 1D-сигналы в вейвлет-среде. При этом в автоматизированной системе управления используются такие элементы аппарата вейвлет-преобразований, как вейвлет-функции Габора, алгоритм вейвлет-поиска соответствия, время-частотные распределения класса Коэна. В результате исследований были сформулированы критерии формирования текущих траекторий системой управления в виде ее реакций на спорадические возмущения, вызванные возникновением на маршруте статических или динамических препятствий. Разработан алгоритм динамического модального управления текущими траекториями. Введено понятие прямых и обратных переходных процессов сигналов девиации траекторий беспилотного транспортного средства. Описана процедура оценки параметров модального регулятора. Разработан алгоритм пересчета матрицы модального регулятора в виде цепочки последовательно реализуемых матричных процедур. В заключение отметим, что на основе проведенных исследований разработана автоматизированная система модального управления процессом девиации текущих траекторий, позволяющая выполнять функции управления динамикой оперативного и безопасного траекторного перемещения беспилотных транспортных средств по карьерным маршрутам в конфликтной среде открытых горных работ.

Целью данного исследования было охарактеризовать первые находки угленосных глин и углей в донных отложениях Южного Байкала и провести их сопоставление с угленосными наземными отложениями Танхойского поля. Сравнительный анализ литологического состава и цвета донных отложений и наземных разрезов, а также содержание органического углерода и палинологический анализ позволили провести их корреляцию. На 900-метровой глубине озера авторами было обнаружено залегание угленосной толщи в in situ (st56), после чего проведена их стратиграфическая корреляция с наземной частью угленосной танхойской свиты. Обнаруженные обломки углей в донных отложениях практически по всей линии распространения Танхойского поля, особенно угли в коренном залегании на подводном склоне южной котловины на глубинах озера до 1300 м, доказывают распространение угленосной области танхойской свиты в подводной части озера на протяжении всего склона (5–15 км от берега) и подтверждают площадь распространения Танхойского палеоозера на значительной области контура современного Южного Байкала. Находки угленосной толщи на этих, а также разных поддоных глубинах, то есть при различных условиях по давлению и температуре, позволяют предположить, что сами угли и угленосные аргиллиты могут являться объектом генерации вторично-микробного метана. Это необходимо учитывать при поисках скоплений газовых углеводородов и газовых гидратов, а также в оценках цикла метана в озере Байкал.

Целью данного исследования являлось изучение газодинамических характеристик глубоких горизонтов шахтного поля трубки «Мир» для обеспечения промышленной безопасности при строительстве и возобновлении добычи на месторождении. В основу работы легли проведенные при бурении поинтервальные натурные эксперименты, а также последующее изучение керна. Изучение основных газодинамических параметров глубоких горизонтов месторождения выполнено при бурении опытных скважин, по которым произведено поинтервальное определение расходов пластовых газов с применением пакерных установок и комплексного оборудования для исследования, отбор проб газов для определения их химического состава, также был выполнен газовый каротаж. В результате проведенных работ была сформирована газодинамическая характеристика толбачанской свиты в пределах шахтного поля трубки «Мир». Выделены интервалы коллекторов, определен характер их флюидонасыщения. Уточнен химический состав пластовых газов, изучен характер и интенсивность газовыделения – как при бурении, так и при проведении поинтервальных испытаний. Итогом проведенных исследований явилось выделение зон, отличных по флюидопроявлениям, а также сопоставление рассматриваемого месторождения с изученным ранее месторождением трубка «Интернациональная». Итоги проведенных работ будут являться основой для выполнения проектных прогнозных расчетов, а также принятия основных проектных решений при строительстве капитальных горных выработок, особенно в части опережающей дегазации горного массива. Учет выделенных в пределах толбачанской свиты зон, отличных по характеру флюидонасыщения, позволит учесть и минимизировать возможные негативные факторы.

