【正文】 一，易于坐標(biāo)化，便于大范圍信息的儲(chǔ)存和計(jì)算機(jī)成圖工作。利用煤礦開采過(guò)程中常用的參考數(shù)據(jù)，以及根據(jù)花溝西井田煤層賦存特征，選擇煤層厚度、煤質(zhì)特征、斷層、頂板砂泥比以及煤層埋藏深度作為評(píng)價(jià)煤層賦存 條件的因素，其地質(zhì)變量的選擇組合如圖 2 所示。 面狀信息的提取主要與頂板的巖性有關(guān)，由于本次研究并未使用經(jīng)過(guò)解釋的煤層頂板地質(zhì)圖，而是采用頂板砂泥比來(lái)替代，但其基本原理如下： 0niiif p id x???? f 為頂板穩(wěn)定影響因子， n 為網(wǎng)格中出露的頂板類型數(shù)目， ip 為某種頂板的出露面積百分比， iidx 是該頂板的力學(xué)測(cè)試參數(shù)，例如堅(jiān)固性。 （ 8）煤層空間分布穩(wěn)定性 以往的研究方法是，分塊段計(jì)算該塊段內(nèi)可采見煤鉆孔數(shù)與整體鉆孔數(shù)的百分比。地層之間的關(guān)系一般比較復(fù)雜，有時(shí)地層相互平行，有時(shí)可能與另一地層相交，形成尖滅、透鏡體、夾層等地質(zhì)現(xiàn)象，使三維地質(zhì)建模過(guò)程復(fù)雜化 [8]。為此，筆者通過(guò)多次建模實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)可以在地層層面起伏比較大、鉆孔較少的地帶通過(guò)克里金插值舊 1 對(duì)原始點(diǎn)進(jìn)行加密，以改進(jìn)它的網(wǎng)格密度。 (3)柵格的節(jié)點(diǎn)信息和拓?fù)潢P(guān)系可以 Excel 表格的形式導(dǎo)出， GRID 導(dǎo)出的節(jié)點(diǎn)信息和拓?fù)潢P(guān)系可以通過(guò)簡(jiǎn)單的程序轉(zhuǎn)換，進(jìn)而導(dǎo)人到 ANSYS 和 ABAQUS 等有限元程序中，實(shí)現(xiàn)交互式計(jì)算，拓展了軟件功能。對(duì) 10煤層開采影響較安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 23 大的因素主要是上覆后期砂體的分布厚度。 最后 ，感謝評(píng)委專家、教授在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)論文進(jìn)行審閱和指正。 煤層可采厚度的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性高的區(qū)域主要是 F3和 F13構(gòu)成的地塹內(nèi)部和兩側(cè)，似乎與巖漿侵入關(guān)系不密切，與后生河道沖刷也不密切，主要是沉積環(huán)境引起變遷 引起的煤層厚度空間變化，與頂板砂泥比有一定的互補(bǔ)性。在 GOCAD 中，若直接利用 SOLID 功能生成地質(zhì)實(shí)體 (solid)，是非常困難且無(wú)實(shí)際意義的，原因如下： (1)GOCAD 提供了生成 solid 的 3 種方法：點(diǎn)、封閉面、曲面及厚度。因此，無(wú)論是面模型還是體模型，都需要先構(gòu)建出地質(zhì)體的分界面 [9]。 按照上述對(duì)變量關(guān)系的分析，采用下面的模型對(duì)煤層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)： 1 2 3 4( .. . )Kind I I I I I? ? ? ? ? ? 其中 ind 是綜合評(píng)價(jià)結(jié)果， 1I ， 2I … KI 是各個(gè)評(píng)價(jià)變量的值。對(duì)厚度大于 米的天然焦和巖漿侵入層，以及其他性質(zhì)的夾層，統(tǒng)計(jì)其數(shù)目。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和圖件的美觀，通常采用最領(lǐng)近插值和克立格插值兩種方法。 本次研究網(wǎng)格劃分的基本原理 本次研究采用煤田地質(zhì)勘探的基本外推原理來(lái)決定網(wǎng)格單元的大小，其基本原理是，對(duì)于見煤鉆孔，通?？梢砸糟@孔間距的 1/2 來(lái)外推煤層的分布厚度，即對(duì)于 500 米間距的鉆孔，如果兩個(gè)鉆孔都見煤，那么鉆孔外推 250 米以內(nèi)見煤的可能性很大。 三維 網(wǎng)格化單元 網(wǎng)格化單元的概念及原理 網(wǎng)格化單元是指采用一定規(guī)則的網(wǎng)格作為統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)樣品的方法總稱。可以使用 GOCAD 建立三維地質(zhì)模型，一般包括：數(shù)據(jù)的分析和預(yù)處理、插值、建立三維地層界面、建立三維地層實(shí)體、剖面圖對(duì)比等步驟。⑤應(yīng)遵循抽樣的隨機(jī) 性與樣品的代表性原則。獲得最大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，因而具有重要的意義 [11]。 借助 GIS 技術(shù)，分別對(duì)上述因素進(jìn)行空間信息的定量提取，對(duì)各個(gè)可采煤層進(jìn)行綜合定量評(píng) 價(jià)，利用三維可視化技術(shù)對(duì)煤層分布和影響開采的各種因素進(jìn)行顯示。