基于透明地質(zhì)的綜采工作面三維煤層建模

薛國(guó)華

（陜西陜煤黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦有限公司，陜西 延安 727307）

0 引言

在煤礦智能化建設(shè)背景下，煤礦安全、高效、綠色、智能開(kāi)采已成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)[1]。2014 年，陜西陜煤黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)黃陵一號(hào)煤礦）率先建立了綜采自動(dòng)化工作面，經(jīng)過(guò)近10 年的發(fā)展，綜采工作面自動(dòng)化技術(shù)取得了較大的研究進(jìn)展。但是，由于煤巖識(shí)別難題未得到有效解決，綜采工作面采煤機(jī)仍以記憶截割為主，記憶截割方法難以適應(yīng)綜采工作面煤層起伏變化較大的狀況。為了實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自適應(yīng)截割，基于綜采工作面透明地質(zhì)信息建立三維煤層模型來(lái)規(guī)劃采煤機(jī)截割軌跡成為目前的研究熱點(diǎn)。基于透明地質(zhì)的三維煤層建模方法是間接解決煤巖識(shí)別難題的有效途徑[2]，但是工作面透明地質(zhì)數(shù)據(jù)量不足，如何建立高精度的三維煤層模型仍需深入研究。張小艷等[3]為直觀展現(xiàn)采煤工作面煤層地質(zhì)分布和煤巖體空間賦存狀況，研究了一種Web 端煤層三維建模方法，利用自適應(yīng)差分進(jìn)化克里金插值算法構(gòu)建煤層表面的數(shù)字高程模型。賈慶仁等[4]利用普通克里金插值法對(duì)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的高程進(jìn)行插值，建立了初始模型后對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，提高了三維地質(zhì)模型的精度。劉萬(wàn)里等[5]在當(dāng)前動(dòng)態(tài)三維礦井模型的基礎(chǔ)上，提出了一種新的動(dòng)態(tài)修正技術(shù)，提高了煤層三維建模的實(shí)用程度。肖靜[6]提出了一種基于偽點(diǎn)剔除與四域樣條插值的煤層精確建模算法，仿真實(shí)驗(yàn)表明提出的算法提高了三維煤層建模精度，精度達(dá)到了0.15 m。朱德福等[7]采用狄洛尼三角剖分算法及克里金插值法建立煤層二維曲面數(shù)據(jù)模型，結(jié)合三維鉆孔模型，以改進(jìn)的三棱柱體元為基本元組構(gòu)建三維煤層模型，實(shí)現(xiàn)了三維煤層的可視化。修春華等[8]針對(duì)僅僅利用離散的鉆孔采樣數(shù)據(jù)無(wú)法有效控制建模的準(zhǔn)確性問(wèn)題，在建立了煤層初始規(guī)則格網(wǎng)的基礎(chǔ)上，提出了基于點(diǎn)狀、線(xiàn)狀和面狀地質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)三維煤層模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正的方法，實(shí)現(xiàn)了煤層的三維精細(xì)建模。周為喜等[9]從煤層氣動(dòng)態(tài)可視化的角度出發(fā)，基于角點(diǎn)網(wǎng)格建立了煤儲(chǔ)層三維地質(zhì)模型，采用C#編程語(yǔ)言并結(jié)合OpenGL 圖形接口，開(kāi)發(fā)了煤儲(chǔ)層三維可視化軟件模型，結(jié)果表明角點(diǎn)網(wǎng)格適用于煤儲(chǔ)層三維模型的構(gòu)建，能較好地表達(dá)煤層的結(jié)構(gòu)特征。李曉軍等[10]基于確定性的鉆孔數(shù)據(jù)，利用條帶算法構(gòu)建煤層底板在空間上的不規(guī)則三角網(wǎng)格（Triangulated Irregular Network，TIN），通過(guò)克里金插值算法獲取TIN 中各點(diǎn)高程信息，在頂板TIN 和底板TIN 之間建立三角單元的拓?fù)鋵?duì)應(yīng)關(guān)系，最終生成煤層的三維實(shí)體地質(zhì)模型。