基于多面体的煤层三维可视化研究

煤层地质体几何形态复杂,其三维可视化对煤炭开采有着重要的现实意义.针对煤层层状特点,提出在地理系新系统(GIS)中使用面向对象的多面体数据结构实现煤层的三维可视化.该方法在生成煤层底板和顶板不规则三角网(TIN)的基础上,通过对其进行拉伸闭合,实现三维空间实体模型的构建.模型支持6种集合运算,可进行三维空间分析.最后,采用此方法实现了我国某煤矿主采煤层的三维可视化及工程开挖,验证了其可行性.     

地矿三维建模及可视化的研究

地矿三维建模及其三维可视化对地质、矿藏信息的获取及地质现象解释具有十分重要的意义。采用基于TIN的多层DEM方法，实现层状地矿实体模型的三维重构，借助于OpenGL图形库实现了层状实体模型的三维可视化，并对模型进行了光照渲染、漫游和切割等操作。     

煤矿三维可视化系统的设计与实现

介绍了煤矿三维虚拟现实系统的结构设计,在此基础上分析了地层表面TIN的生成算法以及煤层地质体和巷道等煤矿实体立体建模的实现过程。针对我国煤矿的实际情况,提出了煤矿虚拟现实系统研究存在的问题及对策。     

基于OpenGL技术的煤层底板TIN的可视化

文中讨论了基于OpenGL技术实现煤层底板TIN模型可视化的一般流程和技术关键，结合实际煤层底板等高线数据，在Delphi/Windows环境下实现了煤层的可视化。     

基于OpenGL的煤矿三维模型可视化

由于微地震监测及分析中需要处理大量的数据,传统的可视化手段已无法满足其海量的数据信息输出。利用OpenGL技术对微地震监测中获取的事件数据和煤层的掘进情况进行了三维可视化,同时结合Visual C++中的面向对象技术对其可视化界面进行开发,并实现了三维模型的交互操作功能。在应用实例中运用该方法对煤层的顶板冒落和冲击地压等地层情况进行了有效观测,井下作业的安全程度和资源的优化配置得到了显著提高。     

三维可视化建模技术在矿山设计中的应用

以SCC煤矿为背景,在利用3DMine矿业工程软件建立了矿山地表地形模型、煤层模型和井下巷道实体模型的基础上,重点研究了矿山三维可视化模型在矿山设计上的应用,实现对采掘巷道的三维可视化设计;同时介绍了优化三维可视化模型,提高设计准确性的技术方法,进而提升了三维可视化建模技术对矿山生产管理的指导价值。     

三维超前物探技术在掘进巷道探查富水构造中的应用

在矿井防治水中,需要利用物探技术超前探明掘进巷道前方富水构造以保证安全生产。在黄陵一号煤矿812回风顺槽掘进过程中,利用Voxler成像软件对超前探测数据进行处理,实现富水异常空间的三维可视化,并结合矿井直流电法超前探测技术,进一步提高了勘探精度。探测结果精细地圈定了顺煤层方向上富水断裂构造的发育范围,实现了对巷道掌子面前方含水异常体的精准探测。由此表明：该三维超前物探技术能够为煤矿防治水提供科学的指导意见,保障矿井的安全生产。     

基于OpenGL的煤矿三维模型可视化

由于微地震监测及分析中需要处理大量的数据,传统的可视化手段已无法满足其海量的数据信息输出。利用OpenGL技术对微地震监测中获取的事件数据和煤层的掘进情况进行了三维可视化,同时结合VisualC++中的面向对象技术对其可视化界面进行开发,并实现了三维模型的交互操作功能。在应用实例中运用该方法对煤层的顶板冒落和冲击地压等地层情况进行了有效观测,井下作业的安全程度和资源的优化配置得到了显著提高。     

一种新的3D巷道建模方法——对称建模法

巷道是矿山工程的核心,巷道三维建模是数字矿山建设的重要组成部分。根据二维巷道沿巷道中心线对称的特性及三维巷道在剖面上呈对称的特性,提出一种新的巷道三维建模方法--巷道对称建模法,该方法实现了巷道相交等复杂情况的正确建模,解决了常规巷道三维建模方法存在的问题。基于对称建模方法,设计了3D巷道数据结构,以三叉形和十字形巷道的构建为例,采用VC++,结合OpenGL实现了巷道三维模型的构建和可视化。     

地层三维建模及OpenGL下三维可视化研究

地层三维重构及其三维可视化对地质信息的获取和地质解释具有十分重要的意义。对地层模型的三维重构进行了研究,提出了一种基于TIN的地层建模方法,有效地实现了地层模型的三维重构。该建模方法实现简单,构模速度快,适用范围广,并在OpenGL三维图形库下,实现了地层模型的三维可视化。     

基于Kriging方法的煤层厚度估计及三维煤层建模

基于确定性的钻孔数据,研究了煤层厚度在空间上的变异特性;基于知识推理型的煤层底板等高线数据,利用条带算法构建煤层底板在空间上的不规则三角网格（TIN）;通过克里金插值技术可以获取TIN中各点的厚度信息,该厚度具有不确定性的特征.对煤层底板TIN在厚度方向上依次映射一个相应的厚度,取得煤层顶板的TIN模型.在顶板TIN和底板TIN之间建立三角单元的拓扑对应关系,最终生成煤层的三维实体地质模型.     

