三維數字地質模型在礦區水文地質評價中的應用

孫 慧 軍

(山西省煤炭地質水文勘查研究院,山西 太原　030006)

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三維數字地質模型在礦區水文地質評價中的應用

孫 慧 軍

(山西省煤炭地質水文勘查研究院,山西 太原030006)

介紹了礦區水文地質數據的提取方式，根據礦區的水文地質特征，構建了三維數字地質模型，并闡述了該模型在礦區水文地質評價中的應用，確保了礦區生產作業的順利開展。

礦區，水文地質，三維數字地質模型，地質評價

市場經濟體制的不斷改革，對于煤礦整體的生產能力提出了更高的要求，需要企業及時地調整自身的戰略部署，最大限度地保證礦區生產活動的順利開展。結合現階段煤礦生產的實際發展現狀，可知做好礦區的水文地質評價對于煤礦的安全生產具有重要的現實參考意義，可以為企業帶來更多的經濟效益。在信息化技術手段的支持下，可以構建出可靠的三維數字地質模型，豐富礦區水文地質評價內容，提高礦區整體的生產作業工作效率，實現現代化煤礦企業的更多發展目標。

1　礦區水文地質數據的提取

完善礦區水文地質評價體系，需要采取有效的技術手段提取相關的水文地質數據，為后續研究工作的順利開展奠定堅實的基礎。一般情況下，采用鉆探或者物理探測的方法提取水文地質數據，并結合相關的地質資料對礦區的地層的含水性、斷層等進行必要地了解。在可靠的三維數字地質模型的支持下，有關礦區水文地質數據的管理可以通過模型中的外接數據庫進行存儲，并在軟件系統里構建出功能強大的數據中心和圖形編譯系統，利用某些功能鍵對這些數據信息進行及時有效地瀏覽。同時，三維數字地質模型中記錄的數據可以依據標高對生產勘探輪廓清晰的豎直剖面。這種剖面可以滿足使用者的地質編譯、數據查詢及核對等方面的具體要求。基礎數據收集的過程中主要利用的是Excel表格。除此之外，在對地質勘探數據進行統一收集整理的過程中，可以發揮3DMine軟件的優勢進行數據的實時存儲。這些工作的順利完成，保證了三維空間與地質數據的有效結合，增強了數據分析的準確性和真實性。

2　礦區水文地質特征

很多礦區實際生產中容易受到地下水的影響，客觀地決定了做好水文地質分析工作的必要性。目前礦區的地下水類型主要包括碳酸鹽石裂隙巖溶水和碳酸巖承壓裂隙水。前者巖組含水層主要在其中溶蝕裂隙中流動，中等富水等級實際作用效果明顯。同時，該巖組含水層包括了茅口組及重要的二疊系統下的棲霞組；后者的地下水貯存于該巖組的巖溶裂隙中，中等富水等級的作用效果突出，相關的巖組含水層主要位于石炭系擺佐組，水文特征明顯。

3　三維數字地質模型在礦區水文地質評價的構建分析

由于礦區水文地質條件復雜，需要充分地發揮三維數字地質模型的優勢，增強礦區的水文地質評價工作質量，為礦區的安全生產活動開展提供可靠的保障。在構建三維數字地質模型時，主要采用的建模技術是3DMine。這種建模技術的應用范圍廣，適用性強，可以結合礦區水文地質的實際概況進行建模，并對其中的水文特征進行全面地分析，從根本上保證了礦區水文地質評價的科學合理性。