吳王文[11]在研究了GIS 三維建模相關(guān)理論基礎(chǔ)上，采用反距離加權(quán)法、趨勢(shì)面法、樣條函數(shù)法和克里金插值法分別對(duì)研究區(qū)實(shí)際鉆孔煤層厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值分析，結(jié)果表明克里金插值法整體表現(xiàn)較好。張龍正[12]將鉆孔、煤質(zhì)、地質(zhì)數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，借助插值計(jì)算在MicroStation 圖形端生成地層/煤層分界面，再利用MicroStation 面縫合、剪切功能得到地層/煤層的三維智能實(shí)體，實(shí)現(xiàn)煤田地質(zhì)三維建模。李章林等[13]對(duì)煤炭三維地質(zhì)建模信息系統(tǒng)軟件QvCoalMine 的研制過(guò)程及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和說(shuō)明，利用內(nèi)蒙古東勝煤田的多個(gè)煤炭勘查區(qū)對(duì)QvCoalMine 系統(tǒng)進(jìn)行了綜合測(cè)試和應(yīng)用，結(jié)果表明：QvCoalMine 系統(tǒng)提供的三維建模功能可高效地構(gòu)建出煤炭地質(zhì)領(lǐng)域大多數(shù)地質(zhì)對(duì)象和勘探開(kāi)采工程的三維模型。劉勇等[14]針對(duì)現(xiàn)有巖層面三維建模方法未系統(tǒng)考慮含斷層、陷落柱等地質(zhì)條件的復(fù)雜巖層面三維模型構(gòu)建問(wèn)題，通過(guò)劃分水平投影單元和空間插值單元，將復(fù)雜巖層面分解為多個(gè)一般巖層面，通過(guò)合理進(jìn)行約束Delaunay 三角剖分和空間插值，可有效構(gòu)建復(fù)雜巖層面的三維模型。荊永濱等[15]通過(guò)鉆孔與煤層頂?shù)装宓慕稽c(diǎn)對(duì)煤層邊界線(xiàn)、斷煤交線(xiàn)、無(wú)煤區(qū)邊界線(xiàn)上點(diǎn)的高程值和煤層頂?shù)装迕嫔暇W(wǎng)格點(diǎn)的高程值進(jìn)行插值，對(duì)已插值的內(nèi)外邊界線(xiàn)和網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行約束Delaunay 三角剖分，建立了煤層頂?shù)装灞砻婺Ｐ?，并?duì)逆斷層的重疊區(qū)域按上下盤(pán)分別進(jìn)行斷煤交線(xiàn)和網(wǎng)格點(diǎn)的高程插值及煤層表面建模，最終形成煤層三維模型。但目前綜采工作面三維煤層建模方法對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件的煤層頂?shù)装甯叱痰念A(yù)測(cè)精度不高，難以滿(mǎn)足采煤實(shí)際需求。另外，現(xiàn)有煤層建模方法的研究大多集中于對(duì)空間三維實(shí)體的表達(dá)，對(duì)開(kāi)采過(guò)程中煤層頂?shù)装鍎?dòng)態(tài)變化的過(guò)程缺乏足夠關(guān)注。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種基于透明地質(zhì)的綜采工作面三維煤層建模方法，該方法基于進(jìn)回風(fēng)巷地質(zhì)數(shù)據(jù)、工作面切眼數(shù)據(jù)及利用三維地震再解釋技術(shù)、槽波地震勘探技術(shù)與無(wú)線(xiàn)電磁波透視技術(shù)獲得的煤層地質(zhì)數(shù)據(jù)，采用離散平滑插值（Discrete Smooth Interpolation，DSI）算法預(yù)測(cè)煤層頂?shù)装甯叱?，從而?gòu)建工作面靜態(tài)三維煤層模型，并通過(guò)切眼開(kāi)采新揭露的地質(zhì)信息和DSI 算法對(duì)靜態(tài)三維煤層模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，獲得更精確的工作面動(dòng)態(tài)三維煤層模型。

