淺析晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大同礦區(qū)開采布局總圖編繪

王小英

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)地測(cè)勘探有限公司，山西 大同 037003）

大同礦區(qū)直屬直管19座生產(chǎn)礦井，積累了大量的地質(zhì)、測(cè)量數(shù)據(jù)，為地測(cè)專業(yè)分析提供了豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但各礦地測(cè)數(shù)據(jù)信息交互不通暢，導(dǎo)致煤層底板等高線圖不能整體拼接、地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律分析不清等問題。為實(shí)現(xiàn)晉能控股煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井地測(cè)數(shù)字化統(tǒng)一管理，將直管礦井的鉆孔數(shù)據(jù)資料、巷道導(dǎo)線點(diǎn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造信息以及礦界拐點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，便于礦區(qū)、礦井之間數(shù)據(jù)交換，為集團(tuán)公司開發(fā)規(guī)劃、搶險(xiǎn)救災(zāi)等提供準(zhǔn)確基礎(chǔ)資料，為礦井安全生產(chǎn)提供參考依據(jù)[1-7]，為集團(tuán)各級(jí)部門提供便捷的地測(cè)服務(wù)。

1 概述

大同礦區(qū)各生產(chǎn)礦井較為集中，相鄰礦井采掘和地質(zhì)構(gòu)造情況需整體分析、展示，侏羅紀(jì)、石炭系各煤層間采掘擾動(dòng)需整體分析、考慮。大同礦區(qū)開采布局總圖的繪制，展現(xiàn)了晉能控股煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井已有采掘工程內(nèi)容、采空區(qū)分布、積水情況、鉆孔、斷層等主要地質(zhì)內(nèi)容，將直管礦井的地質(zhì)、測(cè)量、鉆孔等數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)地測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)字化管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各直管礦井相關(guān)煤層底板等高線、等厚線及充水性圖的自動(dòng)繪制和層間對(duì)照，以及各類比例尺圖形的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

2 現(xiàn)有基礎(chǔ)和條件

目前晉能控股煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井已采用了地測(cè)空間管理信息系統(tǒng)和地測(cè)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，各礦的地測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、圖紙、文檔實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化的管理，為礦井地測(cè)管理工作帶來極大便利，為礦井安全生產(chǎn)提供地測(cè)保障和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。同時(shí)，在前期晉能控股煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井與北京龍軟公司合作研發(fā)的“煤礦地測(cè)綜合信息實(shí)時(shí)成圖技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目，為總圖繪制提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用參考。

3 總圖編繪工作原理

大同礦區(qū)開采布局總圖編繪系統(tǒng)基于統(tǒng)一的服務(wù)接口、統(tǒng)一的GIS平臺(tái)，采用C/S、B/S混合模式，通過建立集成、統(tǒng)一的煤礦GIS地圖服務(wù)平臺(tái)和制圖軟件（Rgis），采用標(biāo)準(zhǔn)化接口的形式滿足煤礦地質(zhì)、測(cè)量、水文、儲(chǔ)量等業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)的需求，從而實(shí)現(xiàn)多層級(jí)、多專業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)管理。整個(gè)繪制系統(tǒng)從下到上分為支撐層、數(shù)據(jù)層、GIS平臺(tái)層、服務(wù)層、接口層、業(yè)務(wù)層等，如圖1。

圖1 總圖編繪工作原理

4 開采布局總圖

大同礦區(qū)開采布局總圖的編繪，主要展現(xiàn)了晉能控股煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井已有采掘工程內(nèi)容、采空區(qū)分布、積水情況、鉆孔、斷層、等高線等主要地質(zhì)內(nèi)容，將晉能控股煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井的地質(zhì)、測(cè)量、鉆孔等數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)地測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)字化管理。

4.1 總圖繪制范圍

總圖編繪主要針對(duì)直屬直管19座生產(chǎn)礦井，煤層范圍有石炭系3號(hào)煤層、5號(hào)煤層、8號(hào)煤層，侏羅系11-2號(hào)煤層、14-2號(hào)煤層、14-3號(hào)煤層。以19座礦井提供的1:5000圖形和數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用比例尺進(jìn)行自動(dòng)變換、等值線抽稀以及斷層過濾等方法完成其他比例尺圖形的合理拼接，如圖2。

圖2 總圖繪制范圍

4.2 整合形成總圖

對(duì)上述相鄰礦井的相關(guān)煤層進(jìn)行圖紙修正、拼接，明晰礦井交界區(qū)域地質(zhì)狀況，將礦井采掘活動(dòng)與地質(zhì)、測(cè)量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)整合形成“開采布局總圖”，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的高度融合，實(shí)現(xiàn)礦圖的集中、統(tǒng)一可視化展示，如圖3。

