cass繪圖軟件在上分層老空區(qū)水害防治中的應(yīng)用

摘 要：cass數(shù)字繪圖軟件是煤礦地質(zhì)中重要的一款繪圖軟件，在等高線繪制，體積測算中都有重要的應(yīng)用。在礦井地質(zhì)日常工作中，利用cass軟件可以及時(shí)的添加最新巷道揭露的地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，及時(shí)更新加密煤層底板等高線，可以為判斷水源和預(yù)測水害提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。該文以內(nèi)蒙古某礦為例，給出了利用cass軟件繪制高精度等高線圖和核算積水量的方法，為其他類似礦山的煤礦防治水工作提供參考。

關(guān)鍵詞：cass軟件 等高線 防治水 預(yù)測 應(yīng)用

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0083-02

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于東勝煤田，鄂爾多斯臺向斜東勝隆起之東南邊緣地帶，基本構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造，地層走向N25°W，傾向S65°W，傾角1°～3°，具有寬緩的波狀起伏，斷層不發(fā)育。區(qū)域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入。綜觀全區(qū)為侵蝕性丘陵地貌特征。屬干旱半荒沙漠帶大陸性氣候，多風(fēng)少雨，日照豐富，降水集中于七、八、九3個(gè)月，占全年降水量的70%，年平均396mm，年平均2082mm。蒸發(fā)量是降水量的4～6倍。本礦井附近基巖含水層富水性微弱。

本區(qū)直接充水含水層的貯水空間以孔隙為主，裂隙次之，屬孔隙～裂隙充水礦床。主要可采煤層6煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下。貧乏的大氣降水為其主要補(bǔ)給源，區(qū)內(nèi)無大的地表水體及斷層存在，地形條件有利于自然排水，直接充水含水層富水性弱，q<0.1L/s.M，為孔隙～裂隙充水礦床，水文地質(zhì)條件簡單型。

該礦6105、6106工作面煤厚5.5～ 7.3m，采用分層回采的方式回采。先期6上105、6上106工作面巷道掘進(jìn)時(shí)在兩個(gè)低洼點(diǎn)有煤層裂隙出水的情況。4年后，該礦計(jì)劃回采下分層，進(jìn)行6105、6106工作面巷道掘進(jìn)。

2 利用cass軟件繪制等高線

本礦屬于地質(zhì)構(gòu)造簡單類型，井田內(nèi)斷層稀少，至建井以來共發(fā)現(xiàn)兩條斷層，落差均小于1.5m，故利用鉆孔資料繪制煤層底板等高線圖斷層影響微弱[1]。

該礦井礦區(qū)內(nèi)共有鉆孔6個(gè)，統(tǒng)計(jì)坐標(biāo)及標(biāo)高如下格式

利用cass軟件內(nèi)將X，Y，Z三個(gè)數(shù)值導(dǎo)入軟件內(nèi)，cass自動(dòng)生成鉆孔圈定范圍內(nèi)的煤層底板標(biāo)高。在鉆孔圈定范圍外，礦井邊界以內(nèi)，依照煤層底板等高線的趨勢，延伸底板等高線。得出研究區(qū)域原始煤層底板等高線圖（圖1），該圖即為煤礦前期使用的煤層底板等高線圖。

3 利用生產(chǎn)揭露資料加密等高線

在生產(chǎn)過程中，對于巷道平緩的地點(diǎn)導(dǎo)線點(diǎn)常布置100m一個(gè)，同時(shí)一個(gè)工作面兩個(gè)順槽都有數(shù)據(jù)，相鄰的工作面的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以連結(jié)成間隔小于100m的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于導(dǎo)線點(diǎn)是現(xiàn)場實(shí)際測量，數(shù)據(jù)可靠、誤差小，完全滿足繪制等高線的精確要求。

該礦掘進(jìn)工作面是依照煤層頂板為沿頂掘進(jìn)，煤層厚度平均6.5m。利用前期的測量資料，統(tǒng)計(jì)6上105、6上106巷道中導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)高程，依照表一的格式統(tǒng)計(jì)成如下。

由于導(dǎo)線點(diǎn)的標(biāo)高為巷道頂板標(biāo)高，參考巷道實(shí)際剖面圖，煤層底板標(biāo)高等于巷道頂板標(biāo)高減去巷道高度和留底煤厚度，即煤層底板高程H

