三維制圖在煤田地質(zhì)工作中的實(shí)踐分析

王佳

[摘要]本文主要分析了煤田地質(zhì)工作的地層劃分和主要內(nèi)容，闡述了在當(dāng)前形勢(shì)下，二維制圖在煤田地質(zhì)工作中的局限性，針對(duì)三維制圖特點(diǎn)及軟件進(jìn)行研究。筆者通過研究，總結(jié)和歸納自身多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)三維制圖在煤田地質(zhì)工作中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行探究。希望通過本文的分析能幫助廣大地質(zhì)采礦工作者提高煤田地質(zhì)工作的水平和質(zhì)量，能更好地應(yīng)對(duì)工作中存在的問題。

[關(guān)鍵詞]三維制圖 煤田地質(zhì) 地層 煤層

[中圖分類號(hào)] P641.4+61 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-192-1

煤田大多都是盆地形態(tài)，在同一個(gè)煤田中，有連續(xù)的煤系，也有在形變之后經(jīng)過一定時(shí)間的剝蝕而形成的不連續(xù)煤系。一般根據(jù)煤系不同的出露情況將煤田分為暴露式煤田、半暴露式煤田和隱伏煤田。我國(guó)大青山石拐子煤田的煤系出露良好，屬于暴露式煤田；開灤煤田僅出露下伏巖系，能圈出其部分邊界的煤田，屬于半暴露式煤田；而位于蘇北地區(qū)的部分煤田大部分煤系都被掩蓋了，無法確定煤田邊界，被稱為隱伏煤田。經(jīng)過地殼的長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)，許多煤層都發(fā)生了較大變化，極其復(fù)雜，各地區(qū)之間地質(zhì)煤層的情況差別都較大。傳統(tǒng)的二維地質(zhì)圖件已經(jīng)不能充分利用現(xiàn)有資料，準(zhǔn)確的反映地層及煤層的真實(shí)情況，而三維制圖卻能夠通過對(duì)整個(gè)地區(qū)進(jìn)行面、線、點(diǎn)細(xì)致入微的觀察和分析解決這些問題，保證了地層和煤層情況的準(zhǔn)確反映。本文將結(jié)合某地區(qū)煤田地質(zhì)工作中應(yīng)用三維制圖的情況，對(duì)三維制圖在煤田地質(zhì)工作中的實(shí)踐進(jìn)行分析。

1煤田地質(zhì)工作

1.1地層劃分

某地區(qū)地域面積十分遼闊，屬于多山地區(qū)，早在侏羅紀(jì)時(shí)期開始就是其成煤時(shí)期，成煤之后經(jīng)歷過較多的造山運(yùn)動(dòng)，造成煤層變化十分復(fù)雜，也因此地層發(fā)育非常齊全，出露較多。根據(jù)國(guó)家出臺(tái)的《全國(guó)巖石地層劃分》，該地區(qū)已經(jīng)被劃分出5個(gè)Ⅰ級(jí)區(qū)，8個(gè)Ⅱ級(jí)區(qū)，12個(gè)Ⅲ地區(qū)，并且在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了詳細(xì)劃分，共有47個(gè)Ⅳ級(jí)區(qū)。

1.2主要內(nèi)容

煤田地質(zhì)工作可以分為兩大部分的主要內(nèi)容，一是采集野外的原始資料；二是整理和分析室內(nèi)資料，并做出文字報(bào)告。其中野外原始資料的采集主要包括填圖、槽探、鉆孔、剖面、巷道等。填圖的單元是面，要對(duì)地層進(jìn)行細(xì)致劃分，尋找出露，在一定條件下還能進(jìn)行產(chǎn)狀量取，最終將其表現(xiàn)為一個(gè)平面；槽探的單元是線，挖槽探的地點(diǎn)應(yīng)該在煤層及地層的露頭點(diǎn)或其附近，一般情況下槽探在垂直于地層的線上，最終將其表現(xiàn)為一條線，并根據(jù)槽探情況繪制素描圖；鉆孔的單元是點(diǎn)，可以利用鉆孔資料推斷在一定深度條件下地層的變化情況，最終將其表現(xiàn)為一個(gè)點(diǎn)；剖面是垂直于地層的一條線，許多特點(diǎn)都與槽探相似，但不同點(diǎn)在于剖面沒有縱深，僅出現(xiàn)在地表；巷道是根據(jù)煤層變化和開采需要而形成的具有縱深的立體的一條線。

1.3二維制圖已不能滿足煤田地質(zhì)工作的需要

二維圖件不能將所有的資料都集中在圖紙上，內(nèi)容較為單一。如果地質(zhì)圖僅顯示一個(gè)平面，就只能將地表資料顯示出來，而且柱狀圖也只能顯示一個(gè)縱深點(diǎn)，剖面線僅能反映出一個(gè)橫切面，都無法將煤田地質(zhì)資料進(jìn)行全面的展示。例如剖面線的二維圖件只能顯示一條剖面線上的鉆孔（如圖1），無法利用相鄰鉆孔的資料進(jìn)行參考，不能表現(xiàn)出地層相關(guān)聯(lián)性。并且利用圖1計(jì)算儲(chǔ)量時(shí)，計(jì)算方法的偏差也較大，不能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2三維制圖在煤田地質(zhì)工作中的實(shí)踐

