專利名稱：基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采礦應(yīng)壓力分析方法，尤其是一種基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法。
背景技術(shù)：
目前，通常是利用微震微波探測儀來管理煤層頂板的來壓用于對(duì)瓦斯的突然涌出進(jìn)行控制，并沒有分析模型裝置來提前預(yù)測和規(guī)避管理。數(shù)字化礦山開采是新興的技術(shù)，市場上也有數(shù)字開采的產(chǎn)品，該類產(chǎn)品通過地測勘探點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行三角網(wǎng)表面建模，并將兩個(gè)面進(jìn)行縫合形成體模型，這類產(chǎn)品有以下幾點(diǎn)缺陷 I、勘探點(diǎn)的數(shù)據(jù)不真實(shí)，勘探點(diǎn)間的數(shù)據(jù)是推算出來的，模型邊緣不真實(shí)；2、地質(zhì)體的描述僅通過表面數(shù)據(jù)，地質(zhì)體內(nèi)不能賦值，隨著采礦活動(dòng)的增加,地質(zhì)體已經(jīng)開始逐漸被改變，帶有真實(shí)點(diǎn)的模型被拆分，只能表示體模型的形狀，緊有顯示意義；3、采礦過程模擬只能根據(jù)提前定制進(jìn)行定量分析，描述采礦時(shí)間過程，不能定性分析其他問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種通過對(duì)地測勘探空間點(diǎn)賦予屬性類與體結(jié)構(gòu)類，讓其自我遍歷尋找同屬性類的空間差值點(diǎn)填充成同類地質(zhì)體的基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法，包括如下步驟(I)數(shù)據(jù)采集通過在實(shí)際中進(jìn)行采樣，可以得到近似等距的采樣點(diǎn)的屬性值，將這些采樣點(diǎn)進(jìn)行連接，可以得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型，該模型中的頂點(diǎn)帶有不同的屬性，整個(gè)模型可以看成是一個(gè)三維數(shù)據(jù)集；(2)幾何體構(gòu)建對(duì)該三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型遍歷每個(gè)頂點(diǎn)，并以其作為體心,構(gòu)建一個(gè)三維的簡單幾何體，幾何體的大小參數(shù)可以通過對(duì)三維數(shù)據(jù)集中該頂點(diǎn)的屬性及其臨近頂點(diǎn)的屬性判斷得到，如果兩者的屬性相同，則平分兩點(diǎn)之前的距離作為該維度半徑，不同屬性的頂點(diǎn)，幾何體某一維度的長度可以插值得到，插值可以選擇不同的方式，來達(dá)到不同的精度效果，通過上述剖分，將得到一個(gè)由簡單幾何體組成的模型；(3)表面曲線構(gòu)建對(duì)整個(gè)模型中形成的大小不同的簡單幾何體進(jìn)行遍歷，將其中具有相同屬性的幾何體分成一組，將得到不同屬性的組，然后對(duì)每個(gè)組，分別進(jìn)行排序，并找出其中相連的幾何體，將相連的幾何體進(jìn)行分成一類，最終得到具有相同屬性的連通的幾何體組，找出這些幾何體組中最外圍的點(diǎn)，通過樣條曲線，重構(gòu)得到平滑的同屬性模型模塊，該結(jié)果可以用于模型的繪制顯示；(4)細(xì)分與估測根據(jù)不同的測算精度要求，可以得到不同的數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)于低精度的測算要求，可以通過簡單的幾何體大小及屬性的基本運(yùn)算操作完成，而對(duì)于高精度的測算要求，可以通過對(duì)曲面模型進(jìn)行所需精度的delaunay剖分，對(duì)剖分的結(jié)果進(jìn)行累加，得到測算結(jié)果。本發(fā)明的基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法，能夠很好的利用采礦工程過程中由于工程外力關(guān)系模擬新破碎帶的產(chǎn)生、煤巖體結(jié)構(gòu)的變化，來解決規(guī)避水害、采空區(qū)布置和開采工藝的設(shè)計(jì)管理問題，用戶也可根據(jù)需要對(duì)建立的地質(zhì)體賦予自己定義的其他遍歷屬性類。