CN118172501A - 基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提出一种基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，该方法包括：构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，每个体元栅格具有对应的岩性属性；确定待分析钻孔的路径信息；根据三维体元栅格地质模型和路径信息，确定多个对象数组，其中，对象数组包括：节点坐标，以及与节点坐标对应的节点属性；根据多个对象数组，生成与待分析钻孔对应的可视化模型。通过实施本公开的方法，能够在钻孔分析过程中基于三维体元栅格地质模型准确提供待分析钻孔的相关信息并实现对待分析钻孔的可视化展示，可以有效降低钻孔分析成本，提升钻孔分析效果。
Description
技术领域
本公开涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法。
背景技术
煤矿的内部结构、组分、分布规律等信息在煤矿开采方面具有极为重要的意义。其中，钻孔分析被认为是了解煤矿区地层关键特征的有效手段，包括深度、厚度、倾角、构造特征、地下水位、水质、水文地质条件、瓦斯含量和分布情况，以及地质灾害的潜在风险等关键地质信息。
相关技术中，在进行钻孔分析时主要基于表面三角网叠加构成的地质模型，通过计算钻孔穿过的地层的顶底板交点，以及通过连接这些交点生成虚拟钻孔。
这种方式下，钻孔分析效果不佳，无法提供地层内部的详细信息，难以进行地层的可视化展示。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本公开的目的在于提出一种基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，能够在钻孔分析过程中基于三维体元栅格地质模型准确提供待分析钻孔的相关信息并实现对待分析钻孔的可视化展示，可以有效降低钻孔分析成本，提升钻孔分析效果。
为达到上述目的，本公开提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，包括：
构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型，其中，所述三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，每个所述体元栅格具有对应的岩性属性；
确定待分析钻孔的路径信息；
根据所述三维体元栅格地质模型和所述路径信息，确定多个对象数组，其中，所述对象数组包括：节点坐标，以及与所述节点坐标对应的节点属性；
根据所述多个对象数组，生成与所述待分析钻孔对应的可视化模型。
本公开提供的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，通过构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，每个体元栅格具有对应的岩性属性；确定待分析钻孔的路径信息；根据三维体元栅格地质模型和路径信息，确定多个对象数组，其中，对象数组包括：节点坐标，以及与节点坐标对应的节点属性；根据多个对象数组，生成与待分析钻孔对应的可视化模型。由此，能够在钻孔分析过程中基于三维体元栅格地质模型准确提供待分析钻孔的相关信息并实现对待分析钻孔的可视化展示，可以有效降低钻孔分析成本，提升钻孔分析效果。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本公开一实施例提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法的流程示意图；
图2是本公开另一实施例提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法的流程示意图；
图3是本公开另一实施例提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法的流程示意图；
图4是根据本公开提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本公开一实施例提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法的流程示意图。
如图1所示，该基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，包括：
S101：构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，每个体元栅格具有对应的岩性属性。
其中，目标煤矿，可以是指本公开实施例中待进行钻孔分析的煤矿。
其中，岩性属性，可以被用于描述对应体元栅格所指示区域的地层构造信息、地下水位、水质、水文地质条件、瓦斯含量和分布情况、地质灾害的潜在风险等关键地质信息。
本公开实施例中，当构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型时，所得三维体元栅格地质模型可以准确指示目标煤矿各个局部位置的岩性属性，从而为后续进行钻孔分析提供可靠的数据支持。
S102：确定待分析钻孔的路径信息。
其中，待分析钻孔，是指本公开实施例中针对上述目标煤矿配置的钻孔。
其中，路径信息，可以被用于指示上述待分析钻孔在目标煤矿中的路径。
本公开实施例中，当确定待分析钻孔的路径信息时，可以为后续确定多个对象数组提供可靠的执行依据。