圖3 開采布局總圖

4.3 總圖實(shí)用工具

總圖編繪后實(shí)現(xiàn)了礦圖放大、縮小、測(cè)距、鉆孔查詢、測(cè)方位角、測(cè)量面積、導(dǎo)出文件、打印等功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖形中鉆孔和構(gòu)造相關(guān)參數(shù)查詢，鉆孔資料、煤層綜合成果、斷層匯總展示，如圖4。

圖4 鉆孔資料圖

4.4 層間對(duì)照

實(shí)現(xiàn)多層圖形疊加對(duì)照分析，通過層間對(duì)照，分析上覆煤層致災(zāi)因素對(duì)本煤層采掘活動(dòng)影響，如圖5。

圖5 層間對(duì)照?qǐng)D

4.5 井上下對(duì)照

實(shí)現(xiàn)礦圖和地形地質(zhì)圖的井上下對(duì)照，為礦井科學(xué)分析地表裂縫與采掘活動(dòng)的影響，為安全生產(chǎn)提供決策依據(jù)，如圖6。

圖6 井上下對(duì)照?qǐng)D

5 開采布局總圖繪制為煤礦帶來的便利

（1）實(shí)現(xiàn)晉能控股煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井地測(cè)數(shù)字化統(tǒng)一管理。

（2）實(shí)現(xiàn)了晉能控股煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井的鉆孔數(shù)據(jù)資料、巷道導(dǎo)線點(diǎn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造信息以及礦界拐點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)庫管理，便于礦區(qū)、礦井之間數(shù)據(jù)交換。

（3）實(shí)現(xiàn)了地測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)、集中管理，便于地質(zhì)、測(cè)量、水文數(shù)據(jù)交換。

（4）實(shí)現(xiàn)了直屬直管礦井地測(cè)圖件“一張圖”的管理模式。

（5）通過生成的各類地質(zhì)圖件，可有效分析大同礦區(qū)煤礦地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律、采空積水特征、灰?guī)r徑流帶等，同時(shí)修正了礦井煤層底板等高線，為礦井安全生產(chǎn)及采區(qū)工作面布設(shè)提供有效地質(zhì)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山。

6 開采布局總圖繪制應(yīng)用效果分析

（1）通過全區(qū)域煤層底板等高線的繪制，可有效分析大同礦區(qū)煤礦地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育規(guī)律、采空積水特征、灰?guī)r徑流帶等。

（2）通過繪制全區(qū)各煤層層間對(duì)照?qǐng)D，精準(zhǔn)分析侏羅系煤層采空低洼區(qū)域、預(yù)測(cè)采空積水量，為各礦探放水設(shè)計(jì)提供合理依據(jù)，解決石炭系上覆侏羅系采空積水問題。

（3）通過繪制全區(qū)井上下對(duì)照?qǐng)D，可以有效識(shí)別地表災(zāi)害體位置、規(guī)模及延展情況，實(shí)現(xiàn)全區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一治理的目的。

（4）現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用在大同礦區(qū)各直屬直管礦井，作為煤業(yè)集團(tuán)地測(cè)防治水工作重要手段之一，取得了良好的應(yīng)用效果。

7 結(jié)論

通過晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大同礦區(qū)開采布局總圖編繪，獲得以下結(jié)論：

（1）實(shí)現(xiàn)了煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井地測(cè)數(shù)字化統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)各礦井鉆孔數(shù)據(jù)資料、巷道導(dǎo)線點(diǎn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造信息以及礦界拐點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)庫管理，便于礦區(qū)、礦井之間數(shù)據(jù)交換，提高工作效率。

（2）礦區(qū)地測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)、集中管理，便于地質(zhì)、測(cè)量和水文數(shù)據(jù)交換，同時(shí)可減少大量服務(wù)器購買和日常維護(hù)成本，礦圖數(shù)據(jù)安全性更有保障。

（3）對(duì)煤業(yè)集團(tuán)直屬直管礦井的水文地質(zhì)基本情況、開采現(xiàn)狀、井巷工程分布、重大地質(zhì)危險(xiǎn)源進(jìn)行綜合展示 ，發(fā)揮地測(cè)管理對(duì)礦井安全生產(chǎn)的指導(dǎo)作用，為集團(tuán)開發(fā)規(guī)劃、搶險(xiǎn)救災(zāi)等提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，為礦井安全生產(chǎn)提供參考依據(jù)，為集團(tuán)各級(jí)部門提供便捷的地測(cè)服務(wù)。