2.1三維制圖的特點(diǎn)

三維制圖軟件可以對(duì)一個(gè)物體進(jìn)行全方位編輯。在制作煤田地質(zhì)剖面圖時(shí)，可以充分利用周邊剖面及鉆孔資料，甚至考慮到周邊環(huán)境對(duì)煤田地質(zhì)工作的影響，用三維制圖制作一張完整的圖件，然后在三維圖中切下一個(gè)剖面，更加真實(shí)的反映出地層和煤層的情況。并且，也可以在進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)考慮到周邊鉆孔對(duì)其造成的影響，在充分了解地層構(gòu)造的條件下利用煤層的平均厚度及相應(yīng)的地質(zhì)模型，根據(jù)平面圖計(jì)算儲(chǔ)量。三維制圖的最大特點(diǎn)是可以將所有的地質(zhì)數(shù)據(jù)都集中到一張整圖上，對(duì)地層及煤層變化情況做整體研究分析工作并直接排除干擾因子。例如，可以將填圖、槽探、鉆孔、剖面、巷道等數(shù)據(jù)都集中到三維圖件上，限定干擾因素的影響范圍，然后進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算。

2.2三維制圖軟件

目前被廣泛應(yīng)用于煤田地質(zhì)工作中的三維制圖軟件是Petrel TM軟件，該軟件是基于Windows平臺(tái)上的三維可視化建模軟件，具有高精度、確定性、隨機(jī)性、先進(jìn)性、科學(xué)性等特點(diǎn)，在國(guó)際上占據(jù)主導(dǎo)地位。Petrel TM軟件擁有多種先進(jìn)技術(shù)，例如三維網(wǎng)格化技術(shù)、構(gòu)造建模技術(shù)、沉積相模型建立技術(shù)、三維計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)、三維計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、巖石物理建模技術(shù)等。另外，同樣被媒體地質(zhì)工作廣泛應(yīng)用的還有GeoSec 3D地質(zhì)解釋軟件，是一個(gè)集三維地質(zhì)可視化、模型、平衡和恢復(fù)于一體的完整系統(tǒng)，能利用地表地質(zhì)、鉆井、地震等資料形成三維地質(zhì)解釋成果，并利用其恢復(fù)技術(shù)對(duì)各項(xiàng)資料進(jìn)行分析和檢驗(yàn)。其主要功能有：可以根據(jù)三維制圖建立出可視化模型，根據(jù)模型快速輸出地質(zhì)剖面圖、平切面圖、鉆孔柱狀圖等二維地質(zhì)圖；具有全功能地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可涵蓋地質(zhì)、勘探、試驗(yàn)等資料；能快速實(shí)現(xiàn)任意二維工作面并形成獨(dú)立工作界面，隨時(shí)進(jìn)行切換、定位、復(fù)制、粘貼，在對(duì)圖形進(jìn)行修改時(shí)，結(jié)果能自動(dòng)反映在三維圖件中；精準(zhǔn)計(jì)算地質(zhì)面積、體積，分析統(tǒng)計(jì)地質(zhì)體之間的空間位置關(guān)系等。

三維制圖是一項(xiàng)非常實(shí)用簡(jiǎn)便的技術(shù)，只要對(duì)野外地質(zhì)資料進(jìn)行采集之后，根據(jù)各地區(qū)不同的情況利用建模軟件建立相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后計(jì)算機(jī)就能按照數(shù)學(xué)曲線進(jìn)行繪圖工作，通過渲染技術(shù)形成立體圖形。

3結(jié)束語

綜上所述，二維制圖在煤田地質(zhì)工作中存在一些問題，如展現(xiàn)內(nèi)容較為單一、儲(chǔ)量計(jì)算不夠準(zhǔn)確等，這些問題嚴(yán)重制約著煤田地質(zhì)工作的順利開展，必須要利用更加先進(jìn)的技術(shù)手段，才能提高煤田地質(zhì)工作的質(zhì)量。三維制圖在煤田地質(zhì)工作中的實(shí)踐表明，我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)也能將復(fù)雜地區(qū)的煤炭資源賦存情況做到較為全面的了解，統(tǒng)計(jì)出我國(guó)煤田資源量的變化情況，具有直觀、宏觀、精準(zhǔn)、快速等特點(diǎn)。因此，三維制圖在煤田地質(zhì)工作中具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]楊恒新.三維制圖在新疆煤田地質(zhì)工作中的應(yīng)用[J].科技信息，2012，30：403-404.