S103：根据三维体元栅格地质模型和路径信息，确定多个对象数组，其中，对象数组包括：节点坐标，以及与节点坐标对应的节点属性。
其中，节点坐标，可以是指基于路径信息在三维体元栅格地质模型中确定的坐标。
其中，节点属性，可以被用于描述对应节点坐标的地质属性。
本公开实施例中，当根据三维体元栅格地质模型和路径信息，确定多个对象数组时，可以为后续生成与待分析钻孔对应的可视化模型提供可靠的数据支持。
S104：根据多个对象数组，生成与待分析钻孔对应的可视化模型。
举例而言，本公开实施例中在根据多个对象数组，生成与待分析钻孔对应的可视化模型时，可以用不同的颜色代表不同的岩性属性。
即是说，本公开实施例中，当根据三维体元栅格地质模型和路径信息，确定多个对象数组之后，可以对待分析钻孔进行可视化处理，以得到对应的可视化模型。
本实施例中，通过构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，每个体元栅格具有对应的岩性属性；确定待分析钻孔的路径信息；根据三维体元栅格地质模型和路径信息，确定多个对象数组，其中，对象数组包括：节点坐标，以及与节点坐标对应的节点属性；根据多个对象数组，生成与待分析钻孔对应的可视化模型。由此，能够在钻孔分析过程中基于三维体元栅格地质模型准确提供待分析钻孔的相关信息并实现对待分析钻孔的可视化展示，可以有效降低钻孔分析成本，提升钻孔分析效果。
图2是本公开另一实施例提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法的流程示意图。
如图2所示，该基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，包括：
S201：构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，每个体元栅格具有对应的岩性属性。
S201的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
S202：确定待分析钻孔的路径信息，其中，待分析钻孔是垂直虚拟钻孔，路径信息包括：起点坐标和最大深度。
其中，垂直虚拟钻孔，是指模拟垂直向下进行钻探的过程，类似于传统的直立钻井过程，但是采用模拟软件进行。
其中，起点坐标，可以是指待分析钻孔起点位置的坐标。
其中，最大深度，可以是指待分析钻孔自起点位置向下延伸的最大长度值。
即是说，本公开实施例中，待分析钻孔是垂直虚拟钻孔，路径信息包括：起点坐标和最大深度。从而为后续确定节点坐标提供准确的数据支持。
S203：根据起点坐标和最大深度，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标。
举例而言，本公开实施例中，在根据起点坐标和最大深度，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标时，可以是根据起点坐标和最大深度对待分析钻孔进行采样处理，以得到所得多个节点坐标，或者，还可以是将起点坐标和最大深度输入至预训练的机器学习模型中，以确定多个节点坐标，对此不做限制。
可选的，一些实施例中，在根据起点坐标和最大深度，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标时，可以是确定体元栅格的高度值，根据起点坐标、最大深度和高度值，确定多个节点坐标。由此，可以有效结合体元栅格的高度值，以保证所得多个节点坐标的实用性。
即是说，本公开实施例中，可以从起点坐标向下每隔一个上述高度值采样一次，作为节点坐标，直至到达最大深度。
可以理解的是，本公开实施例中，待分析钻孔的起点坐标和终端坐标也属于上述多个节点坐标。
S204：根据节点坐标所在体元栅格的岩性属性，确定对应的节点属性。
即是说，本公开实施例中在确定节点坐标之后，可以将根据节点坐标所在体元栅格的岩性属性，确定对应的节点属性。
举例而言，本公开实施例中，可以直接将节点坐标所在体元栅格的岩性属性作为节点属性，或者，还可以对节点坐标所在体元栅格的岩性属性进行分析处理，以确定对应的节点属性，对此不做限制。
S205：根据节点坐标以及与节点坐标对应的节点属性，生成对象数组。
即是说，本公开实施例中，当待分析钻孔是垂直虚拟钻孔时，路径信息包括：起点坐标和最大深度，可以根据起点坐标和最大深度，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标，根据节点坐标所在体元栅格的岩性属性，确定对应的节点属性，根据节点坐标以及与节点坐标对应的节点属性，生成对象数组。由此，可以基于起点坐标和最大深度准确、快速地确定多个节点坐标，并结合节点坐标所在体元栅格的岩性属性保证所得节点属性的描述准确性，从而保证所得对象数组对于钻孔分析过程的实用性和可靠性。
S206：根据多个对象数组，生成与待分析钻孔对应的可视化模型。
S206的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
本实施例中，通过根据起点坐标和最大深度，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标，根据节点坐标所在体元栅格的岩性属性，确定对应的节点属性，根据节点坐标以及与节点坐标对应的节点属性，生成对象数组。由此，可以基于起点坐标和最大深度准确、快速地确定多个节点坐标，并结合节点坐标所在体元栅格的岩性属性保证所得节点属性的描述准确性，从而保证所得对象数组对于钻孔分析过程的实用性和可靠性。
图3是本公开另一实施例提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法的流程示意图。
