[发明专利]近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法

说明书

一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，包括：钻孔属性标记步骤；煤层底板插值样本点整理步骤；煤层顶/底板建模步骤；煤层顶/底板局部尖点滤波步骤，采用二维滤波算法对顶板模型和底板模型进行滤波处理；虚拟顶/底板控制点计算步骤；迭代终止条件判断步骤，若满足迭代终止条件则输出煤层顶、底板模型，否则循环执行以上步骤；由此，本发明利用巷道写实、槽波地震勘探煤层厚度反演成果和钻孔轨迹等精度较高的数据，数据容易获取且精度均较高，对不含断层和陷落柱等复杂构造区域的煤层形态进行预测，构建煤层模型，实现了整个回采工作面煤层模型较高精度的定量预测，为工作面安全、高效、智能回采提供有力的地质保障。

技术领域

本发明涉及煤田地质的技术领域，尤其涉及一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其能融合巷道揭露的煤层地质数据、槽波地震解释的煤厚数据和近水平瓦斯抽放孔地质数据，对回采工作面的煤层进行高精度建模。

背景技术

智能综采系统是智慧煤矿核心的内容之一，也是当前整个煤炭开采行业亟需进一步突破和优化技术难题。围绕采煤机智能截割煤层的技术，先后经历了煤岩实时识别、“视频监控+人工干预+记忆截割”等两次主要实践阶段，目前正朝着基于透明工作面的数字化截割方向发展。数字化截割要求超前查明采煤工作面的地质条件，即“透明工作面”概念，包括煤层空间形态、地质构造、煤岩层物理力学性质以及动力地质灾害体等。其中，高精度采煤工作面煤层模型是其中的关键所在。基于高精度的煤层模型，通过模拟回采过程，规划采煤机的截割曲线，变传统“记忆截割”为新一代“数字化截割”，最终实现地面人员远程操控、地下无人化开采的目标。

当前采煤工作面煤层赋存形态研究还停留在单一问题层面，例如煤层厚度预测、煤层构造探测、煤层起伏形态等，缺乏对煤层空间赋存形态的整体性研究。受限于煤层地质勘探技术的限制，目前没有任何一种勘探方法能一次性将采煤工作面煤层空间赋存形态勘探清楚。因此，如何利用多源数据构建高精度的煤层模型是智能开采地质保障工作亟待解决的关键问题之一。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其能有效克服现有技术的缺陷，能融合巷道揭露的煤层地质数据、槽波地震解释的煤厚数据和近水平瓦斯抽放孔地质数据，对回采工作面的煤层进行高精度建模，而且，所用地质数据精度较高且容易获取，所构建的采煤工作面煤层模型精度较高。

为实现上述目的，本发明公开了一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于至少包括以下步骤：

步骤一：钻孔属性标记步骤，根据钻孔测井数据确定钻孔穿煤层顶、底板空间点集，并据此标记钻孔的煤孔段和岩孔段；

步骤二：煤层底板插值样本点整理步骤，基于煤层厚度数据，将顶板控制点转化为底板控制点，联合采煤工作面巷道中的底板采样点和近水平孔底板穿层点，得到煤层底板空间插值样本点集；

步骤三：煤层顶/底板建模步骤，采用空间插值方法对采煤工作面煤层底板标高进行插值，得到煤层底板模型，叠合底板模型和煤层厚度模型，得到煤层顶板模型；

步骤四：煤层顶/底板局部尖点滤波步骤，采用二维滤波算法对顶板模型和底板模型进行滤波处理；

步骤五：虚拟顶/底板控制点计算步骤，根据钻孔轨迹与煤层顶底面的空间关系，计算钻孔与顶/底板的非逻辑交点集，进而新增虚拟顶、底板控制点集；

步骤六：迭代终止条件判断步骤，若满足迭代终止条件则输出煤层顶、底板模型，否则循环执行以上步骤。

其中：步骤一中所述钻孔属性标记步骤具体包括：