基于透明地质的综采工作面三维煤层建模

基于透明地质的三维煤层建模方法是间接解决煤岩识别难题的有效途径。现有三维煤层建模方法的研究大多集中于对空间三维实体的表达,对开采过程中煤层顶底板动态变化的过程缺乏研究,对于复杂地质条件的煤层顶底板高程的预测精度不高,难以满足采煤实际需求。针对上述问题,提出了一种基于透明地质的综采工作面三维煤层建模方法。基于进回风巷地质数据、钻孔测量数据、工作面切眼数据及利用三维地震再解释技术、槽波地震勘探技术与无线电磁波透视技术获得的煤层地质数据,应用离散平滑插值(DSI)算法预测煤层顶底板高程,构建综采工作面静态三维煤层模型。为提高工作面静态三维煤层模型精度,通过切眼开采新揭露的地质信息和DSI算法对其进行动态更新,获得更为精确的工作面动态三维煤层模型,基于更新后的三维煤层模型动态规划采煤机截割曲线,指导采煤机进行自动调高控制,从而实现自适应割煤。将该方法应用于黄陵一号煤矿810综采工作面,结果表明:DSI算法对煤层顶底板高程预测效果优于克里金插值算法和样条函数插值算法,插值平均绝对误差为0.0155 m;每截割5 m对三维煤层模型更新1次,煤层顶底板高程预测误差≤6.3 cm,满足采煤机截割轨迹精确规划要求。

基于伪点剔除与四域样条插值的三维煤层建模

三维煤层精确建模受地下断层、岩层、地势起伏等因素的影响,建模精度不高。为提高三维煤层建模的精度,提出一种基于伪点剔除与四域样条插值的三维煤层精确建模算法,通过伪点剔除方法对建模点进行预处理,筛选出其中的孤立点,进行剔除,其余非孤立点用于基本模型建立和基于映射的模型重构,采用四域样条插值方法对非孤立点进行建模,在建模中,将建模域分为起始域、延伸域、稳定域、收敛域共四个域,在不同域中,对不同的建模点进行匹配加权插值处理,经过四域联合滤波,实现四域样条插值,对建模效果起到平滑滤波作用,从而大大提高三维建模精度。仿真实验表明,新算法对于外界断层、岩层、地势起伏等具有很好的鲁棒性,三维建模精度提高,并且计算量明显较少。

动态精化的煤层三维建模方法

现有的煤层建模方法大都从多源数据中提取点或边界来构建实体模型,对开采过程中煤层动态变化的过程缺乏足够关注.提出一种逐步细化的煤层精细建模方法,首先,对开采边界内进行网格划分后将其转换为三角网,通过全局数据中提取的采样点和普通克里金法对三角网节点的高程及厚度属性进行插值,之后将其拓展为三棱柱作为初始煤层模型;其次,确认开采数据的影响范围,并对初始模型进行动态修正.在唐山市钱家营煤矿进行应用的结果表明,该方法充分运用了开采数据,使煤层的真实变化能够及时反映在煤层三维模型上,提高模型的精度.

含复杂地质构造的三维煤层动态建模方法

三维煤层模型是煤矿井下工程辅助分析新的参考信息来源,由于煤层地质构造的复杂性和钻孔采样数据的稀疏性,仅仅利用离散的钻孔采样数据等无法有效控制建模的准确性。论文在建立了煤层初始规则格网的基础上,深入分析煤层建模的误差来源,提出了基于点状、线状和面状地质数据对三维煤层模型的动态修正,并将复杂地质断层建模规划为一种面状数据对煤层模型的修正,进而实现了煤层的三维精细建模。

采煤工作面煤层三维地质建模

为了直观展现采煤工作面煤层地质分布和煤岩体空间赋存状况,增强地质数据的表现力和利用率,提出一种Web端煤层三维建模方案。该方案以某煤矿16402采煤工作面部分采样数据为基础,结合规则格网法和自适应差分进化Kriging空间插值算法构建煤层表面的数字高程模型;之后借助Three.js技术和Catmull-Rom样条曲线实现浏览器端采煤工作面煤层三维可视化模型,并实现煤质指标的动态展示。研究表明,所建模型真实地反映了工作面煤层的形态、产状和矿石品位,为生产方案对比决策提供了可靠依据。

基于多源多尺度地质数据的勘查区三维地质建模

二维地质图件是地质工作者在大量经验与研究的基础上形成的可靠资料,但难以直观表达三维空间中存在的地质现象。基于勘查区的地形地质图、煤层底板等高线图、钻孔柱状图、勘探线剖面图,对该区约束条件下的DEM、煤层底板模型、断层分布状态进行了三维建模,清晰展示了勘查区煤层形态及断层发育情况。结果表明:基于多源多尺度地质数据的勘查区三维地质建模技术可以直观地反映关键地层、构造形态及属性特征,能够为地质工作提供可靠的分析手段。