本方法具有廣泛的用途，可應(yīng)用于地質(zhì)、水文、礦產(chǎn)等需要進(jìn)行三維空間分析和資源管理的領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法，包括如下步驟⑴數(shù)據(jù)采集通過在實(shí)際中進(jìn)行采樣，可以得到近似等距的采樣點(diǎn)的屬性值，將這些采樣點(diǎn)進(jìn)行連接，可以得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型，該模型中的頂點(diǎn)帶有不同的屬性，整個(gè)模型可以看成是一個(gè)三維數(shù)據(jù)集；(2)幾何體構(gòu)建對(duì)該三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型遍歷每個(gè)頂點(diǎn)，并以其作為體心，構(gòu)建一個(gè)三維的簡單幾何體(例如長方體)。幾何體的大小參數(shù)可以通過對(duì)三維數(shù)據(jù)集中該頂點(diǎn)的屬性及其臨近頂點(diǎn)的屬性判斷得到，如果兩者的屬性相同，則平分兩點(diǎn)之前的距離作為該維度半徑，不同屬性的頂點(diǎn)，幾何體某一維度的長度可以插值得到。插值可以選擇不同的方式，來達(dá)到不同的精度效果。通過上述剖分，將得到一個(gè)由簡單幾何體組成的模型。(3)表面曲線構(gòu)建對(duì)整個(gè)模型中形成的大小不同的簡單幾何體進(jìn)行遍歷，將其中具有相同屬性的幾何體分成一組，將得到不同屬性的組。然后對(duì)每個(gè)組，分別進(jìn)行排序，并找出其中相連的幾何體，將相連的幾何體進(jìn)行分成一類，最終得到具有相同屬性的連通的幾何體組。找出這些幾何體組中最外圍的點(diǎn)，通過樣條曲線，重構(gòu)得到平滑的同屬性模型模塊。該結(jié)果可以用于模型的繪制顯示。(4)細(xì)分與估測根據(jù)不同的測算精度要求，可以得到不同的數(shù)據(jù)結(jié)果。對(duì)于低精度的測算要求，可以通過簡單的幾何體大小及屬性的基本運(yùn)算操作完成。而對(duì)于高精度的測算要求，可以通過對(duì)曲面模型進(jìn)行所需精度的delaunay剖分，對(duì)剖分的結(jié)果進(jìn)行累加，得到測算結(jié)果。該方法還可用于進(jìn)行雜質(zhì)的推斷及測算，具有重要意義。本發(fā)明的基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法的優(yōu)點(diǎn)如下I、可靠的初始分組通過數(shù)據(jù)采集以及幾何體構(gòu)建，可以將區(qū)域分成很多小的幾何體。這些幾何體的中心都是采樣點(diǎn)，通過它們的屬性來表征幾何體的屬性，可以有效保證幾何體核心部分的真實(shí)性。而通過分組，可以有效解決直接對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行剖分帶來的規(guī)模大、效率低的問題。2、可以進(jìn)行采樣數(shù)據(jù)的擴(kuò)充當(dāng)有新的測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時(shí)候，將新的測量點(diǎn)所屬于的幾何體進(jìn)行檢測。如果新的測量點(diǎn)和所屬的幾何體屬性相同，則不作處理。如果屬性不同，則將幾何體進(jìn)行分裂，產(chǎn)生帶有兩種不同屬性的不同的幾何體。這樣可以更好地保持每個(gè)幾何體屬性的真實(shí)性。3、擁有平滑的顯示效果通過對(duì)同屬性區(qū)域的幾何體組表面構(gòu)建樣條曲面，可以得到平滑的同屬性的子區(qū) 域模型。這樣可以更加直觀地表示出各個(gè)區(qū)域的大小屬性以及位置關(guān)系。4、適合多種精度的數(shù)據(jù)估測對(duì)模型劃分出的簡單幾何體進(jìn)行屬性分析，并按位置情況進(jìn)行累計(jì)，可以初步估算某些子區(qū)域的大小及屬性情況。而通過借助不同精度的剖分，則可以得到不同誤差范圍的大小屬性等估測結(jié)果。通過剖分，還可以推測某屬性子區(qū)域的雜質(zhì)的位置大小含量等情況，從而可以得到更加準(zhǔn)確的估測結(jié)果。5、建模單元的差值賦值結(jié)構(gòu)通過這種方式建立的模型，可根據(jù)其同屬性類的單元被破壞而重新遍歷組成新的幾何體，在幾何體得建立過程中自動(dòng)差值作為賦屬性類和值的可控對(duì)象，該對(duì)象被新的探測和離散面接觸后，被認(rèn)為是真，形成了一整套的自分裂的真三維模型體。本發(fā)明的基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法的作用如下I、在礦山開采中經(jīng)常遇到巷道壁漏水透水事件，這些較多原因是井下礦產(chǎn)開采過程中新的破碎帶和隱藏在復(fù)雜地層中的縫隙小斷層沒有被識(shí)別和管理起來，本發(fā)明的三維空間的系統(tǒng)幫助用戶分析這些破碎帶的生成和縫隙斷層的管理在采礦過程中合理的規(guī)避水害。