基于三元DEM的露天煤矿封闭壳状包络体素建模研究

传统地质模型受自身结构性质和布尔运算效率的局限,限制了采矿模型的生成,无法满足露天矿大规模物料规划问题的需求。针对上述问题,对开采体块段模型及采矿模型进行了定义,并提出了一种基于三元DEM的露天煤矿封闭壳状包络体素快速建模方法,即煤岩模型的顶面、底面和侧面DEM建模,三元DEM经固化后即可生成煤岩体对应的封闭壳状包络体素模型。该模型介于实体模型和块体模型之间,能够保障算量精度,同时具有较高的布尔运算效率,可以现实定点、定向的尺寸和结构剖切,在传统算量地模的基础上,通过特定的结构定义,丰富剥采程序和工艺参数等技术指标属性,定制专属的采矿模型,更好地服务于露天矿物料流规划、采剥生产计划动态优化等问题。

基于三维GIS的煤矿数据集成自动化监测系统

为了有效监控煤矿中人员、设备的安全性,该文设计基于三维GIS的煤矿数据集成自动化监测系统。采用无线传感器网络监测煤矿,利用各类传感器采集顶板压力、煤尘、瓦斯等监测数据,提出无线传感器节点定位算法,将RSSI测距定位方法与Euclidean算法相结合,确定传感器节点位置;利用OPC技术集成各类异构煤矿监测数据,引入三维GIS监测平台,通过数字高程模型构建煤矿模型,结合无线传感器网络监测结果,实现煤矿监测数据的可视化。实验结果表明,该系统对煤矿数据集成的自动化监测误差能够控制在0.05%范围内,针对异常监测结果进行预警,能够有效实现煤矿可视化监测。

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。

基于DEM的煤火自燃温度反演算法研究

为了研究乌达煤矿煤火特征的分布及变化,采用3种不同的遥感反演温度算法(单窗算法、单通道算法、Artis算法),并通过阈值分割法提取2005年的乌达煤田火区温度,与叠加的实测煤火矢量图进行对比分析。结果表明,提取的温度异常区域与直接采用星上亮度温度图提取区域基本相同,其中Artis算法重叠度最低,单窗算法和单通道算法重叠度相同,而直接用星上亮度温度重叠度最高。通过比对分析该地区的地表覆盖类型和数字高程模型(DEM),发现乌达煤矿出现的北部高温异常和中部低温异常与地表覆盖类型和地形变化相关,在南部受干扰较小的区域与实测区重叠度达60%以上。选择该地区11号煤火区为研究区域,对比2005—2012年的煤火时空变化,结果表明2005—2010年的煤火温度异常的范围表现为波动的变化,2010年后的煤火范围缩小,煤火得到一定控制,未发生明显反复。

ERDAS IMAGINE在采煤沉陷地复垦土方量计算中的应用

根据采煤沉陷地复垦施工工艺的特点,提出一种利用ERDASIMAGINE遥感图像处理软件实现土方量自动计算的方法,为采煤沉陷地复垦的规划设计、总投资控制和资金分配提供准确的依据。介绍了该方法的计算原理和计算步骤。

基于VRML的煤矿床三维可视化方法研究

介绍了基于VRML的煤矿床三维可视化的一般方法.该方法将研究区域划分为若干个规则的网格,用距离幂次反比法对煤矿床项底板高程进行插值,形成数字高程模型.依次连接各个网格顶点形成煤矿床顶底板表面和侧面,从而构成一个闭合的三维地质体.运用VRML中的IndexedFaceSet节点构造了一个能够在网络上运行的煤矿床实体,取得了良好的效果.实践表明,VRML为实现网络虚拟现实环境提供了一个可行的解决方案.

基于古构造应力场的井田小构造预测研究

本文首先收集并综合华北平原的区域地质纲要资料,其次对邢台地区显德汪矿区古构造应力场进行了分析,确定了历次构造运动对本矿区构造产生的影响,基于构造应力演化规律,通过建立了矿区的三维数字地质构造模型,结合岩石力学,弹塑性力学,断裂力学,进行数值计算。通过理论分析、数值模拟以及现场实验相结合,预测了该井田小构造分布区域和分布规律。得到矿区的断层分布区域图。该研究结果可为矿田现在采区及未开采区采掘设计提供最优方案,最大限度避免经济损失,也可为瓦斯地质分布、奥灰水赋存提供帮助。

基于DEM的山区冬季燃煤污染物排放遥感测算——以北京市门头沟区为例

选择山地面积占98.5%的北京市门头沟区作为研究区,利用资源三号(ZY-3)三线阵前、后视影像构建立体模型,提取数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM).由高分二号影像,基于CART(Classification and Regression Tree)决策树的面向对象方法对居住房屋进行提取,获取空间分布与面积,并结合采暖面积、采暖季燃煤量等抽样调研数据确定的深、浅山区(海拔>300m为深山区,海拔<300m为浅山区)燃煤系数,建立燃煤量估算模型.进一步,基于文献调研法获取型煤排放因子,测算燃煤产生的PM10、PM2.5、NOx、SO2、CO的排放量.结果表明:借助遥感技术,基于DEM可对山区燃煤污染物排放量进行快速有效测算.地形对冬季燃煤量有显著影响,深山区燃煤系数分别为12.5kg/m2,浅山区为9.375kg/m2.2017年门头沟使用型煤取暖的房屋面积为5.68km2,冬季燃煤总量为6.52万t,山区各镇大气污染物排放量差别较大.

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。

煤层数字高程模型构建与动态修正方法

为解决在有限煤层地质数据条件下难以构建高精度煤层的难题,提出了一种基于多源煤层数据的煤层DEM(Digital Elevation Model,数字高程模型)构建与动态精细修正方法。首先,基于采区煤层变化特征,提出结合双轨扫掠与加权融合的初始煤层DEM构建方法,通过该方法所构建的煤层DEM能够反映煤层的变化趋势,垂直方向上的模型节点RMSE(Root Mean Square Error,均方根误差)与MAE(Mean Absolute Error,平均绝对误差)分别达到0.25 m与0.2 m以下;其次,引入采区内离散分布的煤层地质数据,在原有模型基础上计算煤层DEM中相应节点处高程误差值,基于这些误差值通过拟合的方法得到残差曲面,并通过残差曲面对DEM节点进行整体性偏移。通过该方法对煤层DEM进行修正后,模型RMSE与MAE降低至0.14 m与0.12 m水平;最后,引入工作面上连续煤层地质数据,在该工作面处产生新的模型分段面,对同一区域的DEM进行划分,新划分的区域中重新构建区域煤层DEM,覆盖原有DEM,从而达到煤层DEM的动态精细修正。通过该方法对煤层DEM进行修正后,模型局部RMSE与MAE均达到0.12 m以下,模型精度水平能够为无人工作面的实现提供可靠的地质信息保障基础。

基于线性回归分析的煤层瓦斯含量预测

以某高瓦斯矿井的12#煤层为研究对象,测定了现场采集的煤岩样本瓦斯含量,并通过分析确定了煤层底板标高、煤层埋深为影响该煤层瓦斯含量的主要因素,在此基础上建立了反映该2个因素与煤层瓦斯含量关系的二元线性回归预测模型,对整个煤层的瓦斯赋存情况进行了预测,并绘制了瓦斯含量等值线图,对于该矿的瓦斯抽采工作有一定的参考价值。