煤矿资源量估算三维建模及实现

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煤炭目前依旧是我国的支柱能源之一,煤炭资源储量的估算和三维动态管理是煤矿建设、开采及管理中的重要工作,煤层被开采出来前,只有有限的煤层揭露点的数据,如何利用有限的揭露点数据来精准计算煤层的资源量,对于煤炭资源储量的精准管理以及煤矿勘探、建设、生产的精确设计和高效利用具有重大意义。论文通过建立三维煤矿资源量估算模型,探索煤矿资源量精确估算方法,并对多个模型进行估算精度比较,寻找最佳的煤矿资源量估算方法。本次论文在对某煤矿相关数据资料分析以及多种编程语言相关算法研究的基础上,结合试验区煤矿的见煤点数据,对需要估算的资源量块段,选用合适的三角剖分算法,将资源量块段内见煤点及块段边界点在平面上形成Delaunay三角形,并且寻找每个三角形重心点作为三角形新的插值点,将每个重心点与三角形顶点相连,形成新的一层三角形,重复插值,实现三角形加密操作。本文基于已知煤层中所有的见煤点的空间位置及煤层厚度数据,分别构建了克里格插值模型与曲面样条插值模型,通过模型计算块段边界点及三角形剖分后形成的新插值点的煤层厚度值。论文首次将曲面样条数学模型引入煤炭资源量估算。通过随机选取参与建模的煤层已知见煤点内的若干点,将其在建模的原始数据中去除,作为未知点,利用模型估算其煤厚值,与各点的原始值进行对比,对模型的精度进行了交叉验证。利用剖分加密形成的三角形,将需要估计的资源量块段的每个三角形面积乘以该三角形三个顶点(见煤点或预测点)的平均煤层厚度得到每个三棱柱的体积,将体积相加得到整个资源量块段的体积,乘以煤层容重得到了资源量块段的估算值。最后将预测值与原来资料中粗略的预测值进行比较分析。利用Python编程实现了资源量3D建模和资源量估算的全过程,达到了资源量的自动估算。对煤层进行三角剖分加密操作,加密多次后得到了稠密的三角形网格数据,对三角形格网数据进行处理,使用Open GL建模,得到一个可交互的煤层厚度变化的三维可视化图形,可以放大缩小,旋转,以及拉高长度,三维展现煤层厚度值在三维空间上的变化情况。
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