專利名稱：基于第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型的劃分方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型的劃分方法，屬于采礦及地質勘探領域。
背景技術：
目前對于被松散層覆蓋礦區(qū)淺部煤層開采的安全性，關鍵取決于第四系底部含水層的富水情況。按照國家的相關規(guī)定，為保障礦井的安全開采，必須留設合理高度的安全煤巖柱，而所留設的安全煤巖柱呆滯了大量的煤炭資源。由于第四系地層沉積的復雜性和不均性，目前絕大多數(shù)礦井對于第四系松散層底部地層的沉積組合結構、巖性特征及劃分方法研究甚少，無法準確的界定或探明對煤層開采造成突水(涌砂)威脅的主要含水層及其富水情況，從而導致大量礦井留設安全煤巖柱尺寸不合理，呆滯了更多的煤炭資源或為礦井的安全生產(chǎn)帶來了隱患，因此需要一種基于第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型的劃分方法，用于被松散層覆蓋礦區(qū)淺部煤層開采的教學和研究，以保證開采的安全性和在保證安全的情況下盡大程度的進行煤礦資源的開發(fā)，盡可能的減少呆滯的煤礦資源。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題中的不足之處，本發(fā)明提供了一種基于第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型的劃分方法。本發(fā)明所采用的技術方案為:一種基于第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型的劃分方法，劃分步驟如下:(I)、根據(jù)鉆孔資料，確定自第四系下部松散層頂界面以下各地層的巖性、厚度及空間組合沉積結構特征 ；(2)、根據(jù)步驟第四系下部地層的沉積特征，繪制出第四系下部松散地層的組合沉積空間分布圖；(3)按照地層巖性劃分原則，對所繪制的空間分布圖的地層進行整合；整合的具體實施步驟如為:地層巖性原則是指根據(jù)地層巖性特征將相鄰且?guī)r性相似的地層劃分為同一層，將相鄰但巖性不同的地層劃歸為不同層；地層巖性分為砂土類和粘土類地層，其中砂土類地層主要包括砂礫層、粗砂層、中砂層、粉砂層及粘土質砂\礫層等以砂\砂質為主的地層，粘土類地層主要包括粘土層、砂\礫質粘土層等以粘土為主的地層；將第四系下部地層劃分為粘土類地層與砂土類地層相間沉積的組合結構；(4)在上述步驟(3)的基礎上，再進行地層厚度原則劃分，按地層厚度從薄到厚的順序依次劃分，具體劃分原則如下:A、厚度小于0.50m的地層，不滿足單獨分層，厚度及巖性忽略不計；B、對于厚度在0.50 1.50m范圍內(nèi)的地層，若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值小于或等于1/10，則該地層與上、下相鄰地層劃歸為同一層；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值為1/10 1/4，則該地層厚度及巖性忽略不計；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值大于1/4，則該地層宜單獨分層；C、厚度在1.50 2.50m范圍內(nèi)的地層，若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值小于或等于1/10，則該地層與上、下相鄰地層劃歸為同一層；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值為1/10 1/6，則該地層厚度及巖性忽略不計；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值大于1/6，則該地層宜單獨分層；D、對于厚度大于2.5m的地層,可單獨分層；按照地層厚度劃分原則，對所繪制的空間分布圖的地層進行整合；按地層厚度從薄到厚的順序依次劃分；(5)得出第四系下部松散地層各亞分層劃分結果，對第四系松散地層各亞分層進行命名；命名方法為:砂土類地層稱為亞含水分層(簡稱亞含)，粘土類地層稱為亞隔水分層(簡稱亞隔)；自上而下依次分別亞I含水分層、亞I隔水分層、亞2含水分層、亞2隔水分層等，按次序依次命名；(6)建立出第四系下部松散地層亞分層沉積組合結構模型。