三维地质与巷道建模在煤矿的研究及应用

随着“透明矿山”的建设与发展,地质与巷道建模成为矿山工程领域中必不可少的技术手段,它通过对地下岩体、地质构造和巷道空间的三维表示和分析,能够提供重要的工程决策依据和风险评估结果。近年来,随着计算机技术和地质勘探技术的发展,三维地质与巷道建模方法得到了广泛应用。旨在对三维地质与巷道建模方法进行研究,探讨其在实际工程中的应用。

基于网络的矿山三维巷道建模方法研究

针对现有巷道三维模型的构建多是基于单机的建模方法,存在网络环境下模型共享困难的问题,研究了一种基于网络三维图形技术的巷道建模实现方法。该方法通过巷道底板中线等特征线和断面参数,经过三维坐标转换得到断面三维线,采用分段建模算法快速建立三角形条带巷道三维模型;采用在网页中嵌入HOOPS 3D流控件和三维模型的HSF流文件实现巷道三维模型的网络发布,并借助网络三维图形技术实现了通过浏览器对大规模巷道三维模型的访问和交互。

煤矿三维地质与巷道建模方法研究及应用

煤层地质空间三维建模及空间分析方法的研究已成为助力数字矿山、智能矿山建设与发展的研究热点。论文将煤层与对其开采过程中常涉及的自然实体(如地层、断层)、人工实体(如巷道)等多种类型的三维实体及其所占有的三维空间定义为煤层地质空间。三维地质建模技术可以构建科学的地质空间的几何及拓扑,为地下资源分布与工程构筑物的直观可视化和资源开发决策提供保障。

矿山测量数据处理与三维巷道建模方法研究

作为目前三维地理信息系统与数字矿山理论和技术发展的重要问题,计算机三维矿山巷道模拟是一种研究矿山巷道的模拟方式,可以对数字矿山建模方式进行有效完善,同时对MGIS理论及方法的应用起到推广作用,为商业化MGIS软件的开发与研究提供可靠的依据。本文主要对矿山测量数据处理和三维巷道建模方法的概况及矿山巷道三维模型的可视化方法进行了分析与探究。

矿山测量数据处理与三维巷道建模方法分析

在说明矿山测量与三维巷道建模对于矿山建设和发展作用后,分析当今地理信息系统的发展使用现状,论述矿山三维巷道建模的过程和方法及注意事项和处理原则。希望通过对矿山三维巷道建模技术的介绍,促使其在矿山合理开发及生产中发挥作用。

基于3D引擎的井下巷道建模算法设计与实现

基于明信软件MX_EMine三维可视化引擎,研究了对煤矿井下巷道的自动建模算法,并使用示例数据进行实验,构建的系统用户体验好,可持续集成应用。

DIMINE软件在大屯锡矿巷道建模中的应用

从DIMINE三维矿业软件在大屯锡矿巷道建模的实际应用出发,探讨了DIMINE巷道建模的功能体系,对建设巷道三维模型的关键技术进行分析,并简单介绍DIMINE软件巷道建模的总体实施情况和应用前景。

基于模式识别的矿山复杂巷道快速建模方法研究——以棉花坑铀矿床为例

在处理复杂巷道三维模型的构建时,传统的中线法和腰线法均面临工作量大、调整次数多、巷道实体不容易闭合等问题。基于多边形模式识别理论提出一种复杂巷道快速建模方法。首先,对实测巷道的腰线进行整理使得线段闭合且不存在重复线段,然后在平面上对巷道包围的空间进行Delaunay三角剖分,生成一系列的三角形,据此生成巷道中心线,再根据巷道顶面控制点与中心点的位置关系生成一系列辅助线,最后根据三维空间的这些线生成DTM(数字地形建模)面,形成巷道实体。采用面向对象的程序设计与编程方法,以棉花坑铀矿床-100 m中段巷道模型绘制验证了复杂巷道快速建模方法的可行性。结果表明,采用该方面建模方便、快捷,能够很好地解决复杂巷道建模周期长的难题,对快速构建全矿井数字化模型具有重要意义。

