复杂地质构造煤层三维模型自动构建技术研究

"复杂地质构造煤层三维模型自动构建技术" 在煤炭开采中，构建精确的煤层三维模型是至关重要的，特别是在存在复杂地质构造如无煤区和断层的情况下。这项技术主要基于钻孔数据、二维煤层边界线以及断煤交线，旨在实现自动化建模，提高效率和准确性。 首先，为了构建模型，研究人员利用见煤钻孔与煤层顶、底板的交点，结合插值方法得到未见煤钻孔的位置，这些点构成了Voronoi图。Voronoi图是一种几何构造，能够帮助确定每个钻孔在煤层中的影响区域。通过这种方式，可以识别出无煤区的边界线，即那些未发现煤层的区域。 接下来，采用空间插值技术来确定煤层边界线、断煤交线以及无煤区边界线上点的高程值。这里提到的插值方法是距离反比加权插值，它考虑了距离对权重的影响，离插值点更近的样本点会贡献更大的权重。为了优化这一过程，研究者引入了两个改进措施：一是使用四分圆扇区搜索法来更有效地找到邻近的样本点，二是根据钻孔工程的数量调整邻近样本点的选择，确保选取的样本点能准确反映煤层的特征。 此外，对于断层的影响，通过计算插值点与样本点连线与断煤交线的交点数量，可以判断样本点是否位于断层的同一侧。如果交点数量不一致，表明样本点可能处于不同盘面，应当排除在外，以防止错误地将断层两侧的煤层连在一起。 在插值完成后，对内、外边界线和网格点进行约束Delaunay三角剖分，这是构建曲面模型的关键步骤。这种方法可以保证三角形的内角满足一定的条件，使得生成的三角网更加均匀且符合实际地质结构。对于逆断层，由于其上下盘的特殊性，需要分别处理断煤交线和网格点的高程插值，然后分别建立上盘和下盘的煤层表面。 最后，通过以上一系列步骤，可以成功构建出复杂地质构造下的煤层三维模型，这不仅有助于理解地质结构，还能为矿井设计、开采规划以及灾害预防提供准确的地质依据。该技术的应用对于提升煤矿安全生产水平具有重要意义，并且对于类似的复杂地质资源开发具有借鉴价值。