新矿集团安徽金黄庄矿业有限公司 安徽宿州 235200
摘要：三维地质建模作为煤矿地质研究的一种工具，目前主要依靠地质勘探钻孔资料、三维地震勘探数据、以及各类巷道和工程孔实见数据构建基础数据库。复杂地质条件下应用三维地质建模，从局部小块段范围内构造形态、沉积相均一，分析地层产状要素线性变化规律，在实践中逐渐将三维地质建模与基础地质工作交互结合，及时动态更新数据库，有效降低误差范围，具有较强实用性。
一、概述
金黄庄井田位于孙庄背斜南端。井田南部背斜枢纽下凹，形成一鞍状构造。自第10勘探线以南，背斜轴转为北西向。井田内地层总体走向近南北，倾向西，倾角较平缓，一般为10～25°，近背斜轴部地层倾角变缓为5°左右。
井田处于一不完整的背斜构造，即孙庄背斜。中生代以来三次构造运动在本区表现强烈，印支期主要构成本区古生代及其以前地层的褶皱；燕山期除了使地层的褶皱作用继续加强外，主要表现为与郯庐断裂大致平行的一系列NNE向的左旋压剪性断层的活动；喜马拉雅运动主要表现为地壳的伸展运动，沿着东西向和北东向等断裂形成一些地堑盆地，同时使一些印支、燕山期形成的压性断裂的上盘下滑而向张性转化。
图2 金黄庄井田一采区7102工作面推采揭露断层分布
金黄庄井田主要受区域内后期构造运动影响。井田构造及其发育程度往往是控制煤层赋存状态的重要因素。井田主体为孙庄背斜南端的西翼，断裂构造较发育，主要分布在井田东部和南部。断层因喜山期向张性转化，使地层赋存状态进一步复杂化。特别是勘探阶段难以发现的小断层，往往是造成煤体局部破坏，瓦斯相对富集，进而成为诱发矿井顶板、瓦斯、水害等灾害因素的主要根源。同时在局部地应力及采动应力的综合作用下，煤层开采影响范围内还有可能诱发灾害滞后发生。
二、井田内-800m水平一采区煤层赋存特点
（一）开采范围内褶曲、断层多，使煤层在倾斜和走向方向无稳定的连续性，从宏观上看变化很大，但从局部上看还是比较有规律，受井田东部边界断裂构造发育影响，断层性质基本类似。
（二）煤层不连续，受沉积环境和断层、褶曲共同影响，存在无煤带或煤厚变薄，减少可采面积所占比例。煤层倾角变化大，在小块段之内倾角可以从缓倾变化到倾斜、倒转。
三、一采区7102工作面构造发育情况
7102工作面整体为单斜构造，沿工作面倾斜方向地层倾角平均16°。实际揭露断层171条，正断层170条，逆断层1条，其中落差大于1.5m的断层有45条，多数断层走向均与地层走向斜交，倾向W、NW，落差0.5-4m。多数断层揭露之后，与推采方向斜交向上部延展，工作面范围内煤层受到小型断层、褶曲构造牵引影响造成厚度变化大。
三维地震勘探DF13断层于工作面中部揭露，落差0～9m，倾角70°，倾向274°，推测在工作面内由SW至NE方向延伸，推测延伸长度162米，断层实际延展总长度290米，落差2.0-4.0米，根据物探资料和实际采掘活动揭露数据分析，DF13物探断层与F2断层性质基本接近，为F2大断层附近伴生断层。该断层极大程度上制约工作面正常推采，同时给顶板管理带来很大难度。
四、三维地震反演技术应用简介
（一）系统简介
三维地震勘探提供了能反映地质体时空变化的三维数据体，把地震反演技术应用于矿山地质工作，利用数据体可以提取垂直剖面、时间切片和立体数据，以满足解释工作的需要。三维地震动态解释系统是集合钻孔资料、井巷资料和地震资料的综合分析系统，因此要精确分析预测采掘前方地质情况就要求资料的完整连续性。三维地震数据动态解释系统软件（以下简称三维地震解释系统）自2016年在金黄庄煤矿应用，在应用以来已做到随时更新系统库，达到完善基础资料的目的。
（二）初期应用简介
三维地震解释系统中垂直于构造走向的剖面称为主测线剖面，通常表示为Inline方向；与主测线剖面相垂直的为联络测线剖面，通常表示为Crossline方向；三维地震解释系统中地震切片分为水平切片、沿层切片两种。
图3 7102工作面实测剖面图
矿井地质技术人员根据钻孔、井巷工程、回采过程中的见煤资料计算速度场，对速度场实时动态刷新，在此基础上，主要应用Inline方向主测线剖面和沿层切片2种技术手段，通过系统分析出的地质成果，判定前方煤层底板变化情况和地质构造情况，向采煤单位提出地质预报并指导其生产。通过刷新后的速度场资料分析，反算煤层底板界面变化数据与实际基本接近，其中分析断点最小位置误差±3m，信息数据在局部块段利用率效果显著。
（三）系统解释中断点数据及异常区分析
根据不同地质体反射波变化不同特点，同时结合矿井一采区应用情况分析，不同范围内采取地震波的形式，揭露小型断层时波形相应发生变化：底板波缺失或紊乱；目的层较两侧起伏变化大，实际反映为低角度中小型断层；顶底板波形完整或轻微错断。通过上述现象，可实现准确判断煤层底板变化。
通过以上的三维地质建模方法，分析工作面前方煤层赋存、断层构造情况，达到立体化、多方位观察效果，达到数据综合运用目的。
上述实例中，所采用都是一些在绘图建模工作中常用的技术方法和基本绘图技能，但正因为技术方法和过程并不复杂，使这种适合本井田开采范围内局部块段地质分析预测具有较强的实用性，可以应用到日常工作中并解决常规方法难以解决的技术难题。
论文作者:张灿存
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
标签：断层论文; 井田论文; 煤层论文; 工作面论文; 地质论文; 地层论文; 倾角论文; 《基层建设》2019年第3期论文;