1 基于透明地質(zhì)的綜采工作面三維煤層建模方法

基于透明地質(zhì)的綜采工作面三維煤層建模如圖1所示，主要包括工作面靜態(tài)三維煤層模型構(gòu)建、工作面動(dòng)態(tài)三維煤層模型構(gòu)建和工作面三維煤層實(shí)體建模及展示3 個(gè)部分。

1.1 工作面靜態(tài)三維煤層模型構(gòu)建

工作面靜態(tài)三維煤層模型構(gòu)建方法如下：工作面形成后，首先應(yīng)用鉆探技術(shù)和三維地震再解釋技術(shù)、槽波地震勘探技術(shù)與無(wú)線(xiàn)電磁波透視技術(shù)等物探技術(shù)獲得煤層地質(zhì)數(shù)據(jù)。然后，應(yīng)用三維激光雷達(dá)掃描等測(cè)量技術(shù)獲得運(yùn)輸巷與回風(fēng)巷地質(zhì)數(shù)據(jù)、工作面切眼數(shù)據(jù)。最后，基于上述采集的煤層透明地質(zhì)信息，獲得三維煤層頂?shù)装甯叱讨?，利用DSI算法預(yù)測(cè)煤層頂?shù)装甯叱?，并通過(guò)軟件對(duì)三維煤層頂?shù)装甯叱讨颠M(jìn)行擬合，構(gòu)建工作面靜態(tài)三維煤層模型。

1.2 工作面三維煤層模型動(dòng)態(tài)修正

由于鉆探和物探技術(shù)獲得煤層地質(zhì)數(shù)據(jù)較少，靜態(tài)三維煤層建模中采用DSI 算法預(yù)測(cè)煤層頂?shù)装甯叱叹炔桓撸枥靡巡擅簩拥牡刭|(zhì)數(shù)據(jù)不斷更新三維煤層模型來(lái)提高三維煤層模型建模精度。因此，需要對(duì)工作面三維煤層模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正。工作面在開(kāi)采過(guò)程中，利用設(shè)備感知或三維激光雷達(dá)掃描技術(shù)等獲得已采煤層不斷揭露新的地質(zhì)信息，并通過(guò)已采煤層新揭露的地質(zhì)信息和DSI 算法對(duì)靜態(tài)三維煤層模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，從而獲得更精確的工作面動(dòng)態(tài)三維煤層模型。基于更新后的三維煤層模型動(dòng)態(tài)規(guī)劃采煤機(jī)截割曲線(xiàn)，指導(dǎo)采煤機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)高控制，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)割煤。

1.3 工作面三維煤層實(shí)體建模及展示

（1）輸入數(shù)據(jù)。將獲取的透明地質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建模系統(tǒng)中，通常數(shù)據(jù)形式為點(diǎn)數(shù)據(jù)、線(xiàn)數(shù)據(jù)、面數(shù)據(jù)及CAD 形式的數(shù)據(jù)格式。

（2）確定邊界。邊界的確定對(duì)于模型的建立至關(guān)重要，工作面截割曲線(xiàn)的獲取與邊界相對(duì)應(yīng)。由于工作面的范圍小于測(cè)點(diǎn)范圍，所以，需通過(guò)已知數(shù)據(jù)對(duì)工作面三維煤層模型截取獲得煤層邊界。

（3）建立斷層網(wǎng)格。通過(guò)輸入的斷層數(shù)據(jù)連接插值成面，對(duì)面進(jìn)行網(wǎng)格化，方便后面的斷層面與地層面的切割。

（4）建立地層面。通過(guò)導(dǎo)入的地層層位數(shù)據(jù)與斷層數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算，中間需要考慮斷層性質(zhì)、地層間的接觸關(guān)系，生成地層層面。