H=H1-H2-H3

H1，測量巷道頂板高程

H2，巷道高度

H3，留底煤厚度

同上步利用cass軟件導(dǎo)入數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成煤層底板等高線曲線圖（圖2）。

從圖2中可以看出，兩次煤層底板等高線的走向和傾角存在較大變化，這源自于采集的數(shù)據(jù)密度大小。圖1中鉆孔間距均在1000m左右，中間的起伏構(gòu)造無法控制。圖2中由于采用了巷道測量導(dǎo)線點(diǎn)資料，兩點(diǎn)之間間隔小于100m，所以可以更加精確的反應(yīng)實(shí)際情況，控制構(gòu)造發(fā)育的范圍。

4 利用水文地質(zhì)情況判斷積水情況

在該礦相鄰采空區(qū)內(nèi)有出水現(xiàn)象，經(jīng)測定老空積水水位為+1156m，確定煤層底板等高線+1156m即為上分層老空區(qū)的積水線。經(jīng)分析圖2中煤層底板等高線情況，發(fā)現(xiàn)存在底板等高線高程小于+1156m的Ⅰ、Ⅱ低洼區(qū)域。由于6上105、6上106工作面采高為3.5m，上分層采空后經(jīng)4年時(shí)間塌陷壓實(shí)，老空水主要以賦存在頂板砂巖中的裂隙水為主[2]。同時(shí)由于6106、6106工作面地面無河流湖泊，煤層上方含水層含水性均較弱，由此判斷6上105、6上106老空區(qū)賦存一定量的砂巖裂隙水，以靜儲量水為主。

由于上述Ⅰ、Ⅱ低洼區(qū)域經(jīng)充水后在空間上形成一個(gè)倒堆形，它們有一個(gè)公共底面，即+1156m水平面，采用cass軟件中計(jì)算土方量子程序計(jì)算體積更加符合實(shí)際。計(jì)算結(jié)果乘以老空充水系數(shù)即為老空積水量，得出Ⅰ#區(qū)域積水量為9400m3，Ⅱ#區(qū)域積水量為11400m3。

5 探放水結(jié)果

根據(jù)老空積水區(qū)的水壓、煤層的堅(jiān)硬程度、資料可靠度等因素，沿積水線平行外推一定距離即為探水線[1]。由此確定6下105膠帶順槽掘進(jìn)至Ⅰ#區(qū)域的探水線和6下105分層軌道順槽掘進(jìn)至Ⅱ#區(qū)域的探水線。在掘進(jìn)錢通過物探、化探和鉆探等綜合方法查清水文地質(zhì)條件，分析了充水因素[4]。針對兩個(gè)低洼區(qū)進(jìn)行了探放水工程，兩次探放水結(jié)果均驗(yàn)證了積水線劃定、積水量計(jì)算的正確性。其中掘進(jìn)巷道探水孔見水點(diǎn)位置平面距離誤差均控制在2m以內(nèi)，大大提高了地測人員認(rèn)識水害、戰(zhàn)勝水害的信心。

6 結(jié)語

（1）對于生產(chǎn)掘進(jìn)過程中測定的導(dǎo)線點(diǎn)數(shù)據(jù)及其他地質(zhì)資料可以采用cass軟件以構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的形式儲存，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)成圖可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地修改煤層底板等高線，反應(yīng)煤礦的最新地質(zhì)情況。

（2）利用cass軟件中計(jì)算土方量子程序計(jì)算老空區(qū)積水量，計(jì)算結(jié)果更加接近于事實(shí)，符合現(xiàn)場，這種方法是可行的。

（3）煤礦防治水工作的進(jìn)行建立在地測資料的詳細(xì)及準(zhǔn)確性和對地測資料的正確運(yùn)用和分析之上。沒有正確的地測資料，煤礦防治水工作便無法開展。對數(shù)據(jù)資料的合理分析會(huì)進(jìn)一步挖掘數(shù)據(jù)資料的內(nèi)涵，提高煤礦防治水工作的層次。

參考文獻(xiàn)

[1]武強(qiáng).煤礦防治水手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2013.

[2]高飛杰，徐愛國.厚煤層分層開采上層采空區(qū)水害防治技術(shù)[J].礦山測量，2010（2）：4，35-37.

[3]曹代勇.煤炭地質(zhì)勘查與評價(jià)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[4]國家煤礦安全監(jiān)察局.[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.