专利名称：基于第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型的划分方法
技术领域：
本发明涉及一种基于第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型的划分方法，属于采矿及地质勘探领域。
背景技术：
目前对于被松散层覆盖矿区浅部煤层开采的安全性，关键取决于第四系底部含水层的富水情况。按照国家的相关规定，为保障矿井的安全开采，必须留设合理高度的安全煤岩柱，而所留设的安全煤岩柱呆滞了大量的煤炭资源。由于第四系地层沉积的复杂性和不均性，目前绝大多数矿井对于第四系松散层底部地层的沉积组合结构、岩性特征及划分方法研究甚少，无法准确的界定或探明对煤层开采造成突水(涌砂)威胁的主要含水层及其富水情况，从而导致大量矿井留设安全煤岩柱尺寸不合理，呆滞了更多的煤炭资源或为矿井的安全生产带来了隐患，因此需要一种基于第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型的划分方法，用于被松散层覆盖矿区浅部煤层开采的教学和研究，以保证开采的安全性和在保证安全的情况下尽大程度的进行煤矿资源的开发，尽可能的减少呆滞的煤矿资源。
发明内容
为了解决上述问题中的不足之处，本发明提供了一种基于第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型的划分方法。本发明所采用的技术方案为:一种基于第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型的划分方法，划分步骤如下:(I)、根据钻孔资料，确定自第四系下部松散层顶界面以下各地层的岩性、厚度及空间组合沉积结构特征 ；(2)、根据步骤第四系下部地层的沉积特征，绘制出第四系下部松散地层的组合沉积空间分布图；(3)按照地层岩性划分原则，对所绘制的空间分布图的地层进行整合；整合的具体实施步骤如为:地层岩性原则是指根据地层岩性特征将相邻且岩性相似的地层划分为同一层，将相邻但岩性不同的地层划归为不同层；地层岩性分为砂土类和粘土类地层，其中砂土类地层主要包括砂砾层、粗砂层、中砂层、粉砂层及粘土质砂\砾层等以砂\砂质为主的地层，粘土类地层主要包括粘土层、砂\砾质粘土层等以粘土为主的地层；将第四系下部地层划分为粘土类地层与砂土类地层相间沉积的组合结构；(4)在上述步骤(3)的基础上，再进行地层厚度原则划分，按地层厚度从薄到厚的顺序依次划分，具体划分原则如下:A、厚度小于0.50m的地层，不满足单独分层，厚度及岩性忽略不计；B、对于厚度在0.50 1.50m范围内的地层，若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值小于或等于1/10，则该地层与上、下相邻地层划归为同一层；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值为1/10 1/4，则该地层厚度及岩性忽略不计；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值大于1/4，则该地层宜单独分层；C、厚度在1.50 2.50m范围内的地层，若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值小于或等于1/10，则该地层与上、下相邻地层划归为同一层；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值为1/10 1/6，则该地层厚度及岩性忽略不计；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值大于1/6，则该地层宜单独分层；D、对于厚度大于2.5m的地层,可单独分层；按照地层厚度划分原则，对所绘制的空间分布图的地层进行整合；按地层厚度从薄到厚的顺序依次划分；(5)得出第四系下部松散地层各亚分层划分结果，对第四系松散地层各亚分层进行命名；命名方法为:砂土类地层称为亚含水分层(简称亚含)，粘土类地层称为亚隔水分层(简称亚隔)；自上而下依次分别亚I含水分层、亚I隔水分层、亚2含水分层、亚2隔水分层等，按次序依次命名；(6)建立出第四系下部松散地层亚分层沉积组合结构模型。本发明实施简便易行，简化了原有第四系松散地层复杂的沉积结构。可更为直观的反映第四系亚分层的岩性、厚度及其空间分布特征。本发明归类划分了第四系地层的组合结构，为进一步研究第四系亚分层的结构特征提供了良好基础。本发明可根据 具体划分结果，准确的界定出构成矿井涌水(砂)威胁的隐患含水层。为正确分析第四系松散层下部亚分层沉积组合结构特征及其阻水阻砂性能提供了基础，使后续的研究工作更具有针对性。本发明不仅为被松散层覆盖矿区浅部煤层开采安全煤岩柱的合理留设提供了参考依据，而且回收了大量的呆滞煤炭资源，显著提高了矿井的社会经济效益，为矿井的安全生产提供了保障。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明对图6所示的第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型的划分方法实施步骤流程图。图2为钻孔柱状图中第四系下部地层柱状图。图3为第四系松散地层组合沉积空间分布图。图4为第四系地层按地层岩性原则划分结果图。图5为第四系地层按地层厚度原则划分结果图。图6为第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型。图中:1、细砂层；2、砂质粘土层；3、细砂层；4、粉砂层；5、粘土层；6、粉砂层；7、粘土层；8、砂质粘土层；9、中砂层；10、粘土质砂层；11、粘土层；12、砂砾层；201、细砂粉砂互层；202、粘土与砂质粘土互层；203、中砂与粘土质砂互层；204、砂砾质粘土与粘土互层；101、亚I含水分层；102、亚I隔水分层；103、亚2含水分层；104、亚2隔水分层；105、亚3含水分层；106、亚3隔水分层。
