一种煤矿防突区域措施钻孔三维反演及评价系统

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采领域，涉及一种煤矿防突区域措施钻孔三维反演及评价系统。

背景技术

在煤与瓦斯突出矿井进行瓦斯治理的过程中，应用区域防突措施钻孔瓦斯抽采仍然是消除突出危险性的重要手段，科学合理的钻孔设计不仅能节省钻孔施工工程量，还能实现瓦斯的高效精准抽采，消除区域内煤与瓦斯突出危险性。

目前区域防突措施钻孔设计施工完成后，通常采用二维方式查看钻孔布置的平面图或剖面图，无法三维的展示钻孔与煤层之间的空间位置关系，对钻孔设计施工质量没有科学的评价方法，可能形成钻孔空白带引发瓦斯灾害事故。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿防突区域措施钻孔三维反演及评价系统，实现防突钻孔的三维反演和定量评价，为防突区域措施钻孔的科学高效设计提供有力支撑。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿防突区域措施钻孔三维反演及评价系统，包括：

数据预处理模块，用于提取巷道和钻孔特征数据并进行预处理；

三维反演模块，与所述数据预处理模块连接，读取巷道和钻孔特征数据，生成巷道、煤层、钻孔三维模型；

钻孔质量分析模块，与所述三维反演模块连接，读取三维建模数据，进行评价单元划分，然后对评价单元内钻孔质量进行评价。

进一步，所述数据预处理模块包括巷道特征数据处理子模块；所述所述巷道特征数据处理子模块用于对导入的图形底图进行预处理，提取图形底图中巷道和钻场构筑物的巷道特征数据并存储，所述巷道特征数据包括长度、宽度、高度、高程。

进一步，所述数据预处理模块包括钻孔特征数据处理子模块；所述钻孔特征数据处理子模块用于对导入的钻孔数据进行预处理，提取钻孔的钻孔特征数据并存储，所述钻孔特征数据包括开孔坐标、孔深、方位角、倾角、直径、见煤信息、见岩信息。

进一步，所述三维反演模块是通过读取巷道特征数据和钻孔特征数据，应用三维图形引擎生成巷道、煤层、钻孔的三维立体图。

进一步，所述钻孔质量分析模块包括评价单元划分子模块，所述评价单元划分子模块根据实际情况，划分出一个立体的评价单元，评价单元由若干个体积更小的控制体组成，控制体的边长小于钻孔直径。

进一步，所述钻孔质量分析模块包括钻孔质量评价子模块，所述钻孔质量评价子模块通过计算控制体的钻孔质量特征指数来确定，即控制体钻孔质量特征指数：

K

其中V

将控制体钻孔质量特征指数的数值赋予该控制体，用不同的颜色对各个控制体的钻孔质量特征指数进行直观的展示，通过观察评价单元中各控制体的钻孔质量特征指数，确定钻孔空白带。

本发明的有益效果在于：本发明能够对防突区域措施钻孔进行三维反演和质量评价，直观的展示煤层中存在钻孔空白带的部位，保障区域措施钻孔的有效性，对煤矿煤与瓦斯及瓦斯事故的防治具有重要意义。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明钻孔评价单元及控制体划分示意图；

图3为本发明防突区域措施钻孔三维反演及评价效果图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明实例提供一种煤矿防突区域措施钻孔三维反演及评价系统，本系统包括：

数据预处理模块，包括巷道特征数据处理子模块和钻孔特征数据处理子模块，分别用于提取巷道特征数据和钻孔特征数据；

钻孔三维反演模块，与钻数据预处理模块连接，读取巷道及钻孔相关数据，基于所述的巷道特征数据和钻孔特征数据，生成巷道、煤层、钻孔三维模型；

钻孔质量分析模块，包括评价单元划分子模块和钻孔质量评价子模块；所述钻孔质量分析模块与所述三维反演模块连接，读取三维建模数据，在评价单元划分之后使用钻孔质量评价子模块对评价单元内钻孔质量进行评价。

具体地，导入目标煤矿的采掘工程平面图，提取图形底图中巷道和钻场等构筑物的长度、宽度、高度、高程等巷道特征数据并存储，导入整理好的钻孔数据，提取钻孔的开孔坐标、孔深、方位角、倾角、直径、见煤信息、见岩信息等钻孔特征数据并存储。

将提取的图形和钻孔特征数据传递给三维反演模块，三维反演模块基于图形平台SuperMap10i开发，可根据巷道的长、宽、高、方位、高程等数据生成巷道的三维立体图；根据钻孔的开孔坐标、孔深、方位角、倾角、直径等数据生成钻孔的三维立体图；钻孔数据中包含的见煤、见岩信息可以作为煤层的顶底板数据，将一定范围内的煤层顶底板数据，通过首次三维插值、重采样、点抽稀、再次三维插值、构建地质体等计算操作，生成煤层的三维模型。

根据实际情况，在煤层中划分评价单元，评价单元由若干个体积更小的控制体组成，用于评价控制体内钻孔质量，控制体的边长小于钻孔直径，评价单元及控制体的划分如图2所示。

为定量分析控制体的钻孔质量，引入钻孔质量特征指数来衡量单元体内钻孔的质量达标情况，计算每个控制体的钻孔质量特征指数K

将控制体钻孔质量特征指数的数值赋予该控制体，在三维模型中用不同的颜色表示控制体的钻孔质量特征指数，便于对单元中各控制体的钻孔质量进行直观的展示，钻孔三维反演及评价效果如图3所示，通过观察评价单元中各控制体的钻孔质量特征指数，确定钻孔空白带以及时科学的补充钻孔，消除煤与瓦斯突出危险性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。