礦井儲(chǔ)量計(jì)算中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

閆 峰

(山西省煤炭地質(zhì)144勘查院，山西 臨汾 041600)

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礦井儲(chǔ)量計(jì)算中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

閆 峰

(山西省煤炭地質(zhì)144勘查院，山西 臨汾 041600)

介紹了三維地質(zhì)模型技術(shù)在礦井儲(chǔ)量計(jì)算中的優(yōu)勢(shì)，從地質(zhì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、煤層三維模型構(gòu)建、儲(chǔ)量計(jì)算三個(gè)環(huán)節(jié)，闡述了基于三維地質(zhì)建模技術(shù)的儲(chǔ)量計(jì)算方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)煤炭資源的充分利用有一定的意義。

礦井儲(chǔ)量，三維地質(zhì)模型，煤炭資源，地質(zhì)數(shù)據(jù)

0 引言

對(duì)于煤炭礦井的儲(chǔ)量管理而言，為確保能夠?yàn)榫律a(chǎn)提供實(shí)時(shí)、有效指導(dǎo)，其相關(guān)數(shù)據(jù)必須開(kāi)展動(dòng)態(tài)化管理。過(guò)去這一工作多依靠人工進(jìn)行計(jì)算和管理，這種方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力且計(jì)算精準(zhǔn)度也難以保障，對(duì)煤炭資源的高效、科學(xué)管理造成了一定阻礙。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在煤炭領(lǐng)域的引入與推廣，依托其所建立的各類數(shù)據(jù)管理軟件極大的便利了煤炭生產(chǎn)管理模式。其中三維地質(zhì)建模軟件在煤炭?jī)?chǔ)量計(jì)算中的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)量計(jì)算精準(zhǔn)度的大幅改善，同時(shí)也有效實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)量管理數(shù)據(jù)的快速更新，真正保證了礦井儲(chǔ)量管理的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化，對(duì)于煤炭資源的充分利用和礦井經(jīng)濟(jì)效益的提升意義重大。

1 三維地質(zhì)建模技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

在礦井儲(chǔ)量計(jì)算上，三維地質(zhì)建模技術(shù)具備以下優(yōu)勢(shì)：1)功能多樣性，除了能夠有效計(jì)算煤田儲(chǔ)量，還能夠?qū)锓秶鷥?nèi)的各類煤柱進(jìn)行具體的單獨(dú)計(jì)算；2)適用全面性，借助三維地質(zhì)建模，可以直接忽略進(jìn)行復(fù)雜的地質(zhì)條件，從更高的宏觀角度實(shí)現(xiàn)礦井儲(chǔ)量的精準(zhǔn)計(jì)算，這使得其在各類地質(zhì)條件下均具備良好的適用性；3)數(shù)據(jù)輸出的多樣性，所得儲(chǔ)量數(shù)據(jù)，可依據(jù)生產(chǎn)實(shí)際所需進(jìn)行針對(duì)性的多樣化輸出，譬如針對(duì)單一煤層的儲(chǔ)量計(jì)算報(bào)告或依照采區(qū)劃分的儲(chǔ)量匯總數(shù)據(jù)；4)優(yōu)化生產(chǎn)，在計(jì)算礦井儲(chǔ)量的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可將相關(guān)數(shù)據(jù)同現(xiàn)有生產(chǎn)方法進(jìn)行預(yù)生產(chǎn)模擬，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)方式的改進(jìn)，提升生產(chǎn)效率的同時(shí)確保資源的充分開(kāi)發(fā)，提升礦井經(jīng)濟(jì)效益。

2 基于三維地質(zhì)建模技術(shù)的儲(chǔ)量計(jì)算

依托三維地質(zhì)建模技術(shù)對(duì)礦井儲(chǔ)量開(kāi)展計(jì)算是一項(xiàng)相對(duì)復(fù)雜綜合性的過(guò)程，必須充分參照實(shí)地勘探所獲得的各類地質(zhì)信息對(duì)井田內(nèi)各個(gè)煤層的分布和容重等進(jìn)行分門(mén)別類的詳實(shí)計(jì)算。三維地質(zhì)模型儲(chǔ)量計(jì)算流程見(jiàn)圖1。下面以典型的Micromine系統(tǒng)為例，對(duì)三維地質(zhì)建模技術(shù)在礦井儲(chǔ)量上的應(yīng)用加以說(shuō)明。

通常來(lái)說(shuō)，利用三維地質(zhì)建模技術(shù)對(duì)礦井儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算可大致劃分為三個(gè)部分，其分別為地質(zhì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、煤層建模、儲(chǔ)量計(jì)算。

2.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

地質(zhì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備就是對(duì)礦井原始地質(zhì)資料的搜集與整理，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化與規(guī)范化處理后，構(gòu)建相應(yīng)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而為煤層的圈定、三維模型的構(gòu)建及后續(xù)儲(chǔ)量運(yùn)算提供必要基礎(chǔ)。

