【正文】 學(xué)畢業(yè)論文 4 資源評(píng)價(jià)中的兩類方法，一類是無模型 的預(yù)測(cè)（無監(jiān)督的），另一類是有模型的預(yù)測(cè)法（有監(jiān)督的），有模型預(yù)測(cè)是以模型單元集合建立的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型，對(duì)未知單元定量類比達(dá)到資源評(píng)價(jià)的目的。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。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。 層面光順處理： GOCAD 創(chuàng)建的一種新的插值方法 —— 離散光滑插值 (DSI)，將插值結(jié)果同控制點(diǎn)再次進(jìn)行匹配，修正插值過程中存在的幾何畸變， GOCAD 稱之為幾何適應(yīng) (fit geome— try)。 研究區(qū)三維地層模型構(gòu)建： (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。 其 緊密結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際 ,將煤炭資源條 件評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、開發(fā)開采決策連為有機(jī)整體 ,使評(píng)價(jià)結(jié)果的實(shí)用性、針對(duì)性及在指導(dǎo)開發(fā)開 采與管理決策方面的作用得到了顯著增強(qiáng)。煤層資源開采條件的綜合評(píng)價(jià)有利于從總體來設(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。 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。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 6 2 評(píng)價(jià)資源的劃分原則 單元?jiǎng)澐值母拍罴俺Ｓ梅椒? 單元?jiǎng)澐质沁M(jìn)行煤層開采條件地質(zhì) 信息提取、資源綜合評(píng)價(jià)最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，單元?jiǎng)澐值煤侠砼c否將對(duì)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生直接的影響。 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）。 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。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)。 網(wǎng)格化單元的優(yōu)點(diǎn) （ 1）網(wǎng)格化單元的劃分原則統(tǒng)一，預(yù)測(cè)區(qū)和模型區(qū)網(wǎng)格單元規(guī)格易統(tǒng)一，它不受地質(zhì)工作程度的不平衡性所限制； （ 2）網(wǎng)格化單元是獨(dú)立的，單元內(nèi)地質(zhì)變量是隨機(jī)分布的，有利于隨機(jī)抽樣，形成簡(jiǎn)單樣本，同時(shí)還可以研究礦床 在單元內(nèi)的分布規(guī)模； （ 3）采用網(wǎng)格化單元有利于擴(kuò)大樣品數(shù)，擴(kuò)大樣本容量，以提高統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性； （ 4）網(wǎng)格化單元?jiǎng)澐址椒ê?jiǎn)便，劃分方案統(tǒng)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。單元?jiǎng)澐痔?，?huì)造成同一地質(zhì)體分布于多個(gè)單元，人為割裂地質(zhì)現(xiàn)象，增加了預(yù)測(cè)工作量，不利于地質(zhì)模型的建立；而網(wǎng)格單元?jiǎng)澐痔螅瑒t會(huì)造成已有信息的丟失，歪曲了地質(zhì)變量分布形態(tài)，使預(yù)測(cè)結(jié)安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 7 果的信度降低。 ②評(píng)價(jià) 區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜程度。 ④ 地質(zhì)特征的空間變異性。 通常要根據(jù)圖件比例尺或者采樣精度來確定單元大小 ,對(duì)于 1:50 萬比例尺的地質(zhì)圖 ,用 25100 平方公里的面積為基本單元的大小 。對(duì)于 1： 5 萬地質(zhì)圖單元大小為 平方公里的面積比較適宜。 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。因此本研究中網(wǎng)格單元的大小為 200 米 200 米大小。利用煤礦開采過程中常用的參考數(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。 如前所述，諸多地質(zhì)因素，大部分是描述性數(shù)據(jù)，必須對(duì)其進(jìn)行定量表達(dá)，才能對(duì)其進(jìn)行利用。而對(duì)于煤的發(fā)熱量，頂?shù)装迳衬啾鹊戎笜?biāo)，則可以通過空間插值進(jìn)行表面擬合。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 9 表 1 82和 10 煤層可采性評(píng)價(jià)變量選擇 82煤層 煤層可采厚度 煤層埋深 煤質(zhì) 煤的發(fā)熱量 斷裂影響 頂板穩(wěn)定性 天然焦和巖漿夾層數(shù) 可采煤厚度占煤層厚度百分比 煤層傾角 煤層空間分布連續(xù)性 10煤層 煤層可采厚度 煤層埋深 煤質(zhì) 煤的發(fā)熱量 斷裂影響 頂板穩(wěn)定性 煤層中不可采層數(shù) 煤層傾 角 煤層空間分布連續(xù)性 對(duì)于 82煤層，由于受巖漿侵入的影響較大，影響煤層的開采，所以天然焦和巖漿的厚度，侵入層數(shù)是很重要 的指標(biāo)。 