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三维地质建模作为煤矿地质研究的一种工具，目前主要依靠地质勘探钻孔资料、三维地震勘探数据、以及各类巷道和工程孔实见数据构建基础数据库。复杂地质条件下应用三维地质建模，从局部小块段范围内构造形态、沉积相均一，分析地层产状要素线性变化规律，在实践中逐渐将三维地质建模与基础地质工作交互结合，及时动态更新数据库，有效降低误差范围，具有较强实用性。 金黄庄井田内断裂构造发育，且以走向断层为主，少数为斜交地层走向的断层。井田地质类型划分为极复杂条件，井田构造及其发育程度往往是控制煤层赋存状态的重要因素。井田主体为孙庄背斜南端的西翼，断裂构造较发育，主要分布在井田东部和南部。断层因喜山期向张性转化，使地层赋存状态进一步复杂化。特别是勘探阶段难以发现的小断层，往往是造成煤体局部破坏，瓦斯相对富集，进而成为诱发矿井顶板、瓦斯、水害等灾害因素的主要根源。同时在局部地应力及采动应力的综合作用下，煤层开采影响范围内还有可能诱发灾害滞后发生。 （一）开采范围内褶曲、断层多，使煤层在倾斜和走向方向无稳定的连续性，从宏观上看变化很大，但从局部上看还是比较有规律，受井田东部边界断裂构造发育影响，断层性质基本类似。 （二）煤层不连续，受沉积环境和断层、褶曲共同影响，存在无煤带或煤厚变薄，减少可采面积所占比例。煤层倾角变化大，在小块段之内倾角可以从缓倾变化到倾斜、倒转。 7102工作面整体为单斜构造，沿工作面倾斜方向地层倾角平均16°。7102工作面推采期间实际揭露断层171条，正断层170条，逆断层1条，其中落差大于1.5m的断层有45条，多数断层走向均与地层走向斜交，多数倾向W、NW，落差0.5-4m。断层延展与工作面推采方向斜交，多数断层揭露之后，与推采方向斜交向上部延展，工作面范围内煤层受到小型断层、褶曲构造牵引影响造成厚度变化大。 图1：金黄庄井田一采区7102工作面推采揭露断层分布（截图） （一）系统简介 三维地震勘探提供了能反映地质体时空变化的三维数据体，把地震反演技术应用于矿山地质工作，利用数据体可以提取垂直剖面、时间切片和立体数据，以满足解释工作的需要。三维地震动态解释系统是集合钻孔资料、井巷资料和地震资料的综合分析系统，因此要精确分析预测采掘前方地质情况就要求资料的完整连续性。三维地震数据动态解释系统软件（以下简称三维地震解释系统）自2016年在金黄庄煤矿应用，该矿在应用以来已做到随时更新系统库，达到完善基础资料的目的。 （二）初期应用简介 三维地震解释系统中垂直于构造走向的剖面称为主测线剖面，通常表示为Inline方向；与主测线剖面相垂直的为联络测线剖面，通常表示为Crossline方向；三维地震解释系统中地震切片分为水平切片、沿层切片两种。 该矿地质技术人员根据钻孔、井巷工程、回采过程中的见煤资料计算速度场，对速度场实时动态刷新。在此基础上，该矿技术人员主要应用Inline方向主测线剖面和沿层切片2种技术手段，通过系统分析出的地质成果，判定前方煤层底板变板变化情况和地质构造情况，向采煤单位提出地质预报并指导其生产。通过刷新后的速度场资料分析，反算煤层底板界面变化数据与实际基本接近，其中分析断点最小位置误差±3m，信息数据在局部块段利用率效果显著。 （三）系统解释中断点数据及异常区分析 根据不同地质体反射波变化不同特点，同时结合矿井一采区应用情况分析，不同范围内采取地震波的形式，揭露小型断层时波形相应发生变化：底板波缺失或紊乱；目的层较两侧起伏变化大，实际反映为低角度中小型断层；顶底板波形完整或轻微错断。通过上述现象，可实现准确判断煤层底板变化。 图2：7102工作面实测剖面图 图3：7102工作面三维地震解释Inline方向剖面图 图4：7102工作面三维地震解释异常区分布图 图5：7102工作面上下顺槽煤壁侧剖面图 （四）局部开采块段内约束反演、数据提取，实现三维建模 该矿地质技术人员对工作面上下顺槽和工作面实见煤层观测点数据，作为地震钻孔资料录入约束反演，推断煤层底板曲面变化情况，应用Inline方向主测线剖面数据和工作面煤层观测点数据，侧重分析沿层切片中存在异常区，对异常区煤层底板走向和倾向起伏以及断失点做出精确判断。但在立体空间范围内如何能形象准确表示出异常区变化具体情况或是断点的分布情况，判断煤层受断层褶曲构造影响程度，为此笔者考虑到利用三维地质建模方法。 通过约束反演、数据提取、三维建模方式，综合考虑煤层底板变化的各类影响因素，辅助采取CAD三维绘图建模，逐步构建起适合小块段开采范围内的三维地质建模。 根据多项式逼近函数理论，给定空间一组有序的控制点（control point），得到一条光滑的分段参数多项式曲线的方法。曲线顺序经过所有的控制点，则称为对这些控制点进行插值，得到的曲线称为插值曲线。 利用插值方法来构造逼近曲线的做法在数学中已有相当久的历史，如果根据已知煤层观测点数据、三维地震解释系统分析数据，在井田区域内部，构建一个小块段范围内的小型综合数据体，默认各变量之间存在线性关系，由此可考虑利用插值定理。提取以上在Inline方向7102工作面主测线剖面数据和7102工作面及上下顺槽煤层观测点数据，转换至CAD软件三维绘图界面之中，利用各约束曲线之间的拓朴数学关系，进行曲线放样可得到变化曲面，如下图所示： 图7：工作面底板曲面三维示意图（蓝色部分为煤层底板）。 图8：三维地震解释异常区局部放大图（圈定区域为异常区） 由异常区放大图可以得知，煤层底板等高线（白线）弯曲变化数据，判断出工作面前方推采为仰采或俯采以及顺走向坡度变化数据，倾斜方向（Inline）上，主要得出结论：煤层底板变化中的尖端或凹凸变化，指示出煤层在此区域内受到特殊构造（断层或褶曲）影响，推采期间尤其注意顶板、瓦斯管理安全。 通过以上的三维地质建模方法，分析工作面前方煤层赋存、断层构造情况，达到立体多方位观察效果，达到数据综合运用目的。
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