一种面向智能开采的地层界面插值建模方法与流程

本发明属于煤田地质，涉及一种地层界面插值建模的方法，用于实现地层界面网格剖分、地层界面动态更新的功能。

背景技术：

1、煤矿智能化、少人化是实现煤矿安全的重要途经之一。煤矿智能化经历了可视远程干预、工作面自动找直、基于透明工作面智能割煤、全智能化自适应开采四个阶段，目前正处于透明工作面智能割煤技术关键阶段。透明工作面智能割煤技术通过三维地震、井巷测量、钻孔测量等探测手段获取工作面的实际展布情况，在分析上述数据后，通过不同的插值方法建立工作面模型，然后使用工作面模型指导采煤机开采工作。其中，高精度采煤工作面煤层模型是其中的关键所在，而插值方法是工作面模型实现的必经途径。

2、目前常用的空间插值方法有函数插值、克里金插值和光滑离散插值。由于光滑离散插值算法的原理，并不能在x、y方向上形成大小统一的网格，但是对于工作面来说工作面每一刀大小都是基本固定。所以在模型的使用过程中，需要网格的大小与每一刀的大小相匹配。克里金插值算法由于其算法原理，模型的更新必须全部更新，难以实现局部更新的目的，而对于工作面模型来说，模型通常较大，模型完全更新对系统提出了更高的要求，还浪费资源，如果能够实现局部动态更新便可解决上述问题。函数插值包括距离加权平均插值法(idw)、趋势面法、样条函数法等，其插值方法通过拟合已知点的数据，通过函数预测未知点的数据，插值得到模型的精度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种地层界面插值建模的方法，以克服现有技术存在的不能形成大小统一的网格以及难以局部更新的问题。

2、为实现上述目的，本发明公开了一种地层界面插值建模的方法，至少包括以下步骤：

3、一种面向智能开采的地层界面插值建模方法，具体包括以下步骤：

4、步骤1：将工作面测量获取的数据进行整理，形成集合α，集合中包含三列数据(x,y,z)，x表示横坐标、y表示纵坐标，z表示高程；

5、步骤2：将集合α进行网格化处理形成网格点的集合β1；

6、步骤3：根据集合β1的x、y坐标，得到插入点集φ1中插入点的坐标；

7、步骤4：设置点集φ1中每个点的初始z坐标；

8、具体的，将集合α的平均z坐标赋值给点集φ1中各点的初始z坐标；

9、步骤5：设置点集φ1和集合β1中每个点的权重大小；

10、步骤6：定义点集φ1和集合β1中各点的势ηa；

11、步骤7：令ηa＝0，根据步骤6的定义，计算得到当前的点集φ1和集合β1中各网格点的za值，得到点集φ1和点集β1的并集

12、步骤8，循环执行步骤7，循环次数不小于10次，得到当前的点集φ1和点集β1的并集

13、步骤9：采用步骤2得到的集合β1替换步骤8中得到的当前的点集φ1和点集β1的并集中的集合β1，得到新的并集

14、步骤10：计算步骤9得到的并集的网格间距，判断网格间距是否达到目标网格间距，若已达到，则输出并集作为最终的插值结果；否则将并集作为集合β1，返回步骤3；

15、进一步的，所述步骤2中的网格化处理采用函数拟合计算或者克里金插值。

16、进一步的，所述步骤3中，插入点的坐标的计算公式为：

17、xn＝(xn+1+xn-1)/2

18、yn＝(yn+1+yn-1)/2

19、其中，xn、yn为插入点集φ1中一个插入点的坐标值；xn-1、yn-1、xn+1、yn+1分别为集合β1中两个相邻的点的坐标值。

20、进一步的，所述步骤5中，将每个点的权重设置为1。

21、进一步的，所述步骤6中，点集φ1和集合β1中各点的势ηa定义为：

22、

23、其中，ο(a)表示与点a有共同边界的上、下、左、右四个网格点的集合，i为上、下、左、右四个点的序号；λi为点i的权重；

24、若a点为中间网格，则与其有共同边的a1、a2、a3、a4四个网格点的z值参与计算；

25、若a点为边界网格，则与其有共同边的a1、a2、a3三个网格点的z值参与计算；

26、若a点为角网格，则与其有共同边的a1、a2两个网格点的z值参与计算。

27、进一步的，所述步骤8中，循环次数为10次。

28、相较于现有技术，本发明的方法具有如下技术效果：

29、1、能够根据工作面的具体情况，设置网格的大小，能够实现固定网格大小。在智能开采过程中，能根据采煤机的截深，无需经过数据处理，直接提供截割曲线。

30、2、能够进行局部动态更新，有效利用实时揭露的数据。随着工作面回采，不断揭露新数据，将揭露的数据一定范围内进行动态更新，得到更加精确的模型。

技术特征：

1.一种面向智能开采的地层界面插值建模方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的面向智能开采的地层界面插值建模方法，其特征在于，所述步骤2中的网格化处理采用函数拟合计算或者克里金插值。

3.如权利要求1所述的面向智能开采的地层界面插值建模方法，其特征在于，所述步骤3中，插入点的坐标的计算公式为：

4.如权利要求1所述的面向智能开采的地层界面插值建模方法，其特征在于，所述步骤5中，将每个点的权重设置为1。

5.如权利要求1所述的面向智能开采的地层界面插值建模方法，其特征在于，所述步骤6中，点集φ1和集合β1中各点的势ηa定义为：

6.如权利要求1所述的面向智能开采的地层界面插值建模方法，其特征在于，所述步骤8中，循环次数为10次。

技术总结
本发明公开了一种面向智能开采的地层界面插值建模方法：步骤1：将工作面测量的数据整理为集合α；步骤2：将集合α进行网格化处理形成网格点的集合β1；步骤3：得到插入点集φ1中插入点坐标；步骤4：设置点集φ1中每个点的初始z坐标；步骤5：设置点集φ1和集合β1中每个点的权重；步骤6：定义点集φ1和集合β1中各点的势η<subgt;a</subgt;；步骤7：得到点集φ1和点集β1的并集步骤8，循环执行步骤7；步骤9：采用步骤2得到的集合β1替换步骤8中得到的集合β1，得到新的并集步骤10：计算并集的网格间距，判断网格间距是否达到目标网格间距。本发明能够根据工作面的实现固定网格大小，同时能够进行局部动态更新，有效利用实时揭露的数据，得到更加精确的模型。

技术研发人员：安林,刘再斌,王少龙,李鹏,王新苗,刘晨光,高珺
受保护的技术使用者：中煤科工西安研究院（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13