煤矿巷道空间毫米波雷达测量特性与重建方法

【目的】煤矿井下空间测量是煤矿透明地质建模的重要组成,然而煤矿巷道环境复杂、信息获取不全、感知数据精度不足等难题亟待解决。【方法】首先,深入研究粉尘、水雾、围岩结构等复杂环境因素下毫米波雷达信号特性,建立煤矿巷道围岩毫米波信号衰减模型,对比分析复杂环境因素毫米波雷达的影响机理。其次,针对煤矿复杂环境下毫米波雷达的巷道数字建模问题,提出巷道空间毫米波雷达点云泊松表面重建方法。通过实验测试与模拟巷道环境验证,在揭示煤矿复杂环境条件下的毫米波雷达感知机理基础上,实现了煤矿巷道空间测量与数字建模重构。【结果和结论】结果表明:(1)毫米波雷达能够适应煤矿井下多粉尘、多水雾、围岩粗糙的巷道环境,为煤矿巷道空间重建提供有效数据。(2)泊松表面重建方法能够充分展示真实巷道围岩信息,重建巷道整体宽度的平均绝对误差百分比为0.59%,巷道整体高度的平均绝对误差百分比为0.78%。煤矿复杂环境下毫米波雷达空间测量特性与重建方法的研究,为煤矿井下透明地质建模提供巷道空间测量数据,对推动煤矿智能开采具有重要意义。

基于张量坐标转换的矿山巷道三维建模算法

巷道三维建模对实现矿山数字化、信息化及智能化意义重大。考虑巷道断面特征节点坐标计算常受限于坐标系的选择,引入张量运算法则,确定笛卡尔新旧坐标系转换关系。通过细化任意三心拱巷道断面特征节点,并利用断面底板中点及断面参数建立巷道三维建模算法。利用包含张量计算模块的Python语言编译计算代码,并导入以Python为脚本语言的开源动画软件Blender,实现了基于该算法的巷道三维可视化。结果表明,该算法可实现巷道断面特征节点的精确计算,并可快速建立任意方位巷道,且适用于圆弧巷道及交叉巷道的圆滑处理,对智慧矿山巷道特征提取具有一定的借鉴意义。

基于Dynamo的矿井巷道参数化建模

针对矿井巷道空间结构错综复杂的特点,提出了利用Dynamo可视化程序设计流进行三维设计建模的技术路线,研究了巷道中心线提取及巷道断面参数族构建方法,实现了当巷道断面发生变化时的快速建模。基于布尔运算的可视化程序,实现了水平、倾斜交岔巷道的相互贯通,同时,在建模过程中通过可视化编程进行参数调整可实现模型设计的动态修改,提高巷道三维模型的复用性。试验表明:Dynamo可视化工作流能对建模过程进行精确控制,完成巷道三维模型的自动化构建,提高巷道建模的速度。

基于圆柱体-轴向包围盒检测的巷道相交建模

针对岩土工程中三维巷道相交建模复杂、运算时间长的问题,根据巷道的几何特性,提出了一种圆柱体-轴向包围盒的双层包围盒检测方法。该方法能够快速查找出可能相交的三角形单元,结合三维实体布尔运算实现了一种不规则三角形网(TIN)巷道曲面相交的快速构建方法。详细讲述了圆柱体-轴向包围盒(AABB)双层包围盒碰撞检测的基本原理以及实体相交布尔运算中的关键技术,对生成的实体网格提出优化方案。通过工程实例验证,在巷道曲面相交建模中,相比于层次有向包围盒(OBB)算法,圆柱体-AABB双层包围盒在包围盒生成方面效率提高近50%,具有建模简单、检测时间短、顶层检测准确度高等特点。

基于实测腰线数据的地下连通巷道精细建模方法

为充分利用实测腰线数据达到重构的巷道表面光滑、精细的目标,采用分区建模的方法,提出了一种基于实测腰线数据的地下巷道精细化重构算法:将实测的腰线根据底板中心线调整高程,得到巷道的底板边界线;基于顶板中心线,建立结点-路径网络拓扑关系图,同时提取该网络图中的连通路径,在路径和底板边界线间,分区构造局部断面轮廓线;提取相邻轮廓线间的空间网格,并对该空间网格进行曲面三角化;将巷道底板边界线分解为多个单调多边形后进行三角化;合并所有局部网格模型,生成内部连通的实体。应用实例表明:该算法可实现断面形状多样、拓扑关系复杂的地下连通巷道的三维模型重构实体,能较好地满足工程验收和采矿设计的需要。

