卫星图像软件在判断矿井地质构造中的应用＊

杨永辰 曾 康 尹 博 王 强

（1.河北工程大学，河北省邯郸市，056038；2.内蒙古工业大学，内蒙古自治区包头市，014000）

卫星图像软件在判断矿井地质构造中的应用＊

杨永辰1曾 康1尹 博2王 强1

（1.河北工程大学，河北省邯郸市，056038；2.内蒙古工业大学，内蒙古自治区包头市，014000）

以北京长沟峪煤矿为背景，根据矿井的地质报告，指出地质构造与地表形态存在的关联。大致判断出京西煤田向斜、背斜构造及大型断裂构造与地表的关系。并利用卫星图像软件谷歌地球（Google Earth）得到的图像对矿区井田范围内的相关地质构造进行分析，并进行井上下对比。以此作为判断井下地质条件的依据，为判明葫芦棚区煤层赋存状况提供帮助。

谷歌地球 卫星图像软件 长沟峪煤矿 地质构造 判断

以长沟峪煤矿为背景，对长沟峪矿及京西煤田的整体地质构造、地质形态、煤系煤层特征等相关情况进行考察。利用谷歌地球（Google Earth）卫星图像软件协助地质技术人员分析井下地质构造的形态及构造的性质特点，为缺乏地质勘探资料的长沟峪矿解决地质构造预测与识别方面提供了新手段，解决了地质工程技术人员实地勘察劳动强度大的问题。

1 矿井地质构造特征

京西煤田所处的大地构造位置从地质力学的观点看，属祁吕贺山字型构造体系东翼反射弧内；从板块构造的观点看，处于华北板块东北缘，属弧内断陷造山带的一部分。京西煤田的晚古生代含煤岩系属华北聚煤盆地的一部分，印支运动后形成了一个独立的中生代含煤岩系。煤田的原始沉积方向为东西向，由于后期印支、燕山、喜山三大造山运动的改造，京西煤田形成了现在的构造框架。京西煤田的构造框架主要由沿河域—燕家台断裂、百花山向斜、髫髻山－庙安岭向斜、九龙山向斜、石景山向斜、北岭向斜及八宝山断层组成。

长沟峪井田位于北岭向斜压性帚状旋扭构造南端，其构造特征以褶皱为主，断层次之。北岭向斜为井田内一级构造单元，超岭向斜为二级构造单元，长沟峪向斜、老窑沟背斜、花港背斜、硐儿沟平移断层、西安正断层和罗圈椅断层为三级构造单元。如图1所示。

图1 长沟峪井田构造示意图

根据矿井的地质报告和相关资料，矿井的某些地质构造与地表形态存在很大的关联。其主要关系为：构造对岩层的破坏必然在地貌中有所显现；根据矿方多年的生产经验，背斜轴部往往显现于山谷之中，向斜轴部显现于山脊之上；构造运动对岩体造成较为严重影响的部位往往形成沟壑，岩体的运移形式主要表现为风化、剥蚀和冲刷，块体较小时容易产生上述表现形式；岩体硬度以及其溶水性能的强弱对地貌形状也具有一定影响。根据上述特点，大致可以判断京西煤田向斜、背斜构造及大型断裂构造与地表的关系、特征如下：

（1）区内构造因受区域性构造体系的影响，以北60～65°偏东呈多字型排列，并主要以褶皱（压性结构面）的形式出现。除上述各含煤向斜外，北岭向斜西北有大白石尖背斜，九龙山向斜与髫髻山向斜之间有王平村背斜，均为北东—南西向。

（2）含煤向斜因受沉积环境和构造运动的影响，部分成为短轴向斜即呈含煤盆地型，内部多次级褶曲，地层走向和倾角均有较大变化，如北岭向斜，其东西长和南北宽几乎相近，东侧因受岩浆侵入体的影响，形成半月形，盆地南半边中间有紧闭的老窑沟背斜。

（3）含煤向斜地层倾角，东南部较陡而西北部较缓。其原因是区域内主要受力方向来自东南向所致，北岭向斜东端的长沟峪向斜南翼为急倾斜煤层。各向斜的西部和北翼地层倾角均较缓，多为缓倾斜煤层或倾斜煤层。

（4）煤田内断层以倾向断层为主，外围则有较大的近走向逆断层。北岭向斜（JY1－2）有沿地层倾向的安子断层，之所以出现这种情况，还是与主受力方向有关。由于区域范围内主要受着东南方向力的推挤，因此较软的煤系地层出现了较大的倾向断层将地层错开，而其外围地层较硬被推移成逆断层。

京西各含煤向斜，除百花山向斜其轴部地形为沟谷即与清水河几乎重叠外，其他向斜均在山岭处，形成了向斜轴与山岭，即盆地与山峰相对应的局面。北岭向斜与猫耳山两主峰之连线相重叠，两主峰地面标高分别为＋1307m和＋1005m，而煤系最深点则在－800（JY）～－1200m（C－P）左右。

