閆 峰

(山西省煤炭地質(zhì)144勘查院，山西 臨汾 041600)

?

礦井儲量計算中計算機技術(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)在礦井儲量計算中的優(yōu)勢，從地質(zhì)數(shù)據(jù)準備、煤層三維模型構(gòu)建、儲量計算三個環(huán)節(jié)，闡述了基于三維地質(zhì)建模技術(shù)的儲量計算方法，對實現(xiàn)煤炭資源的充分利用有一定的意義。

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

0 引言

對于煤炭礦井的儲量管理而言，為確保能夠為井下生產(chǎn)提供實時、有效指導，其相關(guān)數(shù)據(jù)必須開展動態(tài)化管理。過去這一工作多依靠人工進行計算和管理，這種方法不僅費時費力且計算精準度也難以保障，對煤炭資源的高效、科學管理造成了一定阻礙。但隨著計算機技術(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)建模軟件在煤炭儲量計算中的應(yīng)用不僅實現(xiàn)了儲量計算精準度的大幅改善，同時也有效實現(xiàn)了儲量管理數(shù)據(jù)的快速更新，真正保證了礦井儲量管理的實時動態(tài)化，對于煤炭資源的充分利用和礦井經(jīng)濟效益的提升意義重大。

1 三維地質(zhì)建模技術(shù)優(yōu)勢分析

在礦井儲量計算上，三維地質(zhì)建模技術(shù)具備以下優(yōu)勢：1)功能多樣性，除了能夠有效計算煤田儲量，還能夠?qū)锓秶鷥?nèi)的各類煤柱進行具體的單獨計算；2)適用全面性，借助三維地質(zhì)建模，可以直接忽略進行復雜的地質(zhì)條件，從更高的宏觀角度實現(xiàn)礦井儲量的精準計算，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，所得儲量數(shù)據(jù)，可依據(jù)生產(chǎn)實際所需進行針對性的多樣化輸出，譬如針對單一煤層的儲量計算報告或依照采區(qū)劃分的儲量匯總數(shù)據(jù)；4)優(yōu)化生產(chǎn)，在計算礦井儲量的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可將相關(guān)數(shù)據(jù)同現(xiàn)有生產(chǎn)方法進行預生產(chǎn)模擬，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)方式的改進，提升生產(chǎn)效率的同時確保資源的充分開發(fā)，提升礦井經(jīng)濟效益。

2 基于三維地質(zhì)建模技術(shù)的儲量計算

依托三維地質(zhì)建模技術(shù)對礦井儲量開展計算是一項相對復雜綜合性的過程，必須充分參照實地勘探所獲得的各類地質(zhì)信息對井田內(nèi)各個煤層的分布和容重等進行分門別類的詳實計算。三維地質(zhì)模型儲量計算流程見圖1。下面以典型的Micromine系統(tǒng)為例，對三維地質(zhì)建模技術(shù)在礦井儲量上的應(yīng)用加以說明。

通常來說，利用三維地質(zhì)建模技術(shù)對礦井儲量進行計算可大致劃分為三個部分，其分別為地質(zhì)數(shù)據(jù)準備、煤層建模、儲量計算。

2.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)準備

地質(zhì)數(shù)據(jù)的準備就是對礦井原始地質(zhì)資料的搜集與整理，將相關(guān)數(shù)據(jù)進行數(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，從而為煤層的圈定、三維模型的構(gòu)建及后續(xù)儲量運算提供必要基礎(chǔ)。

通常而言，進行礦井儲量計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)檢驗數(shù)據(jù)等。在Micromine系統(tǒng)中主要通過三個文件夾對有關(guān)鉆孔的各類數(shù)據(jù)進行存儲，其分別為：1)鉆孔開口文件夾，存儲鉆孔編號、開孔坐標、開孔深度等；2)鉆孔取樣文件夾，存儲樣品號、鉆孔起始深度、樣品容重、發(fā)熱量、硫分、灰分；3)鉆孔測斜文件夾，存儲鉆孔編號、測井深度、方位角、傾角等。

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

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，通過線框模型實現(xiàn)對所求目標煤層邊界輪廓的表達，隨后通過塊體模型對表示煤層的三維空間進行充填以達成對煤層儲量的精準計算。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)上是將目標煤層空間輪廓的特征點與采樣點進行勾連，從而構(gòu)成多個多邊形，隨后將這些多邊形再組合成多邊形網(wǎng)格從而模擬成所測定目標對象網(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 儲量計算

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儲量進行計算，將一個尺寸固定的小塊體作為基礎(chǔ)單元，從而構(gòu)成各種針對性的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)決策支持。

在具體運算時，通過搜索橢圓球體的方式對影響區(qū)域內(nèi)的樣品進行搜索定義，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)法對構(gòu)建好的煤層塊體模型求差，求得所求目標模型中空白塊體品位數(shù)值。若一次操作無法實現(xiàn)對所有空塊的賦值，則更換搜索半徑后進行二次插值，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)疊加即可獲得目標對象的資源儲量值。

3 結(jié)語

以三維地質(zhì)建模為依托的計算機技術(shù)不僅有助于提升礦井儲量計算與管理水平的智能化提升，增強工作效率與質(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)科學開展的有效參考數(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，通過持續(xù)的數(shù)據(jù)更新和挖掘，進一步完善三維地質(zhì)模型，使其更好的為礦井持續(xù)化發(fā)展提供保障。

[1] 王 波. 基于三維地質(zhì)模型的金屬礦床動態(tài)儲量計算技術(shù)研究[D].南京：南京師范大學,2011.

[2] 楊利容.復雜礦體結(jié)構(gòu)三維建模與儲量計算方法研究[D].成都：成都理工大學,2013.

[3] 馬小剛,李偉忠,吳沖龍,等.儲量計算與勘探線剖面計算機輔助成圖一體化[J].地質(zhì)與勘探,2008(2):73-76.

[4] 李喜堂.計算機在煤礦儲量計算中的應(yīng)用[J].太原科技,2003(4):88-89.

[5] 趙 葉.計算機技術(shù)在煤礦儲量計算中的運用研究[J].煤炭技術(shù),2014(3):241-242.

[6] 馬 翀,潘 懋,金 毅,等.三維地學建模技術(shù)與Kriging方法在固體礦產(chǎn)儲量計算中的應(yīng)用[J].北京大學學報(自然科學版),2011(3):483-490.

[7] 張文寬,徐洪恩,譙小平,等.應(yīng)用計算機進行固體礦產(chǎn)儲量計算,提高地質(zhì)工作水平[J].四川地質(zhì)學報,2007(1):75-76.

[8] 郭日鑫.井組儲量計算方法研究[D].大慶：東北石油大學,2013.

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