本發(fā)明實施簡便易行，簡化了原有第四系松散地層復雜的沉積結構?？筛鼮橹庇^的反映第四系亞分層的巖性、厚度及其空間分布特征。本發(fā)明歸類劃分了第四系地層的組合結構，為進一步研究第四系亞分層的結構特征提供了良好基礎。本發(fā)明可根據(jù) 具體劃分結果，準確的界定出構成礦井涌水(砂)威脅的隱患含水層。為正確分析第四系松散層下部亞分層沉積組合結構特征及其阻水阻砂性能提供了基礎，使后續(xù)的研究工作更具有針對性。本發(fā)明不僅為被松散層覆蓋礦區(qū)淺部煤層開采安全煤巖柱的合理留設提供了參考依據(jù)，而且回收了大量的呆滯煤炭資源，顯著提高了礦井的社會經(jīng)濟效益，為礦井的安全生產(chǎn)提供了保障。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1為本發(fā)明對圖6所示的第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型的劃分方法實施步驟流程圖。圖2為鉆孔柱狀圖中第四系下部地層柱狀圖。圖3為第四系松散地層組合沉積空間分布圖。圖4為第四系地層按地層巖性原則劃分結果圖。圖5為第四系地層按地層厚度原則劃分結果圖。圖6為第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型。圖中:1、細砂層；2、砂質粘土層；3、細砂層；4、粉砂層；5、粘土層；6、粉砂層；7、粘土層；8、砂質粘土層；9、中砂層；10、粘土質砂層；11、粘土層；12、砂礫層；201、細砂粉砂互層；202、粘土與砂質粘土互層；203、中砂與粘土質砂互層；204、砂礫質粘土與粘土互層；101、亞I含水分層；102、亞I隔水分層；103、亞2含水分層；104、亞2隔水分層；105、亞3含水分層；106、亞3隔水分層。
具體實施例方式為使更加清晰地描述本發(fā)明的技術方案、優(yōu)點及實用性，下面將通過具體的實例對本發(fā)明的具體實施方式
進行完整描述。步驟如下:一、實例1:圖2為某煤礦實際的鉆孔柱狀圖中第四系下部地層柱狀圖，根據(jù)圖2所示(鉆孔材料)，確定自第四系下部松散層頂界面以下各地層的巖性、厚度及空間組合沉積結構特征，各地層自上而下分別:1為細砂層，厚度5.93m ；2為砂質粘土層，厚度0.45m ；3為細砂層，厚度2.40m ；4為粉砂層，厚度0.80m ；5為粘土層，厚度6.45m ；6為粉砂層，厚度
1.30m ；7為粘土層，厚度4.72m ；8為砂質粘土層，厚度1.20m ;9為中砂層，厚度3.81m ; 10為粘土質砂層，厚度1.62m ; 11為粘土層，厚度3.74m； 12為砂礫層，厚度2.37m ；13為砂礫質粘土層，厚度1.03m； 13為粘土層，厚度1.40m。二、如圖2所示，根據(jù)第四系下部地層的沉積特征，繪制出第四系下部松散地層的組合沉積空間分布圖。三、按地層巖性原則劃分，對所繪制的空間分布圖的地層進行整合。具體實施步驟如下:地層巖性原則是指根據(jù)地層巖性特征將相鄰且?guī)r性相似的地層劃分為同一層，將相鄰但巖性不同的地層劃歸為不同層；地層巖性分為砂土類和粘土類地層，其中砂土類地層主要包括砂礫層、粗砂層、中砂層、粉砂層及粘土質砂(礫)層等以砂(礫)質為主的地層，粘土類地層主要包括·粘土層、砂(礫)質粘土層等以粘土為主的地層。如圖3所示(圖3中各序號代表內(nèi)容與圖2相同)，通過分析各地層的巖性及層位關系，按照地層巖性原則劃分，可將圖3中3和4、7和8、9和10、13和14分別整合為201、202、203、204。其中，201為細砂粉砂互層，厚度3.20m ；202為粘土與砂質粘土互層，厚度5.92m ；203為中砂與粘土質砂互層，厚度5.43m ；204為砂礫質粘土與粘土互層，厚度2.43m。按照地層巖性原則進行整合劃分后，地層自上而下分別為1、2、201、5、6、202、203、