具体实施例方式为使更加清晰地描述本发明的技术方案、优点及实用性，下面将通过具体的实例对本发明的具体实施方式
进行完整描述。步骤如下:一、实例1:图2为某煤矿实际的钻孔柱状图中第四系下部地层柱状图，根据图2所示(钻孔材料)，确定自第四系下部松散层顶界面以下各地层的岩性、厚度及空间组合沉积结构特征，各地层自上而下分别:1为细砂层，厚度5.93m ；2为砂质粘土层，厚度0.45m ；3为细砂层，厚度2.40m ；4为粉砂层，厚度0.80m ；5为粘土层，厚度6.45m ；6为粉砂层，厚度
1.30m ；7为粘土层，厚度4.72m ；8为砂质粘土层，厚度1.20m ;9为中砂层，厚度3.81m ; 10为粘土质砂层，厚度1.62m ; 11为粘土层，厚度3.74m； 12为砂砾层，厚度2.37m ；13为砂砾质粘土层，厚度1.03m； 13为粘土层，厚度1.40m。二、如图2所示，根据第四系下部地层的沉积特征，绘制出第四系下部松散地层的组合沉积空间分布图。三、按地层岩性原则划分，对所绘制的空间分布图的地层进行整合。具体实施步骤如下:地层岩性原则是指根据地层岩性特征将相邻且岩性相似的地层划分为同一层，将相邻但岩性不同的地层划归为不同层；地层岩性分为砂土类和粘土类地层，其中砂土类地层主要包括砂砾层、粗砂层、中砂层、粉砂层及粘土质砂(砾)层等以砂(砾)质为主的地层，粘土类地层主要包括·粘土层、砂(砾)质粘土层等以粘土为主的地层。如图3所示(图3中各序号代表内容与图2相同)，通过分析各地层的岩性及层位关系，按照地层岩性原则划分，可将图3中3和4、7和8、9和10、13和14分别整合为201、202、203、204。其中，201为细砂粉砂互层，厚度3.20m ；202为粘土与砂质粘土互层，厚度5.92m ；203为中砂与粘土质砂互层，厚度5.43m ；204为砂砾质粘土与粘土互层，厚度2.43m。按照地层岩性原则进行整合划分后，地层自上而下分别为1、2、201、5、6、202、203、
I1、12、204，其特征在于将第四系下部地层划分为粘土类地层与砂土类地层相间沉积的组合结构，其划分结果如图4所示(图中左侧序号为粘土类地层，右侧序号为砂土类地层)。四、在上述步骤三的基础上，再进行地层厚度原则划分，按地层厚度从薄到厚的顺序依次划分，具体划分原则如下:A、厚度小于0.50m的地层，不满足单独分层，厚度及岩性忽略不计。B、对于厚度在0.50 1.50m范围内的地层，若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值小于或等于1/10，则该地层与上、下相邻地层划归为同一层；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值为1/10 1/4，则该地层厚度及岩性忽略不计；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值大于1/4，则该地层宜单独分层。C、厚度在1.50 2.50m范围内的地层，若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值小于或等于1/10，则该地层与上、下相邻地层划归为同一层；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值为1/10 1/6，则该地层厚度及岩性忽略不计；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值大于1/6，则该地层宜单独分层。D、对于厚度大于2.5m的地层，可单独分层。
按照地层厚度划分原则，对所绘制的空间分布图的地层进行整合，按地层厚度从薄到厚的顺序依次划分的具体实施步骤如下:a、图4中地层2厚度最薄，其厚度小于0.50m,按照厚度划分原则A，该层厚度及岩性忽略。因此，I和201划归为同一层101，其厚度为I和201之和，即9.13m，属于砂土类地层。b、图4中厚度对于厚度在0.50 1.50m范围内的地层有6，由于该地层厚度与其上、下相邻地层(5和202)的厚度之和的比值约为0.105，其值介于1/10 1/4之间。因此，按照厚度划分原则B，该地层厚度及岩性厚度忽略不计，即5和202划归为同一层102，其厚度为两地层之和，为12.37m，属于粘土类地层。C、图4中厚度 介于1.50 2.50m之间的地层有12和204，由于12较204厚度小，按照先薄再厚的原则，先分析地层12，12的厚度与上、下相邻地层(11和204)的厚度之和的比值约为0.38，其值大于1/6。因此，按照厚度划分原则(3)，该层可单独分层，属砂土类地层。d、对于地层203、11的厚度均大于2.50m，均单独分层；对于204位于最底层厚度为2.43m接近于2.50m，且其上部12满足单独分层的标准，因此，204也可单独分层。综上所述，按地层厚度原则划分，其自上而下分别为101 (I和201)、102 (5和202)、103 ( BP 203)、104 (即11)、105 (即12)和106 ( BP 204)，具体划分结果如图5所示。五、根据上述结果得出第四系下部松散地层各亚分层划分结果，对第四系松散地层亚分层进行命名，命名方法:砂土类地层称为亚含水分层(简称亚含)，粘土类地层称为亚隔水分层(简称亚隔)；自上而下依次分别亚I含水分层、亚I隔水分层、亚2含水分层、亚2隔水分层等，按次序依次命名。在上述划分结果的基础上，实例I的地层101、102、103、104、105和106命名分别
