CN111414657B - 确定煤层分叉位置建立精细化三维实体模型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了精细化三维实体模型建模方法，要点是：基于地质勘探线位置进行加密处理，结合基于原始地质钻孔数据建立的概略煤层顶底板三维表面模型，建立矿区范围内的一系列三维剖面模型；将原始地质资料中的勘探线剖面图，经过数据提取和整理，保留所需钻孔位置、煤层结构及煤层分叉等相关信息后，对其进行空间坐标转换，建立基于原始勘探线剖面的三维剖面模型；在三维空间内，将加密部分的剖面与相邻勘探线剖面进行地层对比，部分区域煤层分叉直接确定，部分区域煤层分叉位置需要通过数学计算确定；利用确定煤层分叉位置后的系列剖面模型，采用空间插值方法进行内插或外推，依次生成所有煤层面；利用所有煤层的顶底板表面和煤层边界圈生成的垂直边界面，围合生成地层体。

Description

确定煤层分叉位置建立精细化三维实体模型方法
技术领域
本发明涉及三维地质建模领域，具体说是一种解译特殊地质赋存条件辅助建立精细三维实体模型方法。
背景技术
矿床三维建模是地质矿产勘探信息化领域和煤矿智能开采领域的重要研究方向，在勘探开发、资源管理和开采设计中具有重要的应用意义。目前在地理空间中的三维实体建模方法日趋成熟，但含煤层分叉等复杂构造的精细化模型构建依然是一个亟待解决的难题。
目前的三维地质模型，只基于钻孔数据的建模方法较为普遍，基于钻孔的建模方法自动化程度较高，建模速度较快，但模型精度低，尤其是遇到复杂地质赋存条件如煤层分叉时，易造成所构建模型与实际的地质内容脱节。这样的三维地质模型，从地质意义上来说精细程度低，难以支持地质分析。
确定煤层分叉位置等复杂地质构造有助于实现模型的精细化，模型精细程度越高越有利于设计人员对矿床赋存的理解和分析，因此，有必要提出一种确定煤层分叉位置建立精细化三维实体模型方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种确定煤层分叉位置建立精细化三维实体模型方法，实现准确建立精细化三维模型，达到便于对矿床赋存信息进行详细探究的目的。
本发明的目的是这样实现的：
S1、根据原始地质资料构建钻孔数据库，提取相应地层信息，使用层状建模法建立能完全覆盖矿区范围的概略煤层顶底板三维表面模型。
S2、基于地质勘探线位置，对其网格进行加密处理，结合煤层顶底板三维表面，建立矿区范围内的一系列煤层三维剖面模型。
S3、从原始地质资料中获取矿区的勘探线剖面图，经过数据提取和整理，保留所需钻孔位置、煤层结构及煤层分叉等相关信息，对其进行空间坐标转换后，建立基于原始勘探线剖面的三维剖面模型。
S4、在三维空间内，将加密部分的剖面与相邻勘探线剖面进行地层对比，并进行一致性“协调”，部分煤层可直接连线确定新剖面煤层分叉位置；部分区域煤层分叉位置可通过数学计算确定；
进一步地，步骤S4中数学计算的具体步骤为：
S41、根据两相邻原始剖面上煤层分叉点间的连线与其间新剖面的交点作为新剖面上煤层分叉位置。交叉点坐标可根据两剖面分叉点连线的空间直线方程与新剖面方程列方程组进行计算，最终求得交点坐标即为新剖面煤层分叉点。以此类推，继续加密网格可进一步细化确定新勘探线之间煤层分叉位置。
S5、利用所述建立的确定煤层分叉位置后的系列剖面模型，可以采用地层对比连线方式进行三角网连接直接生成煤层实体；也可将煤层三维剖面线变成三维散点，利用空间插值方法进行内插或外推，生成所有煤层顶底板面，利用所有煤层的顶底板表面和煤层边界圈生成的垂直边界面，围合生成地层体，最终完成精细化三维实体模型的建立。
本发明产生的有益效果是：
通过钻孔数据预先建立基础模型，人工加密勘探网格，结合原始地质勘探剖面进行新剖面煤层分叉点计算，使勘探线间的煤层空间位置和形态特征更加符合实际，人工加密的勘探剖面越多，所建立的三维地质模型精细程度也就越高，也可根据需求分多次进行加密。提出煤层分叉位置计算方法，保证煤层分叉信息空间位置准确及快速确定，实现精细化三维实体建模。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的三维建模方法步骤图。
图2是本发明实施例的三维建模过程技术路线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参阅图1和图2，本发明的实施例提供了一种精细化三维实体建模方法，包括如下步骤：
S1、根据原始地质资料构建钻孔数据库，使用层状建模法建立能完全覆盖矿区范围的概略煤层顶底板三维表面模型。
S2、基于地质勘探线位置，对其网度进行加密处理，首先进行一次网格加密，取原始勘探线中间位置作为新的勘探线位置，结合煤层顶底板三维表面，采用垂直投影建立矿区范围内的一系列三维剖面模型。
S3、从原始地质资料中获取矿区的勘探线剖面图，经过数据提取和整理，保留所需钻孔位置、煤层结构及煤层分叉等相关信息，选取剖面上钻孔孔口作为参照将平面下的煤层剖面进行空间坐标转换，转换后的剖面处于三维空间中，此时建立完成基于原始勘探线的三维剖面模型。
S4、在三维空间内，将加密部分的三维剖面模型与相邻的原始勘探线的三维剖面模型勘探线剖面进行地层对比，确定层位关系，部分区域可通过一致性“协调”直接连线确定分叉点位置；部分区域煤层分叉位置可通过数学计算确定。
进一步地，数学计算方法如下：两相邻原始剖面上煤层分叉点间的连线与其间新剖面的交点为新剖面上煤层分叉位置。
首先提取两条相邻原始勘探线剖面上煤层分叉点的三维坐标，记作P1(x1,y1,z1)，P2(x2,y2,z2)，空间上的两点连线可形成一条空间直线，其方向向量记作
Figure BDA0002403820540000031
根据空间直线参数式方程可记作：
Figure BDA0002403820540000032
对于两条原始勘探剖面之间因增加网格密度形成的新剖面，已知面上一点P(x0,y0,z0)和其法向向量n＝(A,B,C)，其点法式方程可记作A×(x-x0)+B×(y-y0)+C×(z-z0)＝0；直线与平面的交点一定同时满足线、面方程，整理得，
Figure BDA0002403820540000033
将t带入空间直线方程可得交点坐标，记作(x,y,z)，为新剖面处煤层分叉位置。以此类推，根据网格的继续加密可进一步确定新增勘探线之间煤层分叉位置。
S5、重复S2～S4步骤，对勘探网格进行进一步加密，进而根据首次加密形成的煤层剖面采用同样的算法对新剖面煤层分叉位置进行确定。勘探网格加密程度符合各阶段设计及生产要求即可，可根据实际需要自行控制。
S6、利用所述建立的确定分叉位置后的系列剖面模型，可以采用地层对比连线方式进行三角网连接直接生成煤层实体；也可将煤层三维剖面线变成三维散点，利用空间插值方法进行内插或外推，依次生成所有煤层面，利用所有煤层的顶底板表面和煤层边界圈生成的垂直边界面，围合生成地层体，最终完成精细化三维实体模型的建立。