底板定向长钻孔技术预抽煤巷条带瓦斯应用试验

2130煤矿4号煤层为突出煤层,工作面采掘接替严重紧张,为实现4号煤层工作面24223运输巷快速掘进,决定在24223运输巷开展底板定向长钻孔预抽煤巷条带瓦斯试验。此次试验共设计施工了4个定向长钻孔,通过现场试验数据分析,4号煤层24223运输巷平均瓦斯含量由11.14 m³/t降为5.73 m³/t,降低了48.6%,同时大大缩短了工期,减少了施工安全风险,节约成本82.8%。试验结果表明,“以孔代巷”技术能够实现煤巷条带瓦斯的快速、有效治理,且性价比较高。     

石门揭煤抽排瓦斯布孔数学模型及可视化应用

为了在不同的巷道与煤层位置关系下使石门揭煤抽排瓦斯钻孔的参数计算准确、省时,达到钻孔数目优化且方便绘制对应可视化图形,首先用解析几何中向量夹角、平面方程等计算方法建立了钻孔参数计算数学模型;然后用AutoCAD中一些可视化方法建立了三维巷道、钻孔及煤层的可视化模型;最后在CAD中用VBA编程,编制参数计算、图形绘制的宏等,利用程序自动求取设计参数,并绘制可视化图形。计算的结果被导出到Excel,其数据和可视化图形与实际情况较为相符,可用来指导石门揭煤抽排钻孔设计和施工,建立的数学模型可供钻孔设计人员参考。     

无保护层开采突出面瓦斯综合治理技术

无保护层高突矿井,要采取有效治理瓦斯措施,防治突出事故.首山一矿布置抽放巷并施工穿层钻孔掩护煤巷掘进,在运输巷、回风巷施工顺层本煤层抽放钻孔,利用高抽巷穿层压裂消除工作面抽采空白带以达到消突目的,首采面己15-12010采面的成功消突,为高突矿井无保护层开采成功治理积累了经验.     

上覆煤层开采对下方巷道的稳定性影响分析

分析了上覆煤层工作面开采过程中产生的支承压力对下方轨道大巷产生的影响.通过理论计算工作面底板最大破坏深度为18.57 m.结合工程地质条件,运用大型数值模拟软件ABAQUS建立三维计算模型对开采过程进行模拟,发现工作面开采会使轨道大巷周边围岩应力提高很多,尤其是顶板范围内的应力水平上升约6 MPa.     

“两软一硬”厚煤层综采工作面超前扩巷施工技术研究与应用

某矿204综采面运输巷掘进期间,进入厚煤层时,由原来的沿顶掘进逐渐进入托顶煤施工,22204综采面回采期间,厚煤层区域由于巷道变形严重,不能满足采面安全生产的需要,同时也为了满足后期沿空留巷的需求,需要对22204运输巷进行扩巷、沿顶施工。在厚煤层中进行扩巷,由于之前托顶煤施工,顶煤最厚处达到3 m,若要沿顶施工,巷道中高将达到6 m左右,且扩巷后由于断面大,更容易导致巷道变形。针对厚煤层扩巷施工方面存在的问题,通过对综采工作面超前扩巷施工技术的研究,采用分层作业以及顶板打注浆锚杆、锚索,帮部打设锚索梁的方式,成功解决了厚煤层扩巷施工的难题。研究为地质条件类似的矿井在厚煤层综采工作面超前扩巷施工提供了参考。     

香源煤业近距离煤层联合开采巷道布置及支护研究

针对香源煤业的近距离煤层群开采的地质条件,为了优化香源煤业2#、3#、4#煤层联合开采的巷道布置方式及支护方案,综合采用理论分析、数值模拟与现场监测等手段和方法,通过探讨下部煤层巷道回采方式以及上煤层开采对下煤层的破坏程度的分析和计算,提出3#和4#煤层采用同向内错式布置且内错距至少3m,适当可增加错距。并结合矿井现场观测巷道围岩变形量,对于局部层间距变小、无法施工锚索时,提出采用“锚网梁+11#工字钢棚”支护。结果表明：提出的3#和4#煤层巷道布置方式更合理,优化后的巷道支护方案对维护巷道围岩顶底板区域效果明显,同时此研究结果也为其他相似地质条件的矿井合理进行回采巷道布置及支护提供了参考依据。     

急倾斜煤层顶煤可放性评价模型及应用

急倾斜煤层巷道放顶煤开采顶煤可放性受到煤层强度、开采深度、煤层厚度、倾角、顶底板条件、夹矸、其它开采条件等因素的综合影响。在巷道放顶煤工业性试验及开采实践的经验和统计数据分析的基础上，构造了顶煤可放性影响因素的评价函数，建立了灰色－模糊评价模型。实际应用表明，该模型准确、简便，对于急倾斜煤层巷道放顶煤开采设计与生产管理具有重要的指导作用。     

基于Active X Automation的三维可视开采沉陷预计

为弥补现有开采沉陷预测程序在可视化表达中的缺陷,采用VB和SURFER的Active X Automation技术开发了基于概率积分法的开采沉陷预测分析系统。通过VB语言操纵SURFER内核程序实现开采沉陷的各种移动变形等值线、三维表面图及剖面图制作和数据分析的自动化。以山东某煤矿多工作面、多煤层开采沉陷预计对所建立分析系统进行验证。结果表明,采用VB与SURFER结合用于开采沉陷的预测分析,能够满足工程需要,并且能极大地提高工作效率,减少程序开发的工作量,实现开采沉陷预测分析图件制作的专业化、自动化。