一種基于樣條曲線的工作面煤層賦存情況精確預測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于地質(zhì)測繪領域，尤其涉及工作面煤層賦存情況精確預測方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，三維地質(zhì)建模已引起地質(zhì)、采礦和巖土工程等領域的廣泛關注。所謂三維 地質(zhì)建模，就是利用合適的勘探數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有地質(zhì)特征的數(shù)字模型。三維模型與傳統(tǒng)二維 數(shù)據(jù)圖形相比能夠更加直觀、準確的表達各種地質(zhì)現(xiàn)象。目前它正受到越來越多的專家學 者甚至是一線生產(chǎn)、工作人員的重視，對煤礦生產(chǎn)設計具有現(xiàn)實意義。在三維地質(zhì)建模方面 國內(nèi)外已有很多的研宄和探索，國內(nèi)外學者們提出了各種方法構建三維地質(zhì)模型，對地質(zhì) 體三維建模進行了大量研宄與探索，三維地質(zhì)建模技術取得了突破性進展，取得了大量的 研宄成果。但是，根據(jù)理論分析和煤礦工作面生產(chǎn)實踐的需要，目前面向具體某個采煤工作 面三維地質(zhì)建模方法，還存在以下幾點關鍵問題需要解決：
[0003] (1)復雜地質(zhì)構造的工作面建模方法的簡便性；（2)整合各類勘探數(shù)據(jù)和生產(chǎn)中 實測的數(shù)據(jù)進行建模，確保建立的三維地質(zhì)模型的精確性；（3)實現(xiàn)工作面三維地質(zhì)模型 的后期修改，進行動態(tài)建模；(4)工作面復雜地質(zhì)構造的預測工具的實用性；（5)滿足科室 及區(qū)隊一線生產(chǎn)人員對建模及測量軟件實用性的要求。
[0004] 目前還沒有一種方法能夠同時解決以上幾點關鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明達到用一種方法能夠同時解決以上幾點關鍵問題的目的，本發(fā)明提供一種 基于樣條曲線的工作面煤層賦存情況精確預測方法。
[0006] 本發(fā)明的解決方案是：
[0007] -種基于樣條曲線的工作面煤層賦存情況精確預測方法，包括如下步驟：
[0008] 第一步，建立采煤工作面的三維地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫。
[0009] 三維地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫包括：
[0010] (1)、采煤工作面回風平巷、運輸平巷及開切眼的地測勘探三維數(shù)據(jù)；
[0011] (2)、采煤工作面回風平巷、運輸平巷及開切眼開拓掘進時觀測到的巷幫面上的煤 層、夾矸的厚度、巖性及傾角；
[0012](3)、頂板等高線勘探數(shù)據(jù)；
[0013](4)、各導線點的三維坐標數(shù)據(jù)。
[0014] 第二步，根據(jù)采煤工作面三維地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，作出若干地質(zhì)勘探剖面CAD 圖、頂板等高線CAD圖和巷道素描CAD圖；
[0015] 所述地質(zhì)勘探剖面CAD圖應包括：
[0016] (1)、回風平巷、運輸平巷的位置三維坐標信息，其中水平方向的x、y坐標以文字 說明形式標注在圖中，而豎直方向則按z坐標真實數(shù)值以繪圖比例畫在圖中；
[0017] (2)、煤層、夾矸的厚度、巖性及傾角，其中厚度、傾角情況用線條按真實數(shù)值以繪 圖比例畫在圖中，并用文字進行標注，巖性情況不需要進行圖案填充，只需要用文字進行標 注；3、各巷道內(nèi)導線點的三維坐標信息，其中水平方向的x、y坐標以文字說明形式標注在 圖中，而豎直方向則按z坐標真實數(shù)值以繪圖比例畫在圖中。
[0018] 所述頂板等高線CAD圖是刪除地測科室提供的工作面采掘平面CAD圖內(nèi)除等高 線、等高線高程標注文字及某一作為標記的導線點以外的所有線條及文字而得到的等高線CAD圖。
[0019] 所述巷道素描CAD圖應包括：