（5）建立線(xiàn)框模型。根據(jù)地層面、邊界、斷層等要素建立三維煤層模型的線(xiàn)框模型，為后面的網(wǎng)格化打下基礎(chǔ)。

（6）劃分網(wǎng)格。將已獲得的層面線(xiàn)框進(jìn)行網(wǎng)格剖面，為后續(xù)的屬性建模奠定基礎(chǔ)和便于生成截割剖面。

（7）三維煤層模型展示。運(yùn)用軟件對(duì)網(wǎng)格化的三維煤層模型進(jìn)行實(shí)體建模，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)三維煤層模型展示。

2 基于DSI 算法的煤層頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)方法

2.1 DSI 算法原理

DSI 算法通過(guò)對(duì)一個(gè)離散化的自然體模型建立相互之間聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，如果網(wǎng)絡(luò)上的點(diǎn)的值滿(mǎn)足某種約束條件，則未知節(jié)點(diǎn)的值可通過(guò)解一個(gè)線(xiàn)性方程組得到。該算法依賴(lài)于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系，不以空間坐標(biāo)為參數(shù)，是一個(gè)無(wú)維數(shù)的插值算法，具有較高的插值精度和計(jì)算效率。

針對(duì)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的數(shù)值 φ的估計(jì)問(wèn)題，DSI 算法建立了計(jì)算網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)最優(yōu)解目標(biāo)函數(shù)：

式中：R(φ) 為 全局粗糙度函數(shù)；ρ(φ)為線(xiàn)性約束違反度函數(shù)。

通過(guò)使目標(biāo)函數(shù)R*(φ)達(dá)到最小，實(shí)現(xiàn)兩方面目標(biāo)：

（1）使全局粗造度函數(shù)R(φ)達(dá)到最小，從而盡可能使在任意節(jié)點(diǎn)上的函數(shù)值逼近該點(diǎn)領(lǐng)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的均值，也就是使每個(gè)節(jié)點(diǎn)的 φ值盡可能平滑。

（2）將原始采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成定義在一些節(jié)點(diǎn)上的線(xiàn)性約束，使線(xiàn)性約束違反度函數(shù) ρ(φ)達(dá)到最小，即線(xiàn)性約束符合程度達(dá)到最大，從而使相關(guān)節(jié)點(diǎn)的φ值盡可能逼近采樣數(shù)據(jù)。

2.2 插值效果評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文采用實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值的平均絕對(duì)誤差（Mean Absolute Error,MAE）作為插值結(jié)果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，MAE可以反映預(yù)測(cè)的整體效果，MAE 值越小，說(shuō)明插值效果越好。

MAE 的計(jì)算公式為

式中：xi為第i（i=1,2,…,n,n為檢驗(yàn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)）個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)預(yù)測(cè)值的平均值；x0為第i個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)實(shí)測(cè)值的平均值。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證利用DSI 算法進(jìn)行煤層頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)的插值效果、工作面靜態(tài)三維煤層模型頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)效果和工作面動(dòng)態(tài)三維煤層模型動(dòng)態(tài)更新后的煤層頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)效果，本文應(yīng)用黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面三維煤層數(shù)據(jù)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面范圍內(nèi)的煤層傾角為-0.5～2.5°，中部煤層傾角較大，煤層厚度變化范圍為2～3.14 m，平均煤層厚度約為2.683 m。

3.1 3 種插值算法對(duì)比分析

利用位置檢測(cè)誤差為0.001 m 的全站儀獲取黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面的坐標(biāo)和頂板高程，工作面長(zhǎng)度為283 m 左右，工作面推進(jìn)長(zhǎng)度為800 m，每隔20 m 測(cè)量1 個(gè)點(diǎn)，測(cè)量煤層頂?shù)装迕簬r分界點(diǎn)坐標(biāo)，共測(cè)量了81 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，得到測(cè)量點(diǎn)的平均高程為838.326 m，最大高程為849.142 m，最小高程為826.893 m。對(duì)81 個(gè)點(diǎn)按順序進(jìn)行編號(hào)，應(yīng)用81 個(gè)點(diǎn)中編號(hào)為3，11，19，27，35，43，51，59，67，75 的10 個(gè)點(diǎn)作為插值驗(yàn)證點(diǎn)，其余點(diǎn)作為插值訓(xùn)練點(diǎn)。利用樣條函數(shù)插值、克里金插值和DSI 3 種算法計(jì)算得到10 個(gè)插值驗(yàn)證點(diǎn)的高程值，將3 種插值算法計(jì)算得到的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖2所示。從圖2 可看出：通過(guò)3 種插值算法得到的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相差較小，這是因?yàn)椴蓸泳嚯x間距小，煤層起伏變化不大。

