三维数字地质模型在矿区水文地质评价中的应用

孙 慧 军

(山西省煤炭地质水文勘查研究院,山西 太原　030006)



三维数字地质模型在矿区水文地质评价中的应用

孙 慧 军

(山西省煤炭地质水文勘查研究院,山西 太原030006)

介绍了矿区水文地质数据的提取方式，根据矿区的水文地质特征，构建了三维数字地质模型，并阐述了该模型在矿区水文地质评价中的应用，确保了矿区生产作业的顺利开展。

矿区，水文地质，三维数字地质模型，地质评价

市场经济体制的不断改革，对于煤矿整体的生产能力提出了更高的要求，需要企业及时地调整自身的战略部署，最大限度地保证矿区生产活动的顺利开展。结合现阶段煤矿生产的实际发展现状，可知做好矿区的水文地质评价对于煤矿的安全生产具有重要的现实参考意义，可以为企业带来更多的经济效益。在信息化技术手段的支持下，可以构建出可靠的三维数字地质模型，丰富矿区水文地质评价内容，提高矿区整体的生产作业工作效率，实现现代化煤矿企业的更多发展目标。

1　矿区水文地质数据的提取

完善矿区水文地质评价体系，需要采取有效的技术手段提取相关的水文地质数据，为后续研究工作的顺利开展奠定坚实的基础。一般情况下，采用钻探或者物理探测的方法提取水文地质数据，并结合相关的地质资料对矿区的地层的含水性、断层等进行必要地了解。在可靠的三维数字地质模型的支持下，有关矿区水文地质数据的管理可以通过模型中的外接数据库进行存储，并在软件系统里构建出功能强大的数据中心和图形编译系统，利用某些功能键对这些数据信息进行及时有效地浏览。同时，三维数字地质模型中记录的数据可以依据标高对生产勘探轮廓清晰的竖直剖面。这种剖面可以满足使用者的地质编译、数据查询及核对等方面的具体要求。基础数据收集的过程中主要利用的是Excel表格。除此之外，在对地质勘探数据进行统一收集整理的过程中，可以发挥3DMine软件的优势进行数据的实时存储。这些工作的顺利完成，保证了三维空间与地质数据的有效结合，增强了数据分析的准确性和真实性。

2　矿区水文地质特征

很多矿区实际生产中容易受到地下水的影响，客观地决定了做好水文地质分析工作的必要性。目前矿区的地下水类型主要包括碳酸盐石裂隙岩溶水和碳酸岩承压裂隙水。前者岩组含水层主要在其中溶蚀裂隙中流动，中等富水等级实际作用效果明显。同时，该岩组含水层包括了茅口组及重要的二叠系统下的栖霞组；后者的地下水贮存于该岩组的岩溶裂隙中，中等富水等级的作用效果突出，相关的岩组含水层主要位于石炭系摆佐组，水文特征明显。

3　三维数字地质模型在矿区水文地质评价的构建分析

由于矿区水文地质条件复杂，需要充分地发挥三维数字地质模型的优势，增强矿区的水文地质评价工作质量，为矿区的安全生产活动开展提供可靠的保障。在构建三维数字地质模型时，主要采用的建模技术是3DMine。这种建模技术的应用范围广，适用性强，可以结合矿区水文地质的实际概况进行建模，并对其中的水文特征进行全面地分析，从根本上保证了矿区水文地质评价的科学合理性。

在3DMine建模技术的作用下，运用控制线及对应的分区线相互融合的方法，可以对矿区的任何物体的剖面进行地质模型构建，从而为实际问题的有效解决提供可靠的参考依据。在模型构建的过程中，不同模型之间的交、并、差运算方式可以选择布尔运算，并利用相关的函数分析模块增强数据处理的准确性，确保所有的运算结果能够达到矿区水文地质评价的实际要求。同时，三维可视化模型包含着各种丰富的半变异函数，可以对某些参数的调整进行深入地分析，简化了地质学问题处理过程中的工作流程，数据信息的处理效率更加高效。同时，利用三维数字地质模型搜集数据信息的过程中，需要参考矿区的探矿钻孔、水文地质钻孔等方面的重要资料，促使巷道位置上方的水文地质观测钻孔及相关的剖面可以在地质模型构建中体现出来，形成功能更加强大的三维地质与水文地质相结合的地质模型，提高模型使用中处理实际问题的工作效率。

4　三维数字地质模型在矿区水文地质评价中的运用

在矿区水文地质评价的过程中，为了使最终的评价效果能够达到矿区生产作业的实际要求，需要充分地发挥三维数字地质模型的优势。最大限度地完善水文地质的评价体系，在保证矿区作业人员安全工作的同时增加煤矿企业整体的经济效益。三维数字地质模型在矿区水文地质评价中运用时，相关的技术人员需要对矿区地层的结构特点、水文特性等进行深入地了解，确保三维数字地质模型使用时可以与矿区的实际作业环境相吻合，进而为各种实际问题的有效解决提供可靠的参考依据。

当施工巷道穿过矿区的栖霞组时，其中的涌水量相对较大。由于矿区不同地段的地下水上升的水位有所差异，某些区域容易出现大规模涌水的现象，加大了这些区域涌泥量问题产生的概率。对于高台组的巷道施工必须增强专业设备的安全性能，主要在于这些施工中的硬质岩较多，加大了施工难度。当矿区巷道周围的岩层较薄时，实际的隔水效果相对较差，容易带来大量的涌水。同时，对于矿区岩层结构不稳定的区域，当其中的巷道顶板稳定性受到较大的威胁时，也会对煤矿后续的生产活动开展带来较大的威胁。因此，运用三维数字地质模型时可以将不同的数据信息输入到地质模型中，以便这些模型在实际的应用中可以快速地解决巷道的涌水问题，减少突发性涌水带来的影响。

将矿区二叠系栖霞组的信息输入到信息化网络中，可以构建出不同厚度地层的可视化三维数字地质模型，并对矿区的各种接触面进行有效地分析，从而对巷道底板的安全性能进行综合地评估，确定某些突发性涌水可能影响的矿区生产作业区域，方便了技术人员在较短的时间内完成预防灾害事故的紧急方案的制定，给煤矿生产作业的顺利开展带来了重要的参考信息。同时，在运用三维数字地质模型的过程中，不同断层对于矿区巷道结构的稳定影响程度也可以通过这种模型进行必要地分析，从而避免了巷道底板涌水事故的发生，加快了煤矿企业现代化建设步伐。

5　结语

矿区水文地质评价能否达到实际的作用效果，依赖于可靠的三维数字地质模型。这种模型包含的内容非常丰富，使用中可以对矿区水文地质的整体概况进行综合地评估，确保了矿区生产作业的顺利开展。在构建三维数字地质模型的过程中，技术人员需要充分地考虑各方面的影响因素，最大限度地发挥出参考模型的实际作用。三维数字地质模型的有效使用，可以对矿区的水文地质特性进行系统的阐述，降低安全事故发生的几率。

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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

孙慧军(1989- )，男，助理工程师

P642

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