Цель данной работы заключалась в иллюстрации проявления сигнала вызванной поляризации в сигнале переходного процесса для многоразносных осевых электрических установок в зависимости от разноса и размеров источника на разных глубинах погружения установки для условий акватории с глубиной моря до 100 м. В ходе исследования использовалось решение прямой задачи неустановившегося электромагнитного поля для проводящих поляризующихся сред с описанием дисперсии удельного электрического сопротивления формулой Коула – Коула. Было проанализировано изменение сигнала переходного процесса ΔU(t), конечной разности сигнала переходного процесса Δ2U(t) и трансформанты P1(t) – отношения Δ2U(t) к ΔU(t) – в зависимости от размеров многоразносной установки. В ходе исследования использовались установки с длиной источника – горизонтальной заземленной электрической линии AB – от 50 до 500 м, а также длиной приемников – трехэлектродных электрических линий MON – от 50 до 500 м и расстоянием между центрами источника и приемника (разносом), кратным длине источника: (3/2)·AB, 2·AB, (5/2)·AB, 3·AB, (7/2)·AB, 4·AB, (9/2)·AB, 5·AB. Сравнивались сигналы от проводящей и проводящей поляризующейся модели. Многоразносная установка находилась внутри проводящей среды с проводящим поляризующимся основанием. Проводящая среда ассоциировалась с толщей морской воды в шельфовых областях с глубинами моря до 100 м. Проводящее поляризующееся основание представляло собой геологическую среду (землю), перекрытую слоем воды. Выполненные в результате проведенных работ расчеты показывают проявление различных составляющих переходного процесса, связанных со становлением электромагнитного поля и с проявлением низкочастотной дисперсии электромагнитных свойств земли, вызванной как гальваническим, так и вихревым током. Эти составляющие по-разному проявляются на многоразносных установках на разных глубинах погружения. Таким образом, можно утверждать, что составляющие переходного процесса, связанные со становлением электромагнитного поля и с гальванически и индукционно вызванной поляризацией, по-разному проявляются на многоразносных установках разных размеров, погруженных на разную глубину. Вызванная поляризация для условий акваторий проявляется двояко, так как она связана и с гальваническим, и с вихревым током. Ранее при практических измерениях проявление индукционно вызванной поляризации рассматривалось как проявление помех, но этот сигнал моделируемый и его можно рассматривать как информацию о вызванной поляризации. Фактором, влияющим на характер проявления сигнала вызванной поляризации в сигнале переходного процесса, является высота установки над дном Δh и разнос r. Δh – это расстояние между установкой и дном моря (поляризующимся основанием модели); r – расстояние между центрами источника и измерителя (трехэлектродной измерительной линии). В зависимости от высоты установки и разноса сигнал вызванной поляризации в трансформанте P1(t) может проявляться в виде как восходящей ветви на поздних временах, так и нисходящей ветви, переходящей в отрицательные значения P1.

Проблема переработки песков полиминеральных россыпных месторождений Дальневосточного региона представляет собой сложную техническую и технологическую задачу. Отмечено преобладание высокоглинистых россыпей с повышенным содержанием ценных компонентов мелких и тонких фракций, при этом содержание мелкого золота фракции размером менее 0,5 мм на некоторых объектах достигает более 90 % с преобладанием большей частью фракций размером менее 0,3 мм. Подтверждена необходимость усовершенствования технологий и технических средств для переработки высокоглинистых песков россыпей с повышенным содержанием тонкодисперсных и наноразмерных частиц ценных компонентов. В связи с этим целью данного исследования является обоснование подходов к построению феноменологической модели переработки высокоглинистых песков россыпей гравитационными методами для обеспечения сохранности кристаллов и снижения потерь ценных компонентов при сниженной энергоемкости. На основе предложенной экспоненциальной зависимости изменения удельной межфазной поверхности минеральных частиц от термодинамического потенциала системы установлено, что определяющую роль в процессе микродезинтеграции минеральных частиц в условиях турбулизации, инициируемой падающей струей на плоскую поверхность кавитационного реактора, играет взаимозависимость скорости истечения и расхода гидросмеси в условиях увеличения времени воздействия. В результате расчетов установлен рост удельной межфазной поверхности частиц в интервалах 1,8–3,3 раза в зависимости от регулирования расхода гидросмеси, плотности гидросмеси и времени инициирования. Представленные математические зависимости позволят управлять процессом при проведении испытаний кавитационного реактора, оценить качество и характер работы установки, а также отрегулировать и внести необходимые изменения в конструкцию. Предложена общая схема переработки россыпей с использованием ряда инновационных установок нового типа, в том числе на основе сочетания турбулентности и кавитации при низкой энергоемкости. Воздействие на гидросмеси высокоглинистых песков гидродинамических эффектов, инициируемых турбулентными эффектами и кавитацией, способно обеспечить надежность микродезинтеграции-диспергирования, обеспечив существенное снижение технологических потерь ценных компонентов. Результаты данной работы могут быть использованы для дальнейшего развития теоретических подходов к описанию кавитационных процессов, моделируемых в предлагаемых установках.

