關於地質構造預測中趨勢面分析法的運用的論文
關於地質構造預測中趨勢面分析法的運用的論文
礦井地質構造預測的研究主要是地震勘探技術和綜合物探技術，相應的地質建模工作也發揮的越來越多的作用，以下是小編蒐集的一篇關於礦井地質構造預測中趨勢面分析法探究的論文範文，供大家閱讀檢視。
進入21世紀以來，我國煤炭開採進入一個飛速發展的時代，煤炭地質工作由之前的資源勘查階段逐步跨入到礦井開發階段，查清礦井的地質構造是礦井安全生產的重要前提，所以礦井地質的查明顯得尤為重要，當前，礦井地質成為了煤田地質的研究熱點，與以上的因素是分不開的。隨著數學地質等學科的運用，礦井地質構造的規律越來越向定量分析方向發展[1-5].
礦井地質構造預測的研究主要是地震勘探技術和綜合物探技術，相應的地質建模工作也發揮的越來越多的作用，像Gocad三維地質建模，FLC_3D,礦井構造評價系統等軟體的應用，為地質構造的查明與預測，提供了精確的依據[6-8].
1、井田地質概況
古書院礦位於晉城市北1km處，行政區劃大部屬晉城市城區管轄，北端小部分在澤州巴公鎮境內。其地理座標為東經1124834-1125256，北緯353033-353415。該井田西受白馬寺斷層控制，北與鳳凰山、王臺鋪井田相接，西南為北巖井田，東西長7km,南北寬5km,面積24.417km2.(採礦證上為25.418km2,其中含劃歸七嶺煤礦面積1.001km2)。古書院井田位於沁水煤田東南部，晉城礦區東部，井田內基岩主要分佈於井田北部、西北部山樑及中南部溝谷零星地段，新生界覆蓋層主要分佈在井田中南部、東部的丘陵、低窪地帶及溝谷兩側。從地質力學角度分析，位於太行隆起與秦嶺緯向構造帶的複合部位。這些不同時期、不同方向應力的疊加作用，形成了現存的構造形跡。
井田西部邊界為白馬寺逆斷層，南部因秦嶺緯向構造的阻擋，而呈現以東西向為主的構造形式。新華夏構造控制控制著古書院井田內地層，地層走向與構造基本一致，傾向NWW,傾角3-11，靠近構造線附近地層傾角最大大於30，甚至達70。白馬寺逆斷層控制著西部的幾個連續的EW向的向，背斜。井田東部主要為軸褶曲，在礦井生產中發現有許多斷裂、沖刷，陷落柱等小型構造。
2、趨勢面分析
本次工作中選取研究區的是15號煤煤層底板標高和煤層厚度作為地質變數，因為透過鑽孔資料可知15號煤層的煤層厚並且全區可採，所以具有代表性。透過分析煤層底板標高的趨勢面，研究討論含煤巖系形成以後的地質構造發育特徵;透過煤層厚度趨勢面分析，研究含煤建造形成時的構造條件(即同沉積構造)及煤層空間形態和煤層厚度變化，為後期的開採提供地質資料。將鑽孔資料座標(x,y)，計作為自變數，因變數用z(煤層底板標高)來表示。趨勢面分析的基本資料由每個見煤鑽孔的3個數據xyz表示，然後建立二維多項式趨勢面數學模型。依次進行l-4次趨勢面分析[9-11].
圖l是15號煤底板等值線圖(克里格插值後)，其大致呈現了古書院礦的構造格局。從15號煤底板高程一次趨勢面圖(圖2)中，可反映15號煤層形態為單斜構造，其走向為礦井的北西或南東，傾向為礦井的西北向，與15號煤底板等值線圖有所差異，說明一次趨勢面擬合度低，不能完全反應15號煤層形態。從15號煤底板高程二次趨勢面圖(圖3)中，可反映15號煤層形態為礦井北部為向西北傾斜的單斜構造，西北部為向北西傾斜的單斜構造，西南部為向南西傾斜的單斜構造，東部為向北東和北西傾斜的單斜構造，15號煤底板高程二次趨勢面圖(圖3)的煤層形態與15號煤底板標高等值線圖的煤層形態相吻合，經過分析對比，底板高程二次趨勢面圖(圖3)是反映15號煤層總體形態的'最佳圖件。泥炭沼澤基底不平和同沉積構造(同沉積構造是指在含煤巖系沉積過程中，伴隨緩慢的地殼運動，形成的背斜、向斜和斷裂)都會影響煤層厚度和形體的變化，所以我們根據礦井煤層厚度變化反推礦井同沉積構造和古構造。煤層厚度的趨勢面圖是反映區域煤層厚度變化的最佳圖件，透過15號煤層厚度的多次趨勢面分析來研究含煤建造形成時的構造條件。從15號煤厚度一次趨勢面圖(圖4)中，可反映出從東南到西北一線煤層的厚度是均勻增厚的，說明15號煤的形成基底從南東到北西是逐漸抬升的。其他二次、三次、四次和一次相同，礦井15號煤的沉積基底可推斷為東低西高和南低北高的形態。
