大海则煤矿透明矿井地质信息系统
时间:2022-04-17

 

   随着地球系统科学、大数据、人工智能和人地关系、生态文明的发展,我国对地质勘查工作提出了新的要求,即利用信息技术建立透明地球,以实现矿体或地质体的逐步透明化和可视化,这将为地质勘探带来巨大变革。建设“数字地球”、“玻璃地球”、“透明地球”的关键之一是三维地质建模(3D Geoscience Modeling)技术,它是在多维环境下,利用空间信息管理、地质解译、空间分析与预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具用于地质分析的技术,也是随着地球空间信息技术的不断发展,由地质勘探、数学地质、地球物理、矿山测量、矿井地质、GIS、图形图像和科学计算可视化等学科交叉而形成了一门新兴学科。

   大海则透明矿井地质信息系统是中煤集团重大科技专项“大海则智能化煤矿关键技术与工程示范”项目下设科研课题,该课题由中煤能源研究院有限责任公司联合北京爱游戏app官网下载科技股份有限公司承担。课题研究以大海则井田勘探和矿建揭露资料为基础,通过地质资料深度挖掘与分析整理,面向大海则煤矿智能化建设构建矿区真三维全地层精细地质模型。项目构建了矿区二三维一体化综合地质数据库,提出并实现了矿井全要素多维时空地质-水文-矿压精细建模的方法,搭建了透明矿井地质信息系统,将传统的二维地质保障工作逐渐转向三维和多维。智能透明矿井地质信息系统总体基于时态地理信息系统(TGIS/4DGIS)的透明化矿井关键技术,实现了高精度动态地质模型建模和自动处理,构建基于C/S的自主分布式协同4DGIS,为煤矿开采过程提供地质数据存储、转换、管理、查询、分析和可视化服务。

   大海则煤矿位于陕北榆横矿区的西北部,行政区划隶属榆林市榆阳区管辖,西部与内蒙古自治区接壤,井田面积约265.66km2。在地质建模方面,大海则矿地层结构复杂、相变频繁、砂体展布连续性差,为满足矿方生产实际需求以及全地层三维地质建模的技术难题,结合钻孔和沉积相、沉积旋回分析成果数据,对矿区地质体岩性段主要煤层、主要含水、隔水层等进行精细建模。建模过程中,对地层中砂岩单独刻画,既保证了岩性保真度又保证了系统和模型的运行效率;为防止模型中地层连通出现穿层交叉问题,地层按照从下到上顺序编号,按照同一旋回内砂体联通的原则,中间存在尖灭的砂体采用赋予极小值厚度的处理方式。此外,三维地质模型具备了定量化智能分析功能,研发了煤层冲刷带和含水层发育高度分析、涌水量分析、矿压分析、储量分析、虚拟钻孔、空间预警分析等功能。地质模型的更新通过数据库后台在三维模型系统模块中自动实现。此外,还实现了三维地层和巷道模型的一体化任意线剖切、分层隐藏透明显示、距离体积量测等功能。

   本项目通过原始创新以及借鉴国际先进的三维地质建模技术,攻克了复杂精细化地质建模技术、二三维模型动态更新技术、模型剖切与自动成图等一系列瓶颈问题,利用三维可视化和地质模拟等技术,将地下矿井变得像玻璃一样的透明,充分表达出井下真实的地质情况,并结合监测数据进行模拟计算,从而支撑智能矿山地质保障的深度应用,实现对水害等隐蔽地质灾害的评估、监测和预警。

1 大海则高精度全地层三维地质模型

 

2  大海则高精度延安组三段模型(砂岩含水层和煤层)

 

3 大海则钻孔模型和钻孔柱状图

      

4 大海则高精度透明综采工作面模型

 

   研究成果紧扣标准中的智能地质保障系统国家标准,采用最新的空间信息、云计算、大数据、物联网、移动互联网、4DGIS等技术,构建具有自主知识产权的 “透明化矿山”基础平台,以沉积学、层序地层学、岩石力学等理论为指导,进行矿井全要素多维时空地质-水文-矿压精细建模,实现了三维地质建模、水文地质环境建模、强矿压环境建模、动态监测数据实时更新全场景融合四维模型构建。该项研究成果为后续智能地质保障的建设打下了坚实的基础,最终为安全生产、地测保障、智能开采、智能管控等提供空间数据和业务数据的集成与应用,达到大海则矿山建设智能矿山、绿色矿山、透明矿山的总体要求。

 

 

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