通常而言，進(jìn)行礦井儲(chǔ)量計(jì)算需要涉及眾多類別且數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)資料，這些資料多依靠地質(zhì)鉆探取得，囊括鉆孔位置、巖性分析、煤質(zhì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)等。在Micromine系統(tǒng)中主要通過(guò)三個(gè)文件夾對(duì)有關(guān)鉆孔的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，其分別為：1)鉆孔開(kāi)口文件夾，存儲(chǔ)鉆孔編號(hào)、開(kāi)孔坐標(biāo)、開(kāi)孔深度等；2)鉆孔取樣文件夾，存儲(chǔ)樣品號(hào)、鉆孔起始深度、樣品容重、發(fā)熱量、硫分、灰分；3)鉆孔測(cè)斜文件夾，存儲(chǔ)鉆孔編號(hào)、測(cè)井深度、方位角、傾角等。

Micromine系統(tǒng)能夠?qū)⑸鲜鋈齻€(gè)文件夾中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)，并對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行整體的邏輯檢驗(yàn)，以確保數(shù)據(jù)管理的正確性，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)便會(huì)構(gòu)成軟件后續(xù)使用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 煤層三維模型構(gòu)建

本次以線框模型為所構(gòu)建煤層三維實(shí)體模型基礎(chǔ)模板，這種模型本質(zhì)而言為線框—塊體混合型模板，通過(guò)線框模型實(shí)現(xiàn)對(duì)所求目標(biāo)煤層邊界輪廓的表達(dá)，隨后通過(guò)塊體模型對(duì)表示煤層的三維空間進(jìn)行充填以達(dá)成對(duì)煤層儲(chǔ)量的精準(zhǔn)計(jì)算。其中線框構(gòu)建技術(shù)是模型構(gòu)建的基礎(chǔ)與關(guān)鍵所在，這種技術(shù)本質(zhì)上是將目標(biāo)煤層空間輪廓的特征點(diǎn)與采樣點(diǎn)進(jìn)行勾連，從而構(gòu)成多個(gè)多邊形，隨后將這些多邊形再組合成多邊形網(wǎng)格從而模擬成所測(cè)定目標(biāo)對(duì)象網(wǎng)絡(luò)邊界。最后結(jié)合三維空間信息賦予這些邊界不同的屬性值，使其交互結(jié)合構(gòu)成以三角形面片為基礎(chǔ)的三維模型。

2.3 儲(chǔ)量計(jì)算

在三維地質(zhì)模型中，多選用距離加權(quán)函數(shù)算法與克里格算法等對(duì)儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算，將一個(gè)尺寸固定的小塊體作為基礎(chǔ)單元，從而構(gòu)成各種針對(duì)性的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)決策支持。

在具體運(yùn)算時(shí)，通過(guò)搜索橢圓球體的方式對(duì)影響區(qū)域內(nèi)的樣品進(jìn)行搜索定義，搜索的數(shù)據(jù)通常包括方位角、傾角、半徑等。在完成相關(guān)數(shù)據(jù)的定義與設(shè)置后選用距離反比加權(quán)法對(duì)構(gòu)建好的煤層塊體模型求差，求得所求目標(biāo)模型中空白塊體品位數(shù)值。若一次操作無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)所有空塊的賦值，則更換搜索半徑后進(jìn)行二次插值，直至所有空塊均被賦予容重參數(shù)為止。最后將所有容重參數(shù)疊加即可獲得目標(biāo)對(duì)象的資源儲(chǔ)量值。

3 結(jié)語(yǔ)

以三維地質(zhì)建模為依托的計(jì)算機(jī)技術(shù)不僅有助于提升礦井儲(chǔ)量計(jì)算與管理水平的智能化提升，增強(qiáng)工作效率與質(zhì)量，而且地質(zhì)數(shù)據(jù)作為礦井生產(chǎn)的核心基礎(chǔ)之一，其也是今后礦井生產(chǎn)科學(xué)開(kāi)展的有效參考數(shù)據(jù)，是構(gòu)建現(xiàn)代化礦山的必要支撐。煤炭企業(yè)理應(yīng)重視相關(guān)技術(shù)，加大資金與人才投入，通過(guò)持續(xù)的數(shù)據(jù)更新和挖掘，進(jìn)一步完善三維地質(zhì)模型，使其更好的為礦井持續(xù)化發(fā)展提供保障。

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The application of computer technology in mine reserves calculation

Yan Feng

(ShanxiCoalGeology144SurveyInstitute,Linfen041600,China)

This paper introduced the advantage of 3D geological model technology in coal mine reserves calculation, from geological data preparation, coal seam 3D model construction, reserve calculation three aspects, elaborated the reserves calculation method based on 3D geological modeling technology, had certain significance to realize the full use of coal resources.

mine reserves, 3D geological model, coal resources, geological data

1009-6825(2016)27-0257-02

2016-07-19

閆 峰(1983- )，男，助理工程師

TP319

A