在3DMine建模技術的作用下，運用控制線及對應的分區線相互融合的方法，可以對礦區的任何物體的剖面進行地質模型構建，從而為實際問題的有效解決提供可靠的參考依據。在模型構建的過程中，不同模型之間的交、并、差運算方式可以選擇布爾運算，并利用相關的函數分析模塊增強數據處理的準確性，確保所有的運算結果能夠達到礦區水文地質評價的實際要求。同時，三維可視化模型包含著各種豐富的半變異函數，可以對某些參數的調整進行深入地分析，簡化了地質學問題處理過程中的工作流程，數據信息的處理效率更加高效。同時，利用三維數字地質模型搜集數據信息的過程中，需要參考礦區的探礦鉆孔、水文地質鉆孔等方面的重要資料，促使巷道位置上方的水文地質觀測鉆孔及相關的剖面可以在地質模型構建中體現出來，形成功能更加強大的三維地質與水文地質相結合的地質模型，提高模型使用中處理實際問題的工作效率。

4　三維數字地質模型在礦區水文地質評價中的運用

在礦區水文地質評價的過程中，為了使最終的評價效果能夠達到礦區生產作業的實際要求，需要充分地發揮三維數字地質模型的優勢。最大限度地完善水文地質的評價體系，在保證礦區作業人員安全工作的同時增加煤礦企業整體的經濟效益。三維數字地質模型在礦區水文地質評價中運用時，相關的技術人員需要對礦區地層的結構特點、水文特性等進行深入地了解，確保三維數字地質模型使用時可以與礦區的實際作業環境相吻合，進而為各種實際問題的有效解決提供可靠的參考依據。

當施工巷道穿過礦區的棲霞組時，其中的涌水量相對較大。由于礦區不同地段的地下水上升的水位有所差異，某些區域容易出現大規模涌水的現象，加大了這些區域涌泥量問題產生的概率。對于高臺組的巷道施工必須增強專業設備的安全性能，主要在于這些施工中的硬質巖較多，加大了施工難度。當礦區巷道周圍的巖層較薄時，實際的隔水效果相對較差，容易帶來大量的涌水。同時，對于礦區巖層結構不穩定的區域，當其中的巷道頂板穩定性受到較大的威脅時，也會對煤礦后續的生產活動開展帶來較大的威脅。因此，運用三維數字地質模型時可以將不同的數據信息輸入到地質模型中，以便這些模型在實際的應用中可以快速地解決巷道的涌水問題，減少突發性涌水帶來的影響。

將礦區二疊系棲霞組的信息輸入到信息化網絡中，可以構建出不同厚度地層的可視化三維數字地質模型，并對礦區的各種接觸面進行有效地分析，從而對巷道底板的安全性能進行綜合地評估，確定某些突發性涌水可能影響的礦區生產作業區域，方便了技術人員在較短的時間內完成預防災害事故的緊急方案的制定，給煤礦生產作業的順利開展帶來了重要的參考信息。同時，在運用三維數字地質模型的過程中，不同斷層對于礦區巷道結構的穩定影響程度也可以通過這種模型進行必要地分析，從而避免了巷道底板涌水事故的發生，加快了煤礦企業現代化建設步伐。

5　結語

礦區水文地質評價能否達到實際的作用效果，依賴于可靠的三維數字地質模型。這種模型包含的內容非常豐富，使用中可以對礦區水文地質的整體概況進行綜合地評估，確保了礦區生產作業的順利開展。在構建三維數字地質模型的過程中，技術人員需要充分地考慮各方面的影響因素，最大限度地發揮出參考模型的實際作用。三維數字地質模型的有效使用，可以對礦區的水文地質特性進行系統的闡述，降低安全事故發生的幾率。

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On application of three-dimension digital geological model in hydrological evaluation of mining areas

Sun Huijun

(ShanxiCoalGeologicalandHydrologicalSurveyInstitute,Taiyuan030006,China)

The paper introduces the extracting approaches of the hydrological data in the mining areas, sets up the three-dimension digital geological model according to the hydrological features of the mining areas, and illustrates the application of the model in the hydrological evaluation of the areas, so as to ensure the smooth development of the mining production.

mining area, hydrology and geology, three-dimension digital geological model, geological evaluation

1009-6825(2016)23-0086-02

2016-06-06

孫慧軍(1989- )，男，助理工程師

P642

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