Claims (2)

1.一种确定煤层分叉位置建立精细化三维实体模型方法，其特征在于：
S1、根据原始地质资料构建钻孔数据库，提取相应地层信息，使用层状建模法建立能完全覆盖矿区范围的概略煤层顶底板三维表面模型；
S2、基于地质勘探线位置，对其网格进行加密处理，结合煤层顶底板三维表面，建立矿区范围内的一系列煤层三维剖面模型；
S3、从原始地质资料中获取矿区的勘探线剖面图，经过数据提取和整理，保留所需钻孔位置、煤层结构及煤层分叉等相关信息，对其进行空间坐标转换后，建立基于原始勘探线剖面的三维剖面模型；
S4、在三维空间内，将加密部分的剖面与相邻勘探线剖面进行地层对比，并进行一致性“协调”，部分煤层直接连线确定新剖面煤层分叉位置；部分区域煤层分叉位置通过数学计算确定；
进一步地，步骤S4中数学计算的具体步骤为：根据两相邻原始剖面上煤层分叉点间的连线与其间新剖面的交点作为新剖面上煤层分叉位置；交叉点坐标可根据两剖面分叉点连线的空间直线方程与新剖面方程列方程组进行计算，最终求得交点坐标即为新剖面煤层分叉点；以此类推，继续加密网格进一步细化确定新勘探线之间煤层分叉位置；
S5、利用所述建立的确定煤层分叉位置后的系列剖面模型，采用地层对比连线方式进行三角网连接直接生成煤层实体，或将煤层三维剖面线变成三维散点，利用空间插值方法进行内插或外推，生成所有煤层顶底板面，利用所有煤层的顶底板表面和煤层边界圈生成的垂直边界面，围合生成地层体。
2.根据权利要求1所述的确定煤层分叉位置建立精细化三维实体模型方法，其特征在于：对地质勘探线位置网格进行多次加密，同时多次利用原始及新增剖面间的数学关系计算确定煤层分叉位置，最终生成一系列三维剖面模型。
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