I1、12、204，其特征在于將第四系下部地層劃分為粘土類地層與砂土類地層相間沉積的組合結構，其劃分結果如圖4所示(圖中左側序號為粘土類地層，右側序號為砂土類地層)。四、在上述步驟三的基礎上，再進行地層厚度原則劃分，按地層厚度從薄到厚的順序依次劃分，具體劃分原則如下:A、厚度小于0.50m的地層，不滿足單獨分層，厚度及巖性忽略不計。B、對于厚度在0.50 1.50m范圍內(nèi)的地層，若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值小于或等于1/10，則該地層與上、下相鄰地層劃歸為同一層；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值為1/10 1/4，則該地層厚度及巖性忽略不計；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值大于1/4，則該地層宜單獨分層。C、厚度在1.50 2.50m范圍內(nèi)的地層，若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值小于或等于1/10，則該地層與上、下相鄰地層劃歸為同一層；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值為1/10 1/6，則該地層厚度及巖性忽略不計；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值大于1/6，則該地層宜單獨分層。D、對于厚度大于2.5m的地層，可單獨分層。
按照地層厚度劃分原則，對所繪制的空間分布圖的地層進行整合，按地層厚度從薄到厚的順序依次劃分的具體實施步驟如下:a、圖4中地層2厚度最薄，其厚度小于0.50m,按照厚度劃分原則A，該層厚度及巖性忽略。因此，I和201劃歸為同一層101，其厚度為I和201之和，即9.13m，屬于砂土類地層。b、圖4中厚度對于厚度在0.50 1.50m范圍內(nèi)的地層有6，由于該地層厚度與其上、下相鄰地層(5和202)的厚度之和的比值約為0.105，其值介于1/10 1/4之間。因此，按照厚度劃分原則B，該地層厚度及巖性厚度忽略不計，即5和202劃歸為同一層102，其厚度為兩地層之和，為12.37m，屬于粘土類地層。C、圖4中厚度 介于1.50 2.50m之間的地層有12和204，由于12較204厚度小，按照先薄再厚的原則，先分析地層12，12的厚度與上、下相鄰地層(11和204)的厚度之和的比值約為0.38，其值大于1/6。因此，按照厚度劃分原則(3)，該層可單獨分層，屬砂土類地層。d、對于地層203、11的厚度均大于2.50m，均單獨分層；對于204位于最底層厚度為2.43m接近于2.50m，且其上部12滿足單獨分層的標準，因此，204也可單獨分層。綜上所述，按地層厚度原則劃分，其自上而下分別為101 (I和201)、102 (5和202)、103 ( BP 203)、104 (即11)、105 (即12)和106 ( BP 204)，具體劃分結果如圖5所示。五、根據(jù)上述結果得出第四系下部松散地層各亞分層劃分結果，對第四系松散地層亞分層進行命名，命名方法:砂土類地層稱為亞含水分層(簡稱亞含)，粘土類地層稱為亞隔水分層(簡稱亞隔)；自上而下依次分別亞I含水分層、亞I隔水分層、亞2含水分層、亞2隔水分層等，按次序依次命名。在上述劃分結果的基礎上，實例I的地層101、102、103、104、105和106命名分別
為亞I含水分層、亞I隔水分層、亞2含水分層、亞2隔水分層、亞3含水分層和亞3隔水分層，可簡稱亞I含、亞I隔、亞2含、亞2隔、亞3含和亞3隔，具體劃分結果如圖5、6所不。六、建立出第四系下部松散地層亞分層沉積組合結構模型，實例I的第四系下部松散地層亞分層沉積組合結構模型具體如圖6所示，101為亞I含水分層(簡稱亞I含)，屬于砂土類含水層，厚度為9.13m； 102為亞I隔水分層(簡稱亞I隔)，屬于粘土類隔水層，厚度為12.37m ；103為亞2含水分層(簡稱亞2含)，屬于砂土類含水層，厚度為5.43m ；104為亞2隔水分層(簡稱亞2隔)，屬于粘土類隔水層，厚度為3.74m ；105為亞3含水分層(簡稱亞3含)，屬于砂土類含水層，厚度為2.37m, 106亞3隔水分層(簡稱亞3隔)，屬于粘土類隔水層，厚度為2.43m。本發(fā)明合理的劃分了第四系地層結構，將第四系地層劃分為由若干砂質含水分層和粘土質隔水分層相間沉積的組合結構，更為直觀的反映了第四系地層的沉積組合結構特征。