晉陜蒙 (西 )地區(qū) (簡(jiǎn)稱 “ 三西 ”地區(qū) )集中了中國(guó)煤炭資源的 60%，另外還有近 9%集中于川、云、 貴、渝地區(qū)。該方法母體構(gòu)成是以“相似類比”原理為基礎(chǔ)的，即相似的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境應(yīng)含有相似的礦產(chǎn)。④開采性指標(biāo)的定量信息提取 ，包括煤層可采厚度、煤層埋深、煤質(zhì)煤的發(fā)熱量、煤層傾角、頂板穩(wěn)定性、煤層的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、可采煤厚度占煤層厚度百分比、煤層空間分布穩(wěn)定性。 煤層開采條件包 括煤層的厚度，埋深，傾角，煤質(zhì)，頂?shù)装鍘r性，煤層中的夾層厚度和數(shù)量，構(gòu)造應(yīng)力，巖溶積水，巖漿侵入對(duì)煤質(zhì)和煤層的破壞，后期河道沖刷對(duì)煤層的改造，斷裂切割對(duì)煤層的破壞，煤層的連續(xù)性等多種因素。 ③ 研究區(qū)范圍大小及保證統(tǒng)計(jì)分析所需的單元數(shù)。 針對(duì)每個(gè)煤層的賦存狀 態(tài)，破壞的地質(zhì)條件不同，本次研究中 82和 10 煤層用到地質(zhì)變量如表 1 所示 [4]。 1 1 0 0 00 1 0 0 0hf h? ? ? ?? ? ? ??? 式中 h 為煤層底板深度。 在煤層可采性評(píng)價(jià)中，煤層的可采厚度是決定性的指標(biāo)，如果煤層厚度為 0 或者不可采，那么其他的評(píng)價(jià)指標(biāo)即使數(shù)值很大，也是毫無(wú)意義的。 豐富的屬性模型建模算法。 層面光順處理 在三維地層建模數(shù)據(jù)的插值技術(shù)中，克里金法雖然優(yōu)于其它算法，但是它們都存在一個(gè)共同的缺陷，即插值后的層面與原始控制點(diǎn)不完全吻合，插值曲面的部分區(qū)域并未完全落在控制點(diǎn)上。安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 19 為 result 建立腳本，右鍵 properties 下的 apply script，首先為各因素賦權(quán)重，根據(jù)各因素的重要性，賦予不同權(quán)重。 利用 GOCAD 重建了花溝西地層的三維立體分布，可以從任意方向生成地層剖面，進(jìn)行等時(shí)地層切割，為深入理解煤層形成，后期保存狀態(tài)提供了手段，為指導(dǎo)采礦工程的布置和設(shè)計(jì)提供了可信的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 由于本人知識(shí)水平所限 ,論文的撰寫難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤或不妥之處，在此懇請(qǐng)各位師長(zhǎng)給予批評(píng)指正。結(jié)合傾角來(lái)看，大于 15度的煤層主要分布于東北角的煤層尖滅和西南角的尖滅處，這兩處煤層厚度不大，因此傾角對(duì)開采的影響程度不如煤層厚度。 DSI 插值的自由性很好，在插值過(guò)程中能夠?qū)σ恍┎淮_定的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理 H J，在實(shí)際應(yīng)用中有很大的靈活性，作為 GOCAD軟件創(chuàng)建的一種插值方法，在地質(zhì)行業(yè)內(nèi)擁有舉足輕重的地位，已經(jīng)成為多款軟件的內(nèi)核算法。 GOCAD 作為一種建模工具，能夠大大提高地質(zhì)建模的效率和精度， 可以滿足對(duì)復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域的建模要求。 其他的預(yù)測(cè)變量有些可能具有相關(guān)性，但如果采用的模型并不要求變量獨(dú)立，那么對(duì)于評(píng)價(jià)結(jié)果并無(wú)影響，在本次研究的其他的幾個(gè)變量中，并沒(méi)有象煤層可采厚度那樣的決定性指標(biāo)，因此，其他變量的重要性是一樣的，可以對(duì)他們進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算 [6]。對(duì)于灰份達(dá)不到開采要求的煤層，其數(shù)值賦 0。 10 煤層主要受到后期河道砂體侵蝕破壞，造成煤層局部變薄甚至不可采，評(píng)價(jià)的指標(biāo)只要是其空間分布的連續(xù)性， 10 煤的不可采夾層數(shù)目不多，大部分只有一層 [10]。 ⑤ 應(yīng)遵循抽樣的隨機(jī)性與樣品的代表性原則?？梢院侠碇笇?dǎo)煤炭的有序生產(chǎn)，保障煤礦生產(chǎn)安全。在煤層資源綜合評(píng)價(jià)中，采用無(wú)模型的評(píng)價(jià)方 法，證明開采條件優(yōu)良的模型來(lái)訓(xùn)練變量。 網(wǎng)格單元?jiǎng)澐值年P(guān)鍵問(wèn)題是選擇單元的位置、大小，單元?jiǎng)澐植灰走^(guò)大或過(guò)小。