圖2 3 種插值算法插值計(jì)算結(jié)果對(duì)比Fig.2 Comparison of interpolation calculation results of three interpolation algorithms

為進(jìn)一步分析3 種插值算法的插值效果，根據(jù)式（2）計(jì)算出的3 種插值算法的MAE 見(jiàn)表1。從表1可看出：克里金插值算法和DSI 算法的MAE 分別為0.022 5，0.015 5 m，比樣條函數(shù)插值算法的MAE（0.231 2 m）小一個(gè)數(shù)量級(jí)，將誤差從分米降至厘米。DSI 算法的MAE 在3 種插值算法中最小，插值效果最好，克里金插值算法效果次之，樣條函數(shù)插值算法效果最差。

表1 3 種插值算法MAE 的對(duì)比Table 1 Comparison of mean absolute error（MAE）of three interpolation algorithms m

3.2 DSI 算法的三維煤層建模應(yīng)用效果分析

利用本文提出的DSI 算法進(jìn)行煤層頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)，構(gòu)建黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面靜態(tài)三維煤層模型和動(dòng)態(tài)三維煤層模型。因頂板與底板高程預(yù)測(cè)方法相似，下面以頂板高程預(yù)測(cè)為例進(jìn)行分析。

3.2.1 靜態(tài)三維煤層模型構(gòu)建及誤差分析

基于進(jìn)回風(fēng)巷地質(zhì)數(shù)據(jù)、工作面切眼數(shù)據(jù)及利用三維地震再解釋技術(shù)、槽波地震勘探技術(shù)與無(wú)線(xiàn)電磁波透視技術(shù)獲得的煤層地質(zhì)數(shù)據(jù)和鉆孔測(cè)量數(shù)據(jù)，采用DSI 算法得到煤層頂?shù)装甯叱绦畔?，并利用軟件編程?duì)三維煤層模型進(jìn)行可視化展示，結(jié)果如圖3所示。根據(jù)圖3 中三維煤層模型得到黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面剖面平面圖如圖4 所示（6H-14H 為回風(fēng)巷瓦斯抽放孔孔號(hào)，10J-14J 為進(jìn)風(fēng)巷瓦斯抽放孔孔號(hào)），根據(jù)圖4 得到黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面6 個(gè)剖面的頂?shù)装迩€(xiàn)如圖5 所示。

圖3 黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面靜態(tài)三維煤層模型Fig.3 Static three-dimensional coal seam model of 810 fully mechanized working face of Huangling No.1 Coal Mine

圖4 黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面剖面平面圖Fig.4 Section plan of 810 fully mechanized working face of Huangling No.1 Coal Mine

圖5 黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面6 個(gè)剖面的頂?shù)装迩€(xiàn)Fig.5 Roof and floor curves of 6 sections in 810 fully mechanized working face of Huangling No.1 Coal Mine

根據(jù)圖5 中6 條頂?shù)装迩€(xiàn)取45 個(gè)點(diǎn)驗(yàn)證DSI算法預(yù)測(cè)的煤層頂板高程誤差，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 頂板高程預(yù)測(cè)誤差Table 2 Roof elevation prediction error m

從表2 可看出：45 個(gè)點(diǎn)的最大MAE 為1.050 667 m，最小MAE 為0.003 667 m。由于靜態(tài)模型建模時(shí)可獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)偏少，得到的煤層頂板高程預(yù)測(cè)誤差比較大，難以滿(mǎn)足實(shí)際采煤精度要求，所以需要對(duì)靜態(tài)三維煤層模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。