Целью проведенных исследований являлось изучение закономерностей формирования осыпей и оценка их влияния на самозарастания нарушенных земель после отработки месторождений строительного камня. Авторами были изучены процессы природного образования осыпей, определена их слоистость и гравитационная сортировка, установлены факторы, обуславливающие процесс обрушения уступов. При помощи моделирования процесса осыпеобразования установлена зависимость дальности разлета породы от высоты уступов, углов их откоса, а также от массы отдельных кусков. Установлены углы откоса уступа с наибольшим и с наименьшим разлетом породы. Моделирование показало влияние углов откоса уступа и параметров осыпи, образовавшейся у подножия уступов, на дальность разлета обломков. Выделены три ярко выраженные стадии формирования осыпей у подножия уступов, определены углы, при которых происходит переход от одной стадии осыпеобразования к другой. Даны рекомендации по улучшению условий самозарастания и минимизации негативного фактора осыпеобразования. Для формирования слоя рыхлых отложений на горизонтальных площадках уступов предлагается использовать не привезенную техногенную смесь или потенциально плодородные грунты, а породы из осыпи, что резко сокращает затраты на рекультивацию. С целью повышения интенсивности самозарастания бортов карьеров рекомендуется увеличивать высоту уступов и ширину берм без изменения проектного угла откоса борта карьера. Для снижения негативного влияния осыпеобразования на процесс восстановления растительности на бортах у подножия уступов предлагается формировать траншею для сбора осыпающихся пород или камнезащитный вал.

Авторами рассматривается новая технология вскрытия подледниковых водоемов, обеспечивающая экологическую чистоту проведения геолого-разведочных работ, в основу которой заложены результаты первых вскрытий подледникового озера Восток в Антарктиде (февраль 2012 года и январь 2015 года). Первоочередной целью дальнейших исследований подледникового озера Восток является взятие чистых проб озерной воды и донных отложений, для этого необходимо прямое проникновение в озеро. Существует ряд условий, без соблюдения которых невозможно дальнейшее проведение исследований озера с использованием скважины чистого доступа на буровом комплексе «Восток». В статье обобщены главные результаты, в том числе технологические и технические решения, которые защищены патентом Российской Федерации. Подробно рассмотрено новое устройство для бурения плавлением с одновременным расширением ледовой скважины. Данное устройство объединяет два технологических процесса: бурение – за счет контактного плавления, а также увеличение диаметра скважины – за счет создания вихревого потока постоянно подогреваемого теплоносителя в призабойной зоне. Тепловой способ разрушения льда обеспечивает экологическую чистоту процесса вскрытия подледниковых водоемов и является приоритетным методом, выгодно отличающимся от существующих. Устройство получило название «тепловой буровой снаряд-расширитель». Во время сезонных работ 64-й Российской Антарктической экспедиции были проведены стендовые испытания такого устройства ТБСР 132/400, результаты которых подтвердили, что оно способно обеспечить бурение диаметром 132 мм с одновременным расширением до 400 мм.