三维制图在煤田地质工作中的实践

[摘 要]本文主要分析了煤田地质工作的地层划分和主要内容,阐述了在当前形势下,二维制图在煤田地质工作中的局限性,针对三维制图特点及软件进行研究.笔者通过研究,总结和归纳自身多年工作经验,对三维制图在煤田地质工作中的实践应用进行探究.希望通过本文的分析能帮助广大地质采矿工作者提高煤田地质工作的水平和质量,能更好地应对工作中存在的问题.

[关 键 词]三维制图煤田地质地层煤层

[中图分类号]P641.4+61[文献码]B[文章编号]1000-405X（2015）-3-192-1

煤田大多都是盆地形态,在同一个煤田中,有连续的煤系,也有在形变之后经过一定时间的剥蚀而形成的不连续煤系.一般根据煤系不同的出露情况将煤田分为暴露式煤田、半暴露式煤田和隐伏煤田.我国大青山石拐子煤田的煤系出露良好,属于暴露式煤田；开滦煤田仅出露下伏岩系,能圈出其部分边界的煤田,属于半暴露式煤田；而位于苏北地区的部分煤田大部分煤系都被掩盖了,无法确定煤田边界,被称为隐伏煤田.经过地壳的长期运动,许多煤层都发生了较大变化,极其复杂,各地区之间地质煤层的情况差别都较大.传统的二维地质图件已经不能充分利用现有资料,准确的反映地层及煤层的真实情况,而三维制图却能够通过对整个地区进行面、线、点细致入微的观察和分析解决这些问题,保证了地层和煤层情况的准确反映.本文将结合某地区煤田地质工作中应用三维制图的情况,对三维制图在煤田地质工作中的实践进行分析.

1煤田地质工作

1.1地层划分

某地区地域面积十分辽阔,属于多山地区,早在侏罗纪时期开始就是其成煤时期,成煤之后经历过较多的造山运动,造成煤层变化十分复杂,也因此地层发育非常齐全,出露较多.根据国家出台的《全国岩石地层划分》,该地区已经被划分出5个Ⅰ级区,8个Ⅱ级区,12个Ⅲ地区,并且在此基础上又进行了详细划分,共有47个Ⅳ级区.

1.2主要内容

煤田地质工作可以分为两大部分的主要内容,一是采集野外的原始资料；二是整理和分析室内资料,并做出文字报告.其中野外原始资料的采集主要包括填图、槽探、钻孔、剖面、巷道等.填图的单元是面,要对地层进行细致划分,寻找出露,在一定条件下还能进行产状量取,最终将其表现为一个平面；槽探的单元是线,挖槽探的地点应该在煤层及地层的露头点或其附近,一般情况下槽探在垂直于地层的线上,最终将其表现为一条线,并根据槽探情况绘制素描图；钻孔的单元是点,可以利用钻孔资料推断在一定深度条件下地层的变化情况,最终将其表现为一个点；剖面是垂直于地层的一条线,许多特点都与槽探相似,但不同点在于剖面没有纵深,仅出现在地表；巷道是根据煤层变化和开采需要而形成的具有纵深的立体的一条线.

1.3二维制图已不能满足煤田地质工作的需要

二维图件不能将所有的资料都集中在图纸上,内容较为单一.如果地质图仅显示一个平面,就只能将地表资料显示出来,而且柱状图也只能显示一个纵深点,剖面线仅能反映出一个横切面,都无法将煤田地质资料进行全面的展示.例如剖面线的二维图件只能显示一条剖面线上的钻孔（如图1）,无法利用相邻钻孔的资料进行参考,不能表现出地层相关联性.并且利用图1计算储量时,计算方法的偏差也较大,不能保证结果的准确性.

2三维制图在煤田地质工作中的实践

2.1三维制图的特点

三维制图软件可以对一个物体进行全方位编辑.在制作煤田地质剖面图时,可以充分利用周边剖面及钻孔资料,甚至考虑到周边环境对煤田地质工作的影响,用三维制图制作一张完整的图件,然后在三维图中切下一个剖面,更加真实的反映出地层和煤层的情况.并且,也可以在进行储量计算时考虑到周边钻孔对其造成的影响,在充分了解地层构造的条件下利用煤层的平均厚度及相应的地质模型,根据平面图计算储量.三维制图的最大特点是可以将所有的地质数据都集中到一张整图上,对地层及煤层变化情况做整体研究分析工作并直接排除干扰因子.例如,可以将填图、槽探、钻孔、剖面、巷道等数据都集中到三维图件上,限定干扰因素的影响范围,然后进行储量计算.

2.2三维制图软件

目前被广泛应用于煤田地质工作中的三维制图软件是PetrelTM软件,该软件是基于Windows平台上的三维可视化建模软件,具有高精度、确定性、随机性、先进性、科学性等特点,在国际上占据主导地位.PetrelTM软件拥有多种先进技术,例如三维网格化技术、构造建模技术、沉积相模型建立技术、三维计算机可视化技术、三维计算机虚拟现实技术、岩石物理建模技术等.另外,同样被媒体地质工作广泛应用的还有GeoSec3D地质解释软件,是一个集三维地质可视化、模型、平衡和恢复于一体的完整系统,能利用地表地质、钻井、地震等资料形成三维地质解释成果,并利用其恢复技术对各项资料进行分析和检验.其主要功能有：可以根据三维制图建立出可视化模型,根据模型快速输出地质剖面图、平切面图、钻孔柱状图等二维地质图；具有全功能地质数据库系统,可涵盖地质、勘探、试验等资料；能快速实现任意二维工作面并形成独立工作界面,随时进行切换、定位、复制、粘贴,在对图形进行修改时,结果能自动反映在三维图件中；精准计算地质面积、体积,分析统计地质体之间的空间位置关系等.

三维制图是一项非常实用简便的技术,只要对野外地质资料进行采集之后,根据各地区不同的情况利用建模软件建立相对应的数学模型,然后计算机就能按照数学曲线进行绘图工作,通过渲染技术形成立体图形.

3结束语

综上所述,二维制图在煤田地质工作中存在一些问题,如展现内容较为单一、储量计算不够准确等,这些问题严重制约着煤田地质工作的顺利开展,必须要利用更加先进的技术手段,才能提高煤田地质工作的质量.三维制图在煤田地质工作中的实践表明,我国现有技术也能将复杂地区的煤炭资源赋存情况做到较为全面的了解,统计出我国煤田资源量的变化情况,具有直观、宏观、精准、快速等特点.因此,三维制图在煤田地质工作中具有较好的应用前景.