应用GIS空间分析技术解决煤矿地质勘察问题

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论文摘要

  1.引言

  煤炭是我国的主要能源之一,煤炭资源构成仍占主导地位,但吉林省属于煤炭资源缺乏省份,煤炭自给率不足50%,需要从其他省份调入大量煤炭资源来补充能源的不足。

  按照吉林省经济发展规划预测,预计到2015年全省煤炭供给量达到4500万吨,而实际需求量为1.0亿吨,缺口为5500万吨,供需矛盾突出。随着吉林省经济社会发展步伐的加快,煤炭需求紧张问题将会继续加剧。因此准确定位煤矿地下地质体,精准确定矿体边界成为吉林省煤矿开采中的工作重点。

  GIS技术既可以处理属性数据又可以处理空间数据,它对空间数据和属性数据的处理和分析能力,使其成为解决工程地质勘察问题的一种全新的技术手段。本文吉林省长岭煤矿为研究区,应用GIS空间分析技术解决煤矿开采过程中存在的问题。

  2.研究区概况

  研究区属温带季风气候区,多年平均降水量为712.1mm,年平均气温为5.5℃,年平均蒸发量为1269.7mm,无霜期138天,≥10℃积温2880℃,最大冻土深度为1.60m。长岭煤矿属于小型矿井,矿区面积1.16km?,资源储量为1874kt,可采储量1423.5kt,采用地下开采的方式。矿井服务年限10.5a。成煤盆地为一向斜构造,矿区位于向斜的南东翼,为一倾向北西的单斜构造,走向50o,倾向320o,倾角10o~20o。矿区构造复杂程度为简单类型。

  2.1 水文地质
  第四系冲积砂砾石孔隙水含水层主要分布于河床两侧,由砂砾石组成。基岩风化裂隙水含水层分布于全矿区砂砾岩和风化火山碎屑岩为主风化带中。砾岩、砂岩孔隙裂隙水含水层分布于矿区西部,本矿井开采的7个煤层赋存于该组,经开采证明该含水层属于弱富水。

  2.2 地层岩性
  矿区内揭露的主要含煤岩系有侏罗系西山坪组和白垩系长财组;侏罗系西山坪组与白垩系长财组呈平行不整合接触。侏罗系上统西山坪组底部岩性为灰绿色、黄绿色角岩砾岩,地层平均厚度30.15m。

  中部为灰色、灰黑色泥岩,沙质泥岩,凝灰岩,含可采煤层2层;地层平均厚度100.06m。

  上部为灰白色粗砂岩、细砂岩夹炭质泥岩,含煤2层;地层平均厚度180m。该组在矿区内地表没有出露,地层倾向东,倾角7o~26o。

  白垩系下统长财组下部岩性为灰褐色砂砾岩、砂岩夹炭质泥岩,平均厚度70m。中部为灰白色粗砂岩夹砂砾岩、炭质泥岩,地层平均厚度205m。上部为灰白色粗砂岩,细砂岩,含煤1层,为局部可采煤层,局部厚度1.04m。地层厚度110m。地层厚度123.40m。

  地层倾向东,倾角10o~30o。该组为矿区含煤地层,平均厚度约385m,该组与下伏地层呈平行不整合接触。

  3.GIS技术的应用

  3.1 三维地质勘察模型建立
  工程地质勘察指的是利用物理勘探、试验及检测等方法对待测地区的环境特点、地形地貌、岩土性质等进行调查、分析,从中获取定量或定性的指标,同时利用文字报告,表格或图形进行反应。本次研究勘察的对象包括矿区、钻孔、地层三类。勘察的矿区地下空间是由很多地层组成,把地质成因、岩土性能、地质年代等特征利用GIS空间分析模块抽象的表达出来,以便更好确定矿床地体质边界。具体建立过程如图1所示。【图1】
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  3.2 空间分析
  通过GIS技术对各种格式的数据录入、批量导入对地层统计结果进行报表输出,能够生成包括工程勘察报告中所需的柱状图、统计图、剖面图等一系列专业图件。针对研究的地质体层状特性,提供基于钻孔数据、剖面数据及等值线图等多源数据利用GIS空间分析模块生成三维空间模型,分析确定岩体及其矿床体边界。如图2所示。【图2.略】

  3.3 结果分析
  通过GIS技术对目前矿区现状的分析可以确定开拓方式为片盘斜井,开采长财组煤层、西山坪组煤层,两组含煤地层垂距254~300m。准采标高+546~+80m。根据GIS模型确定开拓布置准采范围作为矿区范围,开采标高确定为+510~+80m。

  4.结论

  随着工程地质勘察工作的不断发展深入,工程建设规模越来越大,工程地质勘查深度及广度的不断拓展,GIS技术成为一种方便快捷的勘查信息交流手段,它可以更为有效和直观的反映勘察地质状况,增强对地质勘查过程中对对地质环境的感性认识。提高矿产储量估算的精准性智,提高了工作效率。因此,应用GIS技术对地质体进行勘察与探讨具有重大的深远意义。

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