面向实时可视化的煤层三维模型构建与三角剖分

通过研究煤层构造的特征和煤田勘察数据的生产特点,提出一种基于三维格网的虚拟不规则六面体层状包络体动态建模方法,可较好地描述煤层的地质形态;根据煤层格网数据单元格种类(5种类型)的不同和每个单元中无效点分布情况,提出一种基于上述六面体单元的三角网剖分算法,可实时地从数据库中调用分块的层状格网模型数据,经过一次六面体格网单元的遍历,即可将格网数据动态剖分成无缝、不重复、具有方向的三角面片,然后由显示引擎进行实时三维可视化表达。该模型结合了三角网具有利于实体表面三维可视化渲染的特性和四边形规则格网模型有利于通过插值生成的优势,模型构建算法可基于数据库中的数据进行动态渲染,有利于数据更新,使模型简洁、高效,冗余较少。

煤炭三维地质建模信息系统的研制及关键技术

对煤炭三维地质建模信息系统软件QvCoalMine的研制过程及关键技术进行了分析和说明。对系统的主体构架、业务流程、功能模块进行了介绍,详细分析了该系统在研发过程中的主要关键技术:真实折剖面技术;"钻孔-剖面-等高线"循环动态建模技术;地层煤层一体化建模技术;三维模型的动态编辑与分析技术。利用我国内蒙古东胜煤田的多个煤炭勘查区对本系统进行了综合测试和运用,结果表明:QvCoalMine系统提供的三维建模功能,能高效地构建出煤炭地质领域大多数地质对象和勘探开采工程的三维模型。

综采工作面煤层装备联合虚拟仿真技术构想与实践

当前综采工作面煤层和装备都是分开建模,缺少将两者的运行关系进行融合的方法和案例,导致构建的虚拟生产系统与实际情况偏差过大。利用虚拟现实软件Unity3D的物理仿真引擎,对虚拟装备之间和装备与虚拟煤层之间的相互作用关系进行编译,获得关键的运行信息、特征和状态,目的是实现"煤层+装备"的联合虚拟仿真运行。基于逆向重构技术与Mesh网格碰撞体技术建立由虚拟固有煤层和虚拟实时更新煤层两部分组成的虚拟煤层仿真系统,对装备进行协同仿真,建立装备与煤层虚拟作用模型,研究与煤层底板直接进行作用的装备行为的仿真方法,包括刮板输送机虚拟铺设、液压支架群虚拟支撑和采煤机虚拟截割煤层顶底板。以井下地质探测数据点为基础按循环点和装备点逆向重构出固有煤层,根据采煤机实时前后滚筒截割轨迹对虚拟煤层数据信息进行更新,煤层实时信息也同时反向作用于装备运行,真实再现煤层环境下装备自适应推进过程。该方法将装备与煤层建立可靠的联系,为构建实时运行数据驱动的综采工作面生产系统虚拟镜像提供技术支撑。

东胜煤田北部地段3D煤层模型的动态构建及不确定性评估

以内蒙古东胜煤田北部艾来五库沟-台吉召地段勘查区为例,针对三维地质建模方法在多源多类地质数据应用、动态建模及建模结果不确定性评估等方面存在的不足进行研究,并实现了煤层三维建模.煤层三维建模要领是:先按照数据的内在逻辑关系和几何结构两个层次进行数据融合处理,将钻孔、剖面及断层等数据转化为形式简单、结构一致的离散化样品数据;再以这些数据和各类边界线为基础,通过距离幂次反比(inverse distance weighting,IDW)法插值得到煤层顶底板高程,并结合这些属性值和TIN(triangulated irregular network)剖分技术动态生成煤层结构模型;然后利用一个与煤层顶底板高程估值结果相对应的算子——插值方差,完成对煤层模型的局部不确定性评估.详细讨论了煤层三维建模的整体流程并基于三维地学信息系统平台QuantyView加以实现.实际应用结果表明,所提方法具有显著的实际应用价值.

基于煤层底板3D建模的富水工作面排水设防研究与工程实践

母杜柴登矿井井田302盘区第3工作面属于长距离单巷富水工作面,底板起伏形态明显,排水设防问题突出。结合地面钻孔资料,对近6000 m长度工作面的涌水量进行预测;采用Surfur软件,建立工作面底板3D模型,对采空区水流向进行分析。根据煤层底板3D建模结果,合理布设回风顺槽、胶运顺槽排水系统,将排水管路、排水沟和水泵窝相互交叉衔接,分段逐级增加两顺槽排水能力。排水施工减少安装排水管路900 m,节省水窝布设9处,节约资金163万元。工程实践证明:高效实现了矿井水害排水设防,也带来了经济效益。