2、在礦山開采活動(dòng)過后，要合理的進(jìn)行采空區(qū)布置，進(jìn)行地表沉陷預(yù)計(jì)，合理的保護(hù)國土資源。3、用于對(duì)礦井突然遇到?jīng)_擊地壓進(jìn)行預(yù)判斷，減少設(shè)備人員傷害。4、對(duì)巷道維護(hù)和在開采過程中遇到的新斷層能夠更好的處理影像范圍，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明還可以應(yīng)用于礦業(yè)開采過程中的產(chǎn)品a.識(shí)別破碎帶和小斷層用于規(guī)避水害；b.在煤層開采過程中用于預(yù)測瓦斯突出的分析系統(tǒng)；c.在國土資源管理規(guī)定中用于地表沉陷預(yù)計(jì)；d.復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的礦體開采設(shè)計(jì)系統(tǒng)；e.國土資源與水利部門的地下水的空間管理；f.地質(zhì)災(zāi)害后地殼運(yùn)移變化分析系統(tǒng)。上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法，包括如下步驟 (1)數(shù)據(jù)采集通過在實(shí)際中進(jìn)行采樣，可以得到近似等距的采樣點(diǎn)的屬性值，將這些采樣點(diǎn)進(jìn)行連接，可以得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型，該模型中的頂點(diǎn)帶有不同的屬性，整個(gè)模型可以看成是一個(gè)三維數(shù)據(jù)集； (2)幾何體構(gòu)建對(duì)該三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型遍歷每個(gè)頂點(diǎn)，并以其作為體心，構(gòu)建一個(gè)三維的簡單幾何體，幾何體的大小參數(shù)可以通過對(duì)三維數(shù)據(jù)集中該頂點(diǎn)的屬性及其臨近頂點(diǎn)的屬性判斷得到，如果兩者的屬性相同，則平分兩點(diǎn)之前的距離作為該維度半徑，不同屬性的頂點(diǎn)，幾何體某一維度的長度可以插值得到，插值可以選擇不同的方式，來達(dá)到不同的精度效果，通過上述剖分，將得到一個(gè)由簡單幾何體組成的模型； (3)樣條曲線處理對(duì)整個(gè)模型中形成的大小不同的簡單幾何體進(jìn)行遍歷，將其中具有相同屬性的幾何體分成一組，將得到不同屬性的組，然后對(duì)每個(gè)組，分別進(jìn)行排序，并找出其中相連的幾何體，將相連的幾何體進(jìn)行分成一類，最終得到具有相同屬性的連通的幾何體組，找出這些幾何體組中最外圍的點(diǎn)，通過樣條曲線，重構(gòu)得到平滑的同屬性模型模塊，該結(jié)果可以用于模型的繪制顯示； (4)數(shù)據(jù)測算處理根據(jù)不同的測算精度要求，可以得到不同的數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)于低精度的測算要求，可以通過簡單的幾何體大小及屬性的基本運(yùn)算操作完成，而對(duì)于高精度的測算要求，可以通過對(duì)曲面模型進(jìn)行所需精度的delaunay剖分，對(duì)剖分的結(jié)果進(jìn)行累加，得到測算結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過對(duì)地測勘探空間點(diǎn)賦予屬性類與體結(jié)構(gòu)類，讓其自我遍歷尋找同屬性類的空間差值點(diǎn)填充成同類地質(zhì)體的基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法，包括如下步驟(1)數(shù)據(jù)采集；(2)幾何體構(gòu)建；(3)樣條曲線處理；(4)數(shù)據(jù)測算處理。本發(fā)明的基于自遍歷演變的三維采礦應(yīng)壓力分析方法，能夠很好的利用采礦工程過程中由于工程外力關(guān)系模擬新破碎帶的產(chǎn)生、煤巖體結(jié)構(gòu)的變化，來解決規(guī)避水害、采空區(qū)布置和開采工藝的設(shè)計(jì)管理問題，用戶也可根據(jù)需要對(duì)建立的地質(zhì)體賦予自己定義的其他遍歷屬性類。本方法具有廣泛的用途，可應(yīng)用于地質(zhì)、水文、礦產(chǎn)等需要進(jìn)行三維空間分析和資源管理的領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102880775SQ201110193848
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者林古宏, 吳濤 申請(qǐng)人:北京天大天科科技發(fā)展有限公司