基于3D 管理系统的煤炭矿山三维建模及实践：以陕北某煤矿为例

基于3D 管理系统的煤炭矿山三维建模及实践：以陕北某煤矿

为例

王议;孙伟;马冬梅;张志鹏;何培雍

【摘要】As the advance of exploration techniques and mining informatization level ,three‐dimensional modeling and 3D management technology of mines become hot spots .The paper expound the coal geological 3D management system which is based on the GIS

platform .Three‐dimensional modeling of coal mines need at least four kinds of data ,including topography and geological data ,drilling

data ,roadway data ,elevation and image data .The paper introduce the processing methods of these data ,and then introduce the procedure of three‐dimensional modeling for five models .The five models are coal stratum model ,drilling model ,roadway model ,mined‐out areas model and surface image model .Taking one coal mine in north Shanxi province for example , the paper also describe some problems with the 3D modeling and solution methods of them .%随着现代勘探技术的进步，矿区信息化水平的提高，使矿区三维建模与3D管理技术成为信息化研究的热点。本文阐述了基于GIS平台研发的煤炭地质3D管理系统的基本内容，介绍了煤炭矿山三维建模需要的矿区地形地质数据、钻孔数据、巷道数据、高程和影像数据等几种基础数据的处理方法，在此基础上介绍构建煤炭矿区煤岩层地质体模型、钻孔模型、巷道模型、采空区模型和地表影像模型等5个三维模型的步骤，并以陕北某煤矿为例说明了建模中可能遇到的具体问题和解决办法。

【期刊名称】《中国矿业》

【年(卷),期】2016(025)007

【总页数】5页(P148-152)

【关键词】煤炭矿山;三维建模;3D管理;陕西省

【作者】王议;孙伟;马冬梅;张志鹏;何培雍

【作者单位】中国地质环境监测院，北京100081;中国地质环境监测院，北京100081;中国地质环境监测院，北京100081;中国地质环境监测院，北京100081;中国地质环境监测院，北京100081

【正文语种】中文

【中图分类】TD82-9

数字矿山是当今热点研究的数字地球的重要组成部分，为矿产资源评估、矿山规划、开拓设计、采掘过程、生产安全、地质灾害预测和决策管理等进行模拟、仿真和过程分析[1]。矿山3D管理技术及三维地质建模研究，是数字矿山的核心组成部分，是现代矿山信息化研究的热点和重点[2]。我国矿山勘探、规划、设计、生产、管

理和监控等全面信息化仍处于起步阶段，各种矿山信息系统的研发水平、集成化程度和应用范围与发达国家相比仍有较大差距。相对于传统的二维数据表示方法，三维模型能够完整准确地表达各种地质现象，快速直观地再现矿区地质单元的空间展布及其相互关系，挖掘隐含的地质信息，方便矿山企业管理分析和决策等[3-4]。

目前，面临的关键技术难题主要包括三维空间数据的不确定性、地质体空间关系的复杂性以及空间分析及应用的局限性等。地质体本身是一个非均质、各向异性的不连续三维实体，工程揭露地质信息有限。地质体的复杂性，加之三维空间数据获取

的艰难性，矿山三维建模是一项非常复杂的系统工程，3D模拟一般是通过分析、解释、推断、内插和外推等建立三维模型[1]。

陕西北部地区是我国重要的能源基地，矿产资源丰富，开发潜力巨大，尤其以煤炭资源开发闻名全国，煤炭矿山企业众多。本文建立在对陕北地区多个煤炭矿山的调查和分析建模的基础上，选取某煤矿为例，介绍基于3D模拟管理系统的煤炭矿山三维建模情况。

国内从20世纪90年代开始就不断地有人研究三维地质建模软件的核心理论与技术，很多年内，中国一直未有像样的三维地质建模软件产品出现，近几年这种局面有所改变，国内三维地质建模软件正在快速发展、功能稳步提高。MapGIS K9、Longruan GIS、GeoView、GeoI3D、VRMine、Creatar、3Dmine、Minexplorer、GeoMo3D、3DA等这些国产三维地质建模软件，虽然与国际先进产品相比仍然存在差距，但近年来发展迅速，已具备地下三维地质建模功能，能够满足大多数三维地质建模的应用需求[5]。

本文介绍的煤炭矿山三维建模方法基于煤炭地质3D管理系统，这套系统是基于GIS平台，利用地理信息系统技术、煤田信息管理技术、三维地质模拟技术、多尺度数据融合技术和工作流技术等关键技术开发而成的。其原理是通过3D GIS解决方案，将勘探工程数据、钻孔柱状图、剖面图、地形等高线图、遥感栅格图像、3D对象等多专题数据进行无缝连接与整合，基于煤层、构造、剖面岩石轮廓界线等多源数据创建煤炭地质勘查区的三维区域地质模型。

本系统实现了对煤炭地质资料的全方位管理、展示与三维建模。1)对煤炭地质资料的全方位管理，集中管理地表地理、钻井、测井、分析化验、各类地质图件等数据资料。2)对煤炭地质资料的全方位展示，采用二维、三维相结合的方式全方位展示地表地理、钻井、测井、地质剖面、分析化验、各类地质图件等数据资料。3)对煤炭矿山的三维建模，以基于多源数据的地层结构建模技术、三维地质属性建模技术