煤層可采性評(píng)價(jià)信息的定量提取 離散數(shù)據(jù)定量化 大部分地質(zhì)數(shù)據(jù)屬于描述性的，無法直接利用，在煤層可采性評(píng)價(jià)中需要首先把它們轉(zhuǎn)化為定量數(shù)據(jù)。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。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。 矢量空間 屬性信息定量提取 本次研究中利用的矢量圖層主要是斷裂分布，斷裂分 布本身是空間信息，但其中包含的屬性數(shù)據(jù)，斷距、規(guī)模、斷裂性質(zhì)對(duì)于評(píng)價(jià)煤層非常重要，因此需要將這些屬性信息綜合利用，定量提取。 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)過解釋的煤層頂板地質(zhì)圖，而是采用頂板砂泥比來替代，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。 煤層的可采厚度對(duì)于開采來說也非一個(gè)線性的數(shù)值，當(dāng)煤層可采厚度小于 米時(shí)，煤層不 可采，當(dāng)煤厚大于 4 米時(shí)，其開采技術(shù)要求比較高，對(duì)開采評(píng)價(jià)而言，分值應(yīng)該偏低。 （ 2）煤層埋深 對(duì)埋深大于 1000 米的煤層，開采條件要求較高，難度較大，對(duì)于埋深小于 1000 米的煤層，目前技術(shù)條件下可以開采。 （ 3）煤質(zhì)、煤的發(fā)熱量 直接使用原始數(shù)據(jù)，其中煤質(zhì)的量化數(shù)據(jù)見表 2。 （ 4）煤層傾角 煤層傾角太大，不利于開采，傾角大小對(duì)煤層開采的定量模型為： 90f ??? 其中的 ? 為煤層傾角值。 （ 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)。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。定量模型采用下式： 1 1f Num? ? Num 是煤層中的夾層數(shù)，加上 1 是防止夾層為 0 的情況下，公式無意義。 （ 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。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)值來表達(dá)，很明顯，如果該數(shù)值越大，煤層在空間的穩(wěn)定性和連續(xù)性越差，不利于開采。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 13 4 煤層開采條件多變量綜合評(píng)價(jià) 煤層可采性評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱統(tǒng)一與變量關(guān)系分析 由于各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱不統(tǒng)一，量綱大的因素勢(shì)必會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果，而量綱小的指標(biāo)則在數(shù)據(jù)之中被淹沒，因此，對(duì)上述不同量綱的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)水平統(tǒng)一，即統(tǒng)一量綱，采用極差方式對(duì)數(shù)據(jù)水平進(jìn)行統(tǒng)一： m inm a x m inxxvxx??? 這樣，不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個(gè)水平。該變量與其他變量的關(guān)系是邏輯相乘。 評(píng)價(jià)模型 在資源評(píng)價(jià)中有兩類方法，一類是無模型的預(yù)測(cè)（無監(jiān)督的 ） ，如 ART 網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)聚類法、證據(jù)權(quán)法等，另一類是有模型的預(yù)測(cè)法（有監(jiān)督的） ，如 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、特征分析等。 在煤層資源綜合評(píng)價(jià)中，并沒有好的已知單元提供，這就決定了在煤層資源評(píng)價(jià)中只能采用無模型的評(píng)價(jià)方法，即只能通過數(shù)據(jù)本身來發(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)良的模型來訓(xùn)練變量。 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。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 14 5 井田煤層三維地質(zhì)模型 三維地質(zhì)模型概述 一個(gè)典型的三維地質(zhì)模型是由一個(gè)或 多個(gè)地層、結(jié)構(gòu)面、斷層等組成的。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)建模過程復(fù)雜化 [8]。 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)。 能夠建立極為復(fù)雜的構(gòu)造模型。 獨(dú)特的油藏不確定性分析 獨(dú)特的軟件開發(fā)工具 極為靈活的硬件平臺(tái)環(huán)境，可運(yùn)行在 Sun, SGI 等 UNIX 平臺(tái)，或 PCLinux 和PCWindows 環(huán)境。使用 GOCAD 建立三維地質(zhì)模型一般包括：