如图3所示，该基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，包括：
S301：构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型，其中，三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，每个体元栅格具有对应的岩性属性。
S301的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
S302：确定待分析钻孔的路径信息，其中，待分析钻孔是定向虚拟钻孔，路径信息包括：起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，钻孔参数用于描述对应子线段钻孔的方位角、倾角和延伸长度。
其中，定向虚拟钻孔，指通过模拟软件技术，规划并模拟沿着特定方向进行钻探的过程，以获取目标区域地下结构的详细信息。该定向虚拟钻孔的路径可以由多个不同方向的子线段构成。
S303：根据起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标。
举例而言，本公开实施例中在根据起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标时，可以是根据起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，在三维体元栅格地质模型中确定钻孔路径，而后对所得钻孔路径进行随机采样，以确定多个节点坐标。
可选的，一些实施例中，在根据起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标时，可以是根据起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，在三维体元栅格地质模型中确定与待分析钻孔相交的目标体元栅格，将目标体元栅格的中心点坐标作为节点坐标。由此，可以有效结合起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数保证所得节点坐标的实用性。
S304：根据节点坐标所在体元栅格的岩性属性，确定对应的节点属性。
S305：根据节点坐标以及与节点坐标对应的节点属性，生成对象数组。
即是说，本公开实施例中，在待分析钻孔是定向虚拟钻孔时，路径信息包括：起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，钻孔参数用于描述对应子线段钻孔的方位角、倾角和延伸长度，可以根据起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标，根据节点坐标所在体元栅格的岩性属性，确定对应的节点属性，根据节点坐标以及与节点坐标对应的节点属性，生成对象数组。由此，可以基于起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数快速、准确地确定多个节点坐标，并结合节点坐标所在体元栅格的岩性属性保证所得节点属性的描述准确性，从而保证所得对象数组对于钻孔分析过程的实用性和可靠性。
S306：根据多个对象数组，生成与待分析钻孔对应的可视化模型。
S306的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
本实施例中，通过根据起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数，在三维体元栅格地质模型中确定多个节点坐标，根据节点坐标所在体元栅格的岩性属性，确定对应的节点属性，根据节点坐标以及与节点坐标对应的节点属性，生成对象数组。由此，可以基于起点坐标和多个子线段钻孔的钻孔参数快速、准确地确定多个节点坐标，并结合节点坐标所在体元栅格的岩性属性保证所得节点属性的描述准确性，从而保证所得对象数组对于钻孔分析过程的实用性和可靠性。
基于上述实施例中，本公开提出了一种基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，实现了从三维体元地质模型中生成虚拟钻孔，该方法包括以下步骤：
1、数据来源
在生成虚拟钻孔之前，已经有一个三维体元栅格地质模型，该模型的每一个体元栅格都通过空间插值算法得到了岩性属性。其中，用于空间插值的样本数据来源于钻孔数据、地质调查数据、实验室测试或者其他地质信息采集手段。这里的岩性属性包括地层构造信息、地下水位、水质、水文地质条件、瓦斯含量和分布情况、地质灾害的潜在风险等关键地质信息。
2、生成虚拟钻孔
虚拟钻孔分析方法分为两种，一种是垂直虚拟钻孔，另一种是定向虚拟钻孔。垂直虚拟钻孔指的是钻孔和地质体顶面垂直向下延升生成的钻孔。定向钻孔通过多个指定方向的子段钻孔拼接生成的完整的虚拟钻孔，子段钻孔的深度、方位角和倾角参数是由用户指定的。
在执行垂直虚拟钻孔算法之前，需要用户指定钻孔生成起点坐标、最大深度。坐标点位于体元模型顶面，虚拟钻孔向下延升。由于算法是基于体元栅格地质模型的，所以每次向下延伸的深度单位是栅格的高度，用钻孔起点坐标的Z坐标减去此高度的值作为下一个节点的Z坐标，XY坐标不变，即重新生成一个节点坐标，然后根据行列层数直接获取体元栅格的属性，并将属性信息赋给该节点。依次类推，逐次递进向下延伸，直到深度达到用户设置的最大深度。最大深度的点作为最后一个节点并将所在栅格的属性赋值给该节点。最后将节点坐标和节点上所携带的属性信息一并保存在对象数组中。
