【技术实现步骤摘要】
一种基于小样本地质数据的待采区虚拟煤层构建方法
[0001]本专利技术属于煤层三维建模与虚拟仿真的
，具体来说是涉及一种基于小样本数据的待采区虚拟煤层构建方法。
技术介绍
[0002]综采工作面虚拟仿真系统能够在煤层开采前模拟综采过程，从而为综采装备的选择、综采工作面的布置、综采过程的设计等提供支持，在结合数字孪生技术后可以进一步实现对综采工作面的虚拟监测监控，并且在采后对历史综采过程进行仿真研究，对综采智能化的实现具有重要意义。作为综采工作面虚拟仿真系统的重要组成部分，构建虚拟煤层需要在构建煤层三维模型的基础上进一步实现地质环境与综采装备的虚拟交互。有许多学者在该
内提出了相关的技术方案。
[0003]现有技术中，申请号为CN201610643584.3的专利技术公开了一种基于地质数据的工作面煤层三维建模方法，步骤包括：实测地质数据获取、数据存储、插值运算、三维坐标数据库生成、模型构建、模型更新。该方法通过对煤岩分界面高程数据的采样、插值以及后续模型更新能够实现较为精确的煤层三维建模。申请号为CN202...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于小样本数据的待采区虚拟煤层构建方法，其特征在于：包括以下步骤，S100～获取煤层边缘高程数据：从待采区煤层四周的巷道和切眼获取并保存待采区边缘煤层高程数据；S200～构造数字高程矩阵：利用S100中获取的煤层高程数据基于双轨扫掠原理初步填充待采区煤层模型的数字高程矩阵，然后利用煤层中部少量钻孔采样获取的煤层高程信息提升该数字高程矩阵精度；S300～构建能够随虚拟截割进行实时变化的虚拟煤层。2.根据权利要求1所述的基于小样本数据的待采区虚拟煤层构建方法，其特征在于：所述的步骤S200具体过程如下，S210～初始化数字高程矩阵：依据待采区面积确定数字高程矩阵的大小，将S100中获得的煤层高程数据填入数字高程矩阵的相应位置中，其余位置为空，填充后，若该矩阵首行、末行、首列、末列中存在空位，则利用线性插值将这些行和列分别补充完整；S220～初步填充数字高程矩阵：利用所述数字高程矩阵首行、末行、首列、末列基于双轨扫掠原理计算该矩阵其他位置的值，并将计算结果填入所述数字高程矩阵中；S230～采样并获取煤层中部高程数据：利用S220初步填充好的数字高程矩阵进行地形分析，在关键位置进行少量的钻深孔采样，处理并保存所得的待采区中部煤层高程数据；S240～修正数字高程矩阵：以S230中所得的煤层中部高程数据为基准计算步骤220中所构建数字高程矩阵的高程值误差，基于这些误差值进行曲面拟合得到残差曲面函数，利用该函数构造残差矩阵并对矩阵进行边缘收敛处理，然后将所述残差矩阵与步骤220中所构建的数字高程矩阵相加得到修正后的数字高程矩阵。3.根据权利要求2所述的基于小样本数据的待采区虚拟煤层构建方法，其特征在于：所述的步骤S300具体过程如下，S310～煤层模型动态化：以步骤二中所构建的数字高程矩阵为基础，构建能够随煤层数据文件更改实时发生变化的煤层三维模型；S320～构建虚拟煤层：利用虚拟装备运行过程中的监测数据动态修改煤层模型数据文件，结合步骤310中的过程实现煤层变化的虚拟仿真。4.根据权利要求2或3所述的基于小样本数据的待采区虚拟煤层构建方法，其特征在于：所述的步骤S210中，所述的数字化高程矩阵的行数或列数应大于等于步骤一中所述巷道或切眼内相应的一行或一列测点的个数。5.根据权利要求4所述的基于小样本数据的待采区虚拟煤层构建方法，其特征在于：所述的步骤S210中，初始化数字高程矩阵时沿X轴插值的线性插值公式为：式中，x为插值位置的X坐标，x0为与插值位置左相邻测点的X坐标，x1为与插值位置右相邻测点的X坐标，z0为与插值位置左相邻测点的Z坐标，z1为与插值位置右相邻测点的Z坐标；初始化数字高程矩阵时沿Y轴插值的线性插值公式为：式中，y为插值位置的Y坐标，y0为与插值位置前相邻测点的Y坐标，y1为与插值位置后相
邻测点的Y坐标，z0为与插值位置前相邻测点的Z坐标，z1为与插值位置后相邻测点的Z坐标；经过步骤210后得到的数字高程矩阵形式如下：式中，=0。6.根据权利要求5所述的基于小样本数据的待采区虚拟煤层构建方法，其特征在于：所述的步骤S220具体过程如下，S221～分别从四条边出发进行扫掠，构造相应的四个数字高程矩阵A1，A2，A3，A4；...
【专利技术属性】
技术研发人员：李娟莉，杜文勇，谢嘉成，王学文，王振威，董梦瑶，沈宏达，崔涛，刘曙光，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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