为亚I含水分层、亚I隔水分层、亚2含水分层、亚2隔水分层、亚3含水分层和亚3隔水分层，可简称亚I含、亚I隔、亚2含、亚2隔、亚3含和亚3隔，具体划分结果如图5、6所不。六、建立出第四系下部松散地层亚分层沉积组合结构模型，实例I的第四系下部松散地层亚分层沉积组合结构模型具体如图6所示，101为亚I含水分层(简称亚I含)，属于砂土类含水层，厚度为9.13m； 102为亚I隔水分层(简称亚I隔)，属于粘土类隔水层，厚度为12.37m ；103为亚2含水分层(简称亚2含)，属于砂土类含水层，厚度为5.43m ；104为亚2隔水分层(简称亚2隔)，属于粘土类隔水层，厚度为3.74m ；105为亚3含水分层(简称亚3含)，属于砂土类含水层，厚度为2.37m, 106亚3隔水分层(简称亚3隔)，属于粘土类隔水层，厚度为2.43m。本发明合理的划分了第四系地层结构，将第四系地层划分为由若干砂质含水分层和粘土质隔水分层相间沉积的组合结构，更为直观的反映了第四系地层的沉积组合结构特征。上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型的划分方法，其特征在于: 划分步骤如下: (1)、根据钻孔资料，确定自第四系下部松散层顶界面以下各地层的岩性、厚度及空间组合沉积结构特征； (2)、根据步骤第四系下部地层的沉积特征，绘制出第四系下部松散地层的组合沉积空间分布图； (3)按照地层岩性划分原则，对所绘制的空间分布图的地层进行整合； 整合的具体实施步骤如为: 地层岩性原则是指根据地层岩性特征将相邻且岩性相似的地层划分为同一层，将相邻但岩性不同的地层划归为不同层；地层岩性分为砂土类和粘土类地层，其中砂土类地层主要包括砂砾层、粗砂层、中砂层、粉砂层及粘土质砂\砾层等以砂\砂质为主的地层，粘土类地层主要包括粘土层、砂\砾质粘土层等以粘土为主的地层； 将第四系下部地层划 分为粘土类地层与砂土类地层相间沉积的组合结构； (4)在上述步骤(3)的基础上，再进行地层厚度原则划分，按地层厚度从薄到厚的顺序依次划分，具体划分原则如下: A、厚度小于0.50m的地层，不满足单独分层，厚度及岩性忽略不计； B、对于厚度在0.50 1.50m范围内的地层，若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值小于或等于1/10，则该地层与上、下相邻地层划归为同一层；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值为1/10 1/4，则该地层厚度及岩性忽略不计；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值大于1/4，则该地层宜单独分层； C、厚度在1.50 2.50m范围内的地层，若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值小于或等于1/10，则该地层与上、下相邻地层划归为同一层；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值为1/10 1/6，则该地层厚度及岩性忽略不计；若该地层厚度与其上、下相邻地层的厚度之和的比值大于1/6，则该地层宜单独分层； D、对于厚度大于2.5m的地层，可单独分层； 按照地层厚度划分原则，对所绘制的空间分布图的地层进行整合；按地层厚度从薄到厚的顺序依次划分； (5)得出第四系下部松散地层各亚分层划分结果，对第四系松散地层各亚分层进行命名； 命名方法为:砂土类地层称为亚含水分层(简称亚含)，粘土类地层称为亚隔水分层(简称亚隔)；自上而下依次分别亚I含水分层、亚I隔水分层、亚2含水分层、亚2隔水分层等，按次序依次命名； (6)建立出第四系下部松散地层亚分层沉积组合结构模型。
全文摘要
本发明公开了一种基于第四系松散地层亚分层沉积组合结构模型的划分方法，步骤为根据钻孔资料，确定自第四系下部松散层顶界面以下各地层的岩性、厚度及空间组合沉积结构特征；根据第四系下部地层的沉积特征，绘制出第四系下部松散地层的组合沉积空间分布图；按照地层岩性划分原则，对所绘制的空间分布图的地层进行整合；进行地层厚度原则划分，按地层厚度从薄到厚的顺序依次划分，得出第四系下部松散地层各亚分层划分结果，对第四系松散地层各亚分层进行命名；建立出第四系下部松散地层亚分层沉积组合结构模型。本发明为煤矿开采提供了参考依据，而且回收了大量的呆滞煤炭资源，显著提高了矿井的社会经济效益，为矿井的安全生产提供了保障。
文档编号G09B25/06GK103247223SQ20131020293
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月28日 优先权日2013年5月28日
发明者张文泉, 张贵彬, 张红日, 盛园园, 郭炜, 赵凯 申请人:山东科技大学