3.2.2 動(dòng)態(tài)三維煤層模型構(gòu)建及誤差分析

在黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面靜態(tài)三維煤層模型基礎(chǔ)上，通過(guò)采集切眼開(kāi)采新揭露的地質(zhì)信息對(duì)工作面三維煤層模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，更新后的三維煤層模型如圖6 所示。

圖6 黃陵一號(hào)煤礦 810 綜采工作面動(dòng)態(tài)更新后的三維煤層模型Fig.6 Dynamic updated three-dimensional coal seam model of 810 fully mechanized working face in Huangling No.1 Coal Mine

根據(jù)圖6 得到動(dòng)態(tài)更新后的三維煤層模型距更新點(diǎn)1，5，10，20，50 m 的MAE 曲線(xiàn)如圖7 所示。

圖7 距離更新點(diǎn)不同距離時(shí)煤層頂板高程預(yù)測(cè)誤差Fig.7 The prediction error of coal seam roof elevation at different distances from the update point

從圖7 可看出：在距更新點(diǎn)距離為1 m 時(shí)，模型預(yù)測(cè)的MAE 幾乎接近0，即更新過(guò)后可以保證1 刀約0.8 m 距離的精度值。在距離更新點(diǎn)為5 m 時(shí)，模型預(yù)測(cè)的MAE為0.029 m，最大MAE 為0.063 m；在更新距離為10 m時(shí)，模型預(yù)測(cè)的MAE 為0.101 m，最大MAE 為0.203 m，即1 d 能夠開(kāi)采的距離，并且MAE 隨著距離更新點(diǎn)的距離增大而增大。因此，同時(shí)兼顧更新次數(shù)和模型精度，確定每截割5 m 對(duì)模型更新1 次，即1 d 大約更新2 次，煤層頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)誤差≤6.3 cm，滿(mǎn)足采煤機(jī)截割軌跡精確規(guī)劃要求。

綜上，通過(guò)應(yīng)用本文提出的三維煤層模型建模方法對(duì)黃陵一號(hào)煤礦810 綜采工作面的靜態(tài)三維煤層模型和動(dòng)態(tài)更新后的三維煤層模型進(jìn)行誤差分析，得出：DSI 算法對(duì)煤層頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)的效果優(yōu)于克里金插值算法和樣條函數(shù)插值算法；由于靜態(tài)三維煤層模型頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)誤差較大，必須根據(jù)切眼開(kāi)采新揭露地質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)三維煤層模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。為了減少更新次數(shù)，每截割5 m 對(duì)三維煤層模型更新1 次，即1 d 大約更新2 次，煤層頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)誤差≤6.3 cm，能夠滿(mǎn)足實(shí)際采煤機(jī)截割軌跡規(guī)劃精度需求。

4 結(jié)論

（1）基于進(jìn)回風(fēng)巷地質(zhì)數(shù)據(jù)、工作面切眼數(shù)據(jù)、鉆孔測(cè)量數(shù)據(jù)及利用三維地震再解釋技術(shù)、槽波地震勘探技術(shù)與無(wú)線(xiàn)電磁波透視技術(shù)獲得的煤層地質(zhì)數(shù)據(jù)，應(yīng)用DSI 算法實(shí)現(xiàn)了綜采工作面靜態(tài)三維煤層模型構(gòu)建。

（2）通過(guò)DSI 算法、克里金插值算法和樣條函數(shù)插值算法對(duì)煤層頂板高程預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明DSI 算法的插值效果最好，MAE 為0.015 5 m。

（3）為了提高靜態(tài)三維煤層模型的精度，根據(jù)切眼開(kāi)采新揭露地質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)靜態(tài)三維煤層模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，每截割5 m 對(duì)三維煤層模型更新1 次，即1 d大約更新2 次，煤層頂?shù)装甯叱填A(yù)測(cè)誤差≤6.3 cm，滿(mǎn)足采煤機(jī)截割軌跡精確規(guī)劃要求。