用户也可以选择生成定向虚拟钻孔的形式进行地质分析。首先需要确定定向虚拟钻孔的起点坐标，然后为每一段设置钻孔参数，每一段设置的参数包括方位角、倾角和延伸长度，子段钻孔的起点是上一段钻孔的终点，有了起点和终点，就可以创建一个线段。遍历每一层模型，并获取每一层和线段相交的栅格，栅格中心点坐标保存在子线段所对应的对象数组中，并保存其属性值，对象数组的每个元素都有坐标、属性等信息。
3、钻孔分析系统
将步骤2节中所描述的算法部署在后端服务器上，每当前端系统发送用户设置的参数到系统后端时，系统会返回计算得到的对象数组。前端根据返回的对象数组进行实时可视化。每一段钻孔根据不同的属性赋予不同的颜色进行三维可视化。属性可以是地层类型，也可以是连续的属性值。
举例而言，如图4所示，图4是根据本公开提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析示意图。
基于本公开所提出的基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，不仅有助于确定最优的煤矿开采方案，而且能够提供地质灾害预警信息，从而在煤矿开采过程中提高了数据的可靠性和分析的综合性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定是指相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种基于体元栅格地质模型的钻孔分析方法，其特征在于，包括：
构建目标煤矿的三维体元栅格地质模型，其中，所述三维体元栅格地质模型包括多个体元栅格，每个所述体元栅格具有对应的岩性属性；
确定待分析钻孔的路径信息；
根据所述三维体元栅格地质模型和所述路径信息，确定多个对象数组，其中，所述对象数组包括：节点坐标，以及与所述节点坐标对应的节点属性；
根据所述多个对象数组，生成与所述待分析钻孔对应的可视化模型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待分析钻孔是垂直虚拟钻孔；其中，所述路径信息包括：
起点坐标；
最大深度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维体元栅格地质模型和所述路径信息，确定多个对象数组，包括：
根据所述起点坐标和所述最大深度，在所述三维体元栅格地质模型中确定多个所述节点坐标；
根据所述节点坐标所在体元栅格的所述岩性属性，确定对应的所述节点属性；
根据所述节点坐标以及与所述节点坐标对应的所述节点属性，生成所述对象数组。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述起点坐标和所述最大深度，在所述三维体元栅格地质模型中确定多个所述节点坐标，包括：
确定所述体元栅格的高度值；
根据所述起点坐标、所述最大深度和所述高度值，确定多个所述节点坐标。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待分析钻孔是定向虚拟钻孔；
其中，所述路径信息包括：
起点坐标；
多个子线段钻孔的钻孔参数，所述钻孔参数用于描述对应所述子线段钻孔的方位角、倾角和延伸长度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维体元栅格地质模型和所述路径信息，确定多个对象数组，包括：
根据所述起点坐标和所述多个子线段钻孔的钻孔参数，在所述三维体元栅格地质模型中确定多个所述节点坐标；
根据所述节点坐标所在体元栅格的所述岩性属性，确定对应的所述节点属性；
根据所述节点坐标以及与所述节点坐标对应的所述节点属性，生成所述对象数组。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述起点坐标和所述多个子线段钻孔的钻孔参数，在所述三维体元栅格地质模型中确定多个所述节点坐标，包括：
根据所述起点坐标和所述多个子线段钻孔的钻孔参数，在所述三维体元栅格地质模型中确定与所述待分析钻孔相交的目标体元栅格；
将所述目标体元栅格的中心点坐标作为所述节点坐标。
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| CN (1) | CN118172501A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101515372A (zh) * | 2009-02-04 | 2009-08-26 | 北京石油化工学院 | 基于虚拟地质模型的可视化分析预测方法 |
| CN111612903A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-09-01 | 中冶沈勘工程技术有限公司 | 一种基于混合数据模型的地质数据可视化方法 |
| CN116977588A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-31 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 基于体元栅格地质模型的截割曲线生成方法和装置 |
-
2024
- 2024-03-28 CN CN202410362787.XA patent/CN118172501A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李建华, 边馥苓: "工程地质三维空间建模技术及其应用研究", 武汉大学学报(信息科学版), no. 01, 25 February 2003 (2003-02-25) * |
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