3、偏差分析
趨勢面是擬合地質變數的區域性變化，從而發現區域變化規律，而偏差分析則是去掉地質變數中的區域性分量，從而也就能更清晰地發現區域性異常。而異常現象對地質構造的解釋具有更為重要的意義，尤其是對斷層的解釋。
為此，在作趨勢面分析的同時，也作出了各次的偏差分析。圖中用紅線標出的是偏差的零值線，是推斷構造的主要依據，由於底板高程2次趨勢面圖(圖3)與煤層的總體形態基本吻合，最能夠反映煤層產狀的總體變化，因此底板高程2次偏差圖(圖6)最能夠反應井田的地質構造細節，還不會因為次數高而計算複雜，造成趨勢面過多曲折影響構造分析，根據分析圖件，底板高程2次偏差圖(圖6)可作為構造推斷預測的主要圖件。
因為底板高程1次偏差圖(圖5)也能反映出主體構造，所以將1、2次偏差圖結合進行地質構造的預測，並參考其它各次趨勢圖和偏差圖，並且繪製15號煤底板標高構造解譯成果圖(圖8)。
從15號煤底板高程一次偏差圖(圖5)中可以看出，在古補91、古補96、古補99、古補81和古補98五孔連線的西側，有一條異常帶，其位置為礦區的邊界，上述斷層位置與解析成果圖(圖8)中白馬寺逆掩斷層位置相符(並且有上述鑽孔驗證)，可推斷為白馬寺逆掩斷層，根據異常條帶兩側的異常值推測斷距最大約為20m.
另外15號煤底板高程二次偏差圖(圖6)中在古補73、古補79和102三孔連線的東側，有一條不太明顯的異常帶，其大致向礦井的南北延伸，規摸不是很大，同過和煤層底板高程五次偏差圖(圖7)比對，確定了位置古補79鑽孔附近，與解析成果圖(圖8)F59斷層位置一樣，可推斷為F59斷層，根據異常條帶兩側的異常值推測最大斷距大約10m.
在15號煤底板高程二次偏差圖(圖6)中，礦井東北部有一條異常帶，位置大約在補13、補70和鑽孔132附近，大致走向為東北或西南，與F31斷層和F32斷層相符，兩條斷層規模不大，均為正斷層，組成中等規模地塹構造，根據異常帶兩側異常值可推測兩條斷層落差均在5米左右。
在15號煤底板高程二次偏差圖(圖6)中，礦井南部有一條異常帶，其位置在鑽孔102、補66和古補86附近，其大致走向約為西東方向，傾向為東北方向，根據異常帶兩側異常值可推測兩條斷層落差較小，在5m以下。在15號煤底板高程二次偏差圖(圖6)中，補63、125和補13北部有一條異常帶，大致走向為東西方向，可能是因為斷層造成的異常，在其正東方有F31斷層/F32斷層，可推測為其斷層的延伸。從15號煤層底板高程二次偏差及構造解析成果圖(圖8)中可以看出，在F1、F2、F3斷層處出現異常帶，並且在礦井中西部發現一條新斷層。
4、結論
透過對15號煤底板標高趨勢面圖及偏差圖和15號煤層厚度趨勢面圖及偏差圖分析可以得出以下結論：
(1)透過15號煤底板趨勢面分析，得出礦井煤層的總體形態為礦井北部為向西北-北傾斜的單斜構造，西南部為向東北傾斜的單斜構造，東部為向西傾斜的單斜構造。
(2)透過15號煤層厚度趨勢面分析，得出礦井15號煤層的沉積基底為東高西低和南高北低的形態，說明礦井15號煤沉積基底受到太行隆起區的影響。
(3)透過15號煤底板偏差圖分析，得出了礦井的區域性變化，礦井有六條斷層，五條斷層位置與解析成果圖(圖8)的斷層位置相同，即：白馬寺斷層、F59、F10、F32和F31斷層，在三次偏差圖中，礦井的西南角有一條異常帶，大致走向為東西走向，可能是斷層造成異常，可推斷為斷層，具體推斷為斷層的延伸。
(4)透過15號煤層厚度偏差圖分析，得出15號煤層的沉積基底區域性不平。
(5)建議進一步進行物探等技術手段探明礦井地質構造，為安全生產提供保障。
參考文獻：
[1] 王桂梁，徐鳳銀。礦井構造預測[M].北京：煤炭工業出版社，1993.144-185.
[2] 趙明鵬。定量預測礦井斷裂構造的構造力學解析法[J].煤炭學報，1996,21(10)：6-11.