[0020] (1)、回風平巷、運輸平巷、開切眼巷道的位置三維坐標信息，其中水平方向的x、y 坐標以文字說明形式標注在圖中，而豎直方向則按z坐標真實數(shù)值以繪圖比例畫在圖中；
[0021] (2)、煤層、夾矸的厚度和傾角以及夾矸的巖性，其中厚度、傾角情況用線條按真實 數(shù)值以繪圖比例畫在圖中，并用文字進行標注，巖性情況不需要進行圖案填充，只需要用文 字進彳T標注；
[0022] (3)、各巷道內(nèi)導線點的三維坐標信息，其中水平方向的x、y坐標以文字說明形式 標注在圖中，而豎直方向則按z坐標真實數(shù)值以繪圖比例畫在圖中。
[0023] 第三步，根據(jù)上述若干地質(zhì)勘探剖面圖和頂板等高線圖，運用SolidWorks軟件的 拉伸、切除、放樣功能，建立采煤工作面三維模型。
[0024] 所述采煤工作面三維模型應包括：
[0025] (1)、工作面回風平巷三維模型；
[0026] (2)、運輸平巷三維模型；
[0027] (3)、開切眼三維模型；
[0028] (4)、巷道間煤層、夾矸層三維模型；所述巷道間煤層、夾矸層三維模型是基于回風 平巷、運輸平巷的巷中導線點連接成的樣條曲線放樣而得到的三維模型，并且對該三維模 型賦予材質(zhì)貼圖。
[0029] 建立上述工作面回風平巷三維模型、運輸平巷三維模型、開切眼三維模型、巷道間 煤層、夾矸層三維模型的具體步驟包括：
[0030] (1)在CAD繪圖軟件中將地測科室提供的工作面采掘平面圖中除上述各巷道和導 線點以外的線條及文字刪除僅保留上述各巷道線條；
[0031] (2)確定坐標系，以系統(tǒng)仏(0, 0, 0)點為原點建立坐標系；
[0032] (3)在SolidWorks軟件中打開上述處理好的各巷道線條圖，選中各全部線條做 成塊并復制，再將復制的線條塊粘貼到以系統(tǒng)0J0,〇,〇)點為原點建立的水平基準面草圖 中，運用約束命令將某一導線點定位約束到系統(tǒng)仏點，同時約束各巷道的水平位置；
[0033] (4)在SolidWorks軟件中運用拉伸命令以上述建立好的草圖外輪廓為封閉圖形 沿豎直向下方向拉伸，拉伸深度大于各巷道的最大深度，得到一棱柱體；
[0034] (5)在SolidWorks軟件中運用拉伸、放樣命令以建立的三維棱柱體的側面為基準 面，將各巷道素描圖沿每兩個相鄰導線點截取并做成塊，再將各巷道素描圖截取塊復制到 相應的基準面，利用軟件的約束命令約束導線點的水平位置處于步驟（3)各巷道線條圖中 的相應導線點位置的正下方，從而確定了導線點的x、y坐標，然后利用標注約束命令來約 束導線點的z坐標來定位巷道導線點的豎直位置，最后通過拉伸得到沿三維棱柱體外圍的 采煤工作面各巷道三維模型；
[0035] (6)運用SolidWorks軟件的切除命令將棱柱體切除得到采煤工作面各巷道三維 模型，切除方法不限；
[0036] (7)導線點與地質(zhì)勘探預測剖面圖的擬合。在建立的三維巷道模型中以對應于地 質(zhì)勘探預測剖面圖中的兩個導線點建立基準面，將地質(zhì)勘探預測剖面圖做成塊復制粘貼到 建立的基準面上，并進行位置約束，從而完成導線點與地質(zhì)勘探預測剖面圖的擬合；
[0037] (8)運用SolidWorks軟件的3D草圖繪制命令用樣條曲線分別連接運輸、回風平巷 里導點得到兩條樣條曲線；
[0038] (9)基于樣條曲線的巷道間煤層、斷層等地質(zhì)體三維放樣建模。以開切眼內(nèi)壁為基 準面，運用SolidWorks軟件的放樣命令，以勘探預測剖面為輪廓，以樣條曲線及頂板等高 線為引導線進行放樣建模，得到工作面煤層及夾矸層的三維地質(zhì)體模型；
[0039] (10)對采煤工作面進行地質(zhì)信息標注及添加材質(zhì)，最終得到采煤工作面三維地質(zhì) 模型。
[0040] 第四步，在采煤工作面三維模型中建立預測剖切輔助面，依據(jù)輔助面對采煤工作 面三維模型進行剖切，并對剖切面進行煤層、斷層地質(zhì)數(shù)據(jù)精確測量及標注；
[0041] 在確定預測剖切輔助面位置時，取位于實際生產(chǎn)工作面前方未采區(qū)域的預測點處 的位置；
[0042] 上述的預測剖切輔助面也可以前后移動，進行不定點任意角度的剖切。
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