cass繪圖軟件在上分層老空區(qū)水害防治中的應用

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用。在礦井地質(zhì)日常工作中，利用cass軟件可以及時的添加最新巷道揭露的地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，及時更新加密煤層底板等高線，可以為判斷水源和預測水害提供更加準確的依據(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 預測 應用

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：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，多風少雨，日照豐富，降水集中于七、八、九3個月，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?shù)厍治g基準面以下。貧乏的大氣降水為其主要補給源，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工作面巷道掘進時在兩個低洼點有煤層裂隙出水的情況。4年后，該礦計劃回采下分層，進行6105、6106工作面巷道掘進。

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，統(tǒng)計坐標及標高如下格式

利用cass軟件內(nèi)將X，Y，Z三個數(shù)值導入軟件內(nèi)，cass自動生成鉆孔圈定范圍內(nèi)的煤層底板標高。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導線點常布置100m一個，同時一個工作面兩個順槽都有數(shù)據(jù)，相鄰的工作面的數(shù)據(jù)點可以連結(jié)成間隔小于100m的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于導線點是現(xiàn)場實際測量，數(shù)據(jù)可靠、誤差小，完全滿足繪制等高線的精確要求。

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

由于導線點的標高為巷道頂板標高，參考巷道實際剖面圖，煤層底板標高等于巷道頂板標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軟件導入數(shù)據(jù)，自動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線點資料，兩點之間間隔小于100m，所以可以更加精確的反應實際情況，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年時間塌陷壓實，老空水主要以賦存在頂板砂巖中的裂隙水為主[2]。同時由于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倒堆形，它們有一個公共底面，即+1156m水平面，采用cass軟件中計算土方量子程序計算體積更加符合實際。計算結(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膠帶順槽掘進至Ⅰ#區(qū)域的探水線和6下105分層軌道順槽掘進至Ⅱ#區(qū)域的探水線。在掘進錢通過物探、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]。針對兩個低洼區(qū)進行了探放水工程，兩次探放水結(jié)果均驗證了積水線劃定、積水量計算的正確性。其中掘進巷道探水孔見水點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識水害、戰(zhàn)勝水害的信心。

6 結(jié)語

（1）對于生產(chǎn)掘進過程中測定的導線點數(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，通過計算機自動成圖可以實時準確地修改煤層底板等高線，反應煤礦的最新地質(zhì)情況。

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

（3）煤礦防治水工作的進行建立在地測資料的詳細及準確性和對地測資料的正確運用和分析之上。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)資料的合理分析會進一步挖掘數(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

[1]武強.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[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007.

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