煤矿巷道三维建模方法设计与系统开发应用

井巷工程三维建模研究及应用对完善数字矿山工程、加快矿井信息化建设具有十分重要的意义。目前煤矿井巷的可视化及设计大多是基于二维平面进行,无法直观表达井巷及其相关实体之间的空间关系。文中对矿山井巷工程数据的特征进行了分析,抽象出井巷工程二三维数据结构及建模方法,从巷道测量数据建立三维巷道模型。最后,开发了原型系统,以开滦集团钱家营矿区为例,建立了巷道三维模型并实现可视化,验证本文研究成果的实用性和有效性。

基于布尔运算的巷道精准建模研究及应用

为了改善巷道三维建模算法中特殊交岔点不能相互贯通的缺点,研究基于布尔运算的巷道交岔点建模算法,以实现巷道各类交岔点的相互贯通。根据实测导线数据、断面参数及巷道属性信息,采用六元组统一方法表示断面形状,实现巷道交岔点及各断面形状的连接。实验结果表明,基于布尔运算算法的垂直巷道交岔点建模算法贯通率达到100%。该算法不仅实现了巷道交岔点的相互贯通,而且能有效修正巷道设计中存在的误差,提高巷道三维模型精度。

基于点云数据的三维巷道快速建模研究

基于三维激光扫描技术,进行精细巷道数据模型构建和精细巷道三维场景建立,研究由基本元素构建三维巷道空间模型的数据库组合法则,实现基本元素对象、巷道实体对象的动态快速构建。以某钼矿巷道建模实例验证了三维激光扫描技术用于巷道快速建模的可行性和技术优势。

三维巷道拼接建模关键技术研究与实现

在数字矿山建设中井下巷道的三维(3D)展示一直是研究的重点,本文在总结原始巷道导线测量数据的基础上,对巷道组织、拓扑结构、巷道单体及网络建模、巷道拼接等进行了研究,构建并实现了用于三维巷道建模的三维数据模型,然后在对巷道数据进行预处理后通过分层建模的方法依次实现了巷道网面模型、网络及截面模型,最终实现了三维巷道的无缝平滑拼接。最后利用三维开源引擎OpenSceneGraph(OSG)对三维巷道模型进行了实现并开发完成了三维巷道原型系统,在实际生产中具有一定的参考意义。

基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模

对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现,是数字矿山建设的重要内容,矿山地下巷道的三维建模及可视化又是数字化再现的核心内容。针对传统巷道三维建模方法效率低下、成本高昂的不足,提出了基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模方法。该方法主要采用近景摄影测量立体像对的前方交会原理,使用相机在不同空间位置获得一组同一目标的图像,通过计算图像间的几何约束关系来得到目标表面的三维坐标信息,从而构建拍摄目标的三维模型。该方法首先利用低成本的智能手机照相机对巷道进行多视角近景照片采集;然后利用数字图像建模Context Capture软件对图像数据进行空中三角测量解算,并生成地下巷道点云数据;最后对获取的像片进行特征提取和影像匹配,完成地下巷道三维模型构建。以河南理工大学地下防空洞巷道为试验对象,拍摄了566张像片,像片间的旁向重叠度约80%。试验结果显示,所拍摄目标物的三维模型结构完整,纹理清晰,表明利用近景摄影测量技术构建巷道三维模型具有可行性。

基于三维建模的煤矿瓦斯抽采钻孔设计

文章阐述了煤矿地层体建模方法,建立了钻孔数据库和三维地层模型,分析了煤矿巷道三维建模方法和巷道三维模型数据库的建立,利用工程数据和地测数据建立了三维巷道,并基于3DMAX软件平台开发了煤矿瓦斯抽采钻孔三维设计软件,该软件减轻了工程设计人员的工作量,提高了劳动效率,为快速、准确绘制瓦斯抽采钻孔并优化钻孔设计提供了一种方法。

三维建模及可视化在矿山管理中的应用

鉴于煤矿事故频繁发生,探索一种高效、安全的现代化矿山管理方法是当前的趋势。随着科技的发展,GIS已经作为一种解决问题的高效手段应用到各个领域。在分析矿山三维建模及可视化的关键技术之后,结合徐州某煤矿三维建模的开发及应用对矿山现代化管理做了一个初步说明。