上述實施方式并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發(fā)明的技術方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種基于第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型的劃分方法，其特征在于: 劃分步驟如下: (1)、根據(jù)鉆孔資料，確定自第四系下部松散層頂界面以下各地層的巖性、厚度及空間組合沉積結構特征； (2)、根據(jù)步驟第四系下部地層的沉積特征，繪制出第四系下部松散地層的組合沉積空間分布圖； (3)按照地層巖性劃分原則，對所繪制的空間分布圖的地層進行整合； 整合的具體實施步驟如為: 地層巖性原則是指根據(jù)地層巖性特征將相鄰且?guī)r性相似的地層劃分為同一層，將相鄰但巖性不同的地層劃歸為不同層；地層巖性分為砂土類和粘土類地層，其中砂土類地層主要包括砂礫層、粗砂層、中砂層、粉砂層及粘土質砂\礫層等以砂\砂質為主的地層，粘土類地層主要包括粘土層、砂\礫質粘土層等以粘土為主的地層； 將第四系下部地層劃 分為粘土類地層與砂土類地層相間沉積的組合結構； (4)在上述步驟(3)的基礎上，再進行地層厚度原則劃分，按地層厚度從薄到厚的順序依次劃分，具體劃分原則如下: A、厚度小于0.50m的地層，不滿足單獨分層，厚度及巖性忽略不計； B、對于厚度在0.50 1.50m范圍內(nèi)的地層，若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值小于或等于1/10，則該地層與上、下相鄰地層劃歸為同一層；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值為1/10 1/4，則該地層厚度及巖性忽略不計；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值大于1/4，則該地層宜單獨分層； C、厚度在1.50 2.50m范圍內(nèi)的地層，若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值小于或等于1/10，則該地層與上、下相鄰地層劃歸為同一層；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值為1/10 1/6，則該地層厚度及巖性忽略不計；若該地層厚度與其上、下相鄰地層的厚度之和的比值大于1/6，則該地層宜單獨分層； D、對于厚度大于2.5m的地層，可單獨分層； 按照地層厚度劃分原則，對所繪制的空間分布圖的地層進行整合；按地層厚度從薄到厚的順序依次劃分； (5)得出第四系下部松散地層各亞分層劃分結果，對第四系松散地層各亞分層進行命名； 命名方法為:砂土類地層稱為亞含水分層(簡稱亞含)，粘土類地層稱為亞隔水分層(簡稱亞隔)；自上而下依次分別亞I含水分層、亞I隔水分層、亞2含水分層、亞2隔水分層等，按次序依次命名； (6)建立出第四系下部松散地層亞分層沉積組合結構模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于第四系松散地層亞分層沉積組合結構模型的劃分方法，步驟為根據(jù)鉆孔資料，確定自第四系下部松散層頂界面以下各地層的巖性、厚度及空間組合沉積結構特征；根據(jù)第四系下部地層的沉積特征，繪制出第四系下部松散地層的組合沉積空間分布圖；按照地層巖性劃分原則，對所繪制的空間分布圖的地層進行整合；進行地層厚度原則劃分，按地層厚度從薄到厚的順序依次劃分，得出第四系下部松散地層各亞分層劃分結果，對第四系松散地層各亞分層進行命名；建立出第四系下部松散地層亞分層沉積組合結構模型。本發(fā)明為煤礦開采提供了參考依據(jù)，而且回收了大量的呆滯煤炭資源，顯著提高了礦井的社會經(jīng)濟效益，為礦井的安全生產(chǎn)提供了保障。
文檔編號G09B25/06GK103247223SQ20131020293
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月28日 優(yōu)先權日2013年5月28日
發(fā)明者張文泉, 張貴彬, 張紅日, 盛園園, 郭煒, 趙凱 申請人:山東科技大學