與資源分布相對(duì)應(yīng)的，是煤炭生產(chǎn)也集中于這些地區(qū)。煤層資源開采條件的綜合評(píng)價(jià)有利于從總體來(lái)設(shè)計(jì)開采區(qū)，合理布置采礦工程，提高煤炭的開采回收率，提高生產(chǎn)效益。中國(guó)雖然煤炭資源豐富，但適于露天開采的煤炭?jī)?chǔ)量少，僅占總儲(chǔ)量的 7%左右，其中 70%是褐煤，主要分布在內(nèi)蒙、新疆和 云南。③研究區(qū)范圍大小及保證統(tǒng)計(jì)分析所需的單元數(shù)。按照上述對(duì)變量關(guān)系的分析，采用下面的模型對(duì)煤層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)： 1 2 3 4( .. . )Kind I I I I I? ? ? ? ? ?，其中 ind 是綜合評(píng)價(jià)結(jié)果， 1I ， 2I … KI 是各個(gè)評(píng)價(jià)變量的值。 常用的統(tǒng)計(jì)單元?jiǎng)澐址椒ㄓ袃煞N，一種是網(wǎng)格單元，另一種是地質(zhì)體單元法（也稱自然單元法）。對(duì)于 1： 5 萬(wàn)地質(zhì)圖單元大小為 平方公里的面積比較適宜。另外該指標(biāo)可以參照對(duì)比煤的發(fā) 熱量指標(biāo)，一起使用。 （ 6）煤層的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度 對(duì)于 82煤層而言，主要是天然焦和巖漿侵入的夾層數(shù)。 在煤層資源綜合評(píng)價(jià)中，并沒(méi)有好的已知單元提供，這就決定了在煤層資源評(píng)價(jià)中只能采用無(wú)模型的評(píng)價(jià)方法，即只能通過(guò)數(shù)據(jù)本身來(lái)發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)區(qū)的好壞，而不能要求提供一個(gè)可見的，證明開采條件優(yōu)良的模型來(lái)訓(xùn)練變量。前者側(cè)重于用地質(zhì)實(shí)體分界面 (如地層面、接觸面和邊界面 )來(lái)形成地質(zhì)實(shí)體的空間輪廓；后者則側(cè)重于三維空間中地質(zhì)實(shí)體邊界與內(nèi)部的整體表示，通過(guò)對(duì)三維安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 15 空間進(jìn)行體元分割來(lái)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)實(shí)體的真三維表達(dá)和分析。因此需要使用GOCAD 中的 DSI 插值對(duì)地層面進(jìn)行光順處理，其操作步驟如下： (1)確定控制點(diǎn) (原始采樣點(diǎn) )，確定地層初始邊界線； (2)使用“ constrain all borders on straightline”選項(xiàng)將地層界線轉(zhuǎn)變?yōu)槟：刂泣c(diǎn)，安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 16 并且引出插值方向。另一方面，沉積環(huán)境的砂泥比也決定了燕山期巖漿侵入的強(qiáng)度分布，斷裂 F11 和 F13 固然是巖漿侵入的通道，但在砂泥比比較大的地區(qū)，巖漿侵入的厚度偏低，說(shuō)明巖漿侵入主要是沿著比較軟的夾層深入。感謝劉老師在我攻讀學(xué)位期間，學(xué)業(yè)上對(duì)我的精心指導(dǎo)，生活上對(duì)我的熱情幫助，以及給我提供了大量的鍛煉機(jī)會(huì)，使得我得以順利完成學(xué)業(yè)。 煤層厚度較好的條帶，其空間穩(wěn)定性較低，這將導(dǎo)致 10 煤層的開采條件總體偏低。其具體步驟是： (1)根據(jù)鉆孔分層資料，提取分層的高程數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到 GOCAD 中，生成原始點(diǎn)分布圖； (2)進(jìn)行克里金插值，導(dǎo)入到 GOCAD 中后 ，生成加密后的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布圖； (3)以各個(gè)鉆孔分層點(diǎn)作為控制點(diǎn)，在地層尖滅、缺失處獲得交線； (4)形成 Delaunay 三角網(wǎng)格化的層面，并利用 GOCAD 中里的 DSI 插值算法優(yōu)化各層初始層面，用交線約束修改原尖滅、缺失地層層面從而最終建立各地層的層面。故采用上述做法 既保留了原始的控制點(diǎn)，又增大了網(wǎng)格的密度。 Gocad 是以工作流程為核心的新一代地質(zhì)建模軟件，實(shí)現(xiàn)了高水平的半智能化建模，具有功能強(qiáng)，界面友好，易學(xué)易用，并能在幾乎所有硬件平臺(tái)上（ Sun, SGI, PCLinux, PCWindows）運(yùn)行的特點(diǎn)。該方法是在一個(gè)鄰域范圍內(nèi)計(jì)算某個(gè)網(wǎng)格與整個(gè)鄰域煤層厚度的絕對(duì)值來(lái)表達(dá)，很明顯，如果該數(shù)值越大，煤層在空間