2 卫星图像软件基本原理

谷歌地球是一款谷歌公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。谷歌地球具有三维模拟功能，可以通过在谷歌地球上建立一定海拔的平面，使之与起伏的地表相切，就能得到等高线。再通过矢量化和软件编辑来完成地形图的制作。

打开谷歌地球软件可以方便地查看卫星照片。其中一些大型构造通过地表特征就可以很清楚地描述其构造形态。

3 谷歌地球在地质构造分析中的应用

利用坐标的转换，将长沟峪煤矿的井田边界在谷歌地球中精确地进行了定位，同时利用矿上提供的相关矿图，将井田内的大、中型地质构造在卫星图像软件中进行了范围性的勾画，虽然不是非常精确，但从图上地貌形态可印证地面的地形，这样可帮助分析井下的地质构造分布情况，特别是一些大型构造通过地表特征就可以很清楚地描述其构造形态。现取典型地质构造进行分析。

3.1 北岭向斜

北岭向斜是长沟峪井田内的一级构造单元，北岭向斜是以中生界侏罗系碎屑沉积为核心，周围由古生代地层组成。从地貌上看有西高东低的特点，向斜西北翼较为开阔平缓，地层倾角20～35°；东南翼狭窄，地层变陡，局部直立或倒转，岩层倾角55～80°，倒转后倾角为80～90°，北岭向斜因受房山花岗岩闪长岩侵入体挤压作用影响，构造形态在平面上呈新月状，构成了一个典型的帚状构造。轴线在地表延伸约10km，轴总体方向为北东向，两端翘起向中心倾伏。轴面倾向东南，两翼不对称，次级断层，褶皱发育，使北岭向斜成了复式向斜。在谷歌地球中北岭向斜局部放大图见图2。

图2 北岭向斜

3.2 超岭向斜

超岭向斜是长沟峪井田内的二级构造单元，向斜轴线由周口店太平山起经超岭延伸至老窑沟，走向长2500m，向斜轴东南向上翘起，北端向下倾伏。向斜东南是以C－P含煤岩系及碎屑沉积岩为核心，周围由灰岩组成。向斜北部主要由侏罗系地层组成，向斜轴在平面上呈现绕花岗闪长岩侵入体的圆弧形迹，向斜东翼地层产状直立或倒转，西翼产状开阔平缓。超岭向斜在谷歌地球中如图3所示。

图3 超岭向斜

3.3 硐儿沟平移断层

硐儿沟平移断层为长沟峪井田内的三级构造单元，位于西葫芦棚村的硐儿沟双泉组与窑坡组地层中，断层走向N40°E，与地层走向近似垂直，断面直立，东盘移向西南，西盘移向东北。断层东侧龙门底砾岩与西侧窑坡组煤系地层基底接触，水平错距100m左右。断层两盘只有水平方向上的位移，而无明显垂直方向的位移，故断层力学性质为扭力作用下产生的扭性平移断层。硐儿沟平移断层在谷歌地球中如图4所示。

图4 硐儿沟平移断层

4 结语

根据长沟峪矿井的大型地质构造与地表形态的关联性，即井田上方无第四纪冲积层及台地地貌条件下的大型复杂地质构造显现于地形中，利用谷歌地球卫星图像软件，有效简便地判断出了井下大地质构造的位置及性质。此技术的应用可以将井下地质构造形态“可视化”；可快速预测新区内地质构造，解决了葫芦棚区地质资料缺乏的不利现状；降低了地质技术人员在分析井下地质构造中的成本；为分析煤层赋存状况创造了新手段。

［1］ 王强.京西煤田煤层赋存特征及成因分析［J］.煤炭技术，2001（5）

［2］ 李四光.地质力学概论［M］.北京：地质力学研究所.1962

［3］ 彭和强，张有能.基于Google Earth的地形图制作技术［J］.测绘通报，2009（10）

［4］ 贾坡，仲崇武，王英德，郭英.南屯煤矿采掘工作面地质构造预测［J］.中国煤炭，2010（6）

Satellite image software used to determine geological structure of mine

Yang Yongchen1，Zeng Kang1，Yin Bo2，Wang Qiang1
（1.Hebei University of Engineering，Handan，Hebei 056038，China；2.Inner Mongolia University of Technology，Baotou，Inner Mongolia 014000，China）

Taking Beijing Changgouyu Coal Mine as an object of study，the relationship of geological structure and surface morphology was described according to the mine＇s geological reports.The geological structures cover syncline and anticline structure of Jingxi coalfield and large－scale fault structure.The images obtained from the satellite imagery software Google Earth were used to analyze the relevant geological structure within the scope of the mining area.The comparison of ground and underground was carried out so as to determine underground geological conditions，providing a scientific basis to identify the coal occurrence of Hulupeng area.

Google Earth，satellite image software，Changgouyu Coal Mine，geological structure，determination

P63

A

河北省社会发展项目（编号：102769010D）

杨永辰（1961－），男，河北灵寿人，教授，现在河北工程大学从事采矿工程专业的教学与科学研究工作。

（责任编辑 张毅玲）