基于OpenGL的煤矿三维模型可视化

由于微地震监测及分析中需要处理大量的数据,传统的可视化手段已无法满足其海量的数据信息输出。利用OpenGL技术对微地震监测中获取的事件数据和煤层的掘进情况进行了三维可视化,同时结合VisualC++中的面向对象技术对其可视化界面进行开发,并实现了三维模型的交互操作功能。在应用实例中运用该方法对煤层的顶板冒落和冲击地压等地层情况进行了有效观测,井下作业的安全程度和资源的优化配置得到了显著提高。     

基于“三图法”煤层顶板突水动态可视化预测

在煤炭资源开发过程中,矿井突水灾害对安全生产构成很大威胁,而现有技术方法缺乏对突水灾害发生过程的时空表达。基于"三图法",分析并设计了煤层顶板突水三维动态可视化系统的实现方法。通过构建3D地质模型及"三图",以确定煤层开采模拟区域及突水点位置的各种候选方案,真实反映煤层开采过程中可能发生的实际复杂情况。在此基础上,经过地下水模拟、可视化预处理、刚体碰撞检测响应等,实现垮裂带及地下水流场的动态模拟分析。以内蒙古自治区中西部某矿为例,依据矿区数据,进行了煤层顶板突水动态可视化预测,为企业提供了一个了解和分析预测煤层顶板突水过程的崭新平台。     

基于多面体的煤层三维可视化研究

煤层地质体几何形态复杂,其三维可视化对煤炭开采有着重要的现实意义.针对煤层层状特点,提出在地理系新系统(GIS)中使用面向对象的多面体数据结构实现煤层的三维可视化.该方法在生成煤层底板和顶板不规则三角网(TIN)的基础上,通过对其进行拉伸闭合,实现三维空间实体模型的构建.模型支持6种集合运算,可进行三维空间分析.最后,采用此方法实现了我国某煤矿主采煤层的三维可视化及工程开挖,验证了其可行性.     

基于OpenGL的煤层和巷道三维可视化研究

结合九里山矿务局实测钻孔资料,采用网格索引算法构建煤层(不规则三角网)TIN,通过计算获得TIN中各角点厚度信息后,映射出煤层顶板TIN模型,并结合实体构模的方法及在OpenGL开放式三维环境下,进行光照渲染等处理,实现了煤层的三维可视化。并利用SketchUp批量处理二维GIS数据,实现巷道三维场景建模;再采用ArcEngine开发包中的SceneControl控件进行二次开发,实现巷道三维可视化。该研究对煤与瓦斯突出预测防治、巷道布局等有指导意义。     

石门揭煤抽排瓦斯布孔数学模型及可视化应用

为了在不同的巷道与煤层位置关系下使石门揭煤抽排瓦斯钻孔的参数计算准确、省时,达到钻孔数目优化且方便绘制对应可视化图形,首先用解析几何中向量夹角、平面方程等计算方法建立了钻孔参数计算数学模型;然后用AutoCAD中一些可视化方法建立了三维巷道、钻孔及煤层的可视化模型;最后在CAD中用VBA编程,编制参数计算、图形绘制的宏等,利用程序自动求取设计参数,并绘制可视化图形。计算的结果被导出到Excel,其数据和可视化图形与实际情况较为相符,可用来指导石门揭煤抽排钻孔设计和施工,建立的数学模型可供钻孔设计人员参考。     

基于三维场景的电力数据可视化研究

针对在电力数据可视化管理中运用三维仿真技术能够有效增强管理者对电力数据信息获取的能力,基于三维场景渲染算法和数据挖掘技术,对三维场景的电力数据可视化管理进行研究。在研究中,利用八叉树数据结构对三维场景图进行描述,同时采用基于不可见物体剔除算法对三维场景进行渲染,结合优化Apriori数据挖掘算法实现对三维场景中电力设备的动态更新。实验证明,基于该算法实现的变电站动态场景图能够满足电力数据三维可视化管理的要求。     

煤矿区域措施钻孔三维反演系统开发

区域措施钻孔抽放煤层瓦斯是煤矿治理瓦斯的重要手段。随着钻孔数量的增多，二维CAD图已经不能清晰显示钻孔的布置情况，需要开发一套可实现钻孔三维可视化的软件系统。基于GIS二、三维开发平台，采用软件工程方法，首先设计了一套适应于实际应用场景的钻孔三维建模数据获取流程和建模思路，然后利用钻孔三维建模数据成果反演得到煤层三维模型，最后使用一种基于钻孔密度分析的体元栅格模型，实现了钻孔控制效果评价。软件系统开发完成后，通过试验矿井工作面的实际应用，取得了较好的三维反演效果。研究表明，从二维到三维的提升，更加直观、可视化地展示了钻孔施工情况。通过煤层三维反演和钻孔控制效果评价，为检验区域措施是否执行到位、制定区域措施钻孔补孔方案提供了可靠的软件工具和技术手段。     

三维可视化建模技术在矿山设计中的应用

以SCC煤矿为背景,在利用3DMine矿业工程软件建立了矿山地表地形模型、煤层模型和井下巷道实体模型的基础上,重点研究了矿山三维可视化模型在矿山设计上的应用,实现对采掘巷道的三维可视化设计;同时介绍了优化三维可视化模型,提高设计准确性的技术方法,进而提升了三维可视化建模技术对矿山生产管理的指导价值。     

基于surfer和瓦斯抽采钻孔的煤层可视化研究

探明煤层的展布情况对煤矿的安全生产至关重要。基于大量的穿层瓦斯抽采钻孔的数据,运用全角全距法求出钻孔在煤层(顶)底板控制点三维坐标,并以矩阵的形式建立钻孔数据库,利用surfer图形处理功能,绘制煤层曲面图、等值线图等,实现煤层产状可视化。通过建立的实际煤层地质模型验证了此方法是有效的、可行的。     

基于Minex的露天矿三维地质模型的建立及可视化研究

利用Minex.6.0软件以新疆后峡煤田黑山露天煤矿为例,构建了地质数据库,将钻孔数据和煤层信息数据成功地导入Minex数据库中,实现了钻孔数据的三维可视化。研究探讨了Minex.6.0软件的构模方法和理论,采用界面构模法,建立了地表模型和矿体三维模型统一形成了新疆后峡煤田黑山矿区矿床的空间三维模型系统并实现了可视化。     

矿山顶板安全预警新体系研究

将地质超前预报技术推广运用到矿山顶板安全检测中,查明掌子面前方的异常情况,为采场、巷道设计及安全监控提供超前信息。围绕微地震监测技术形成新的矿山安全管理体系,通过监测数据分析围岩稳定性,对矿山进行三级预警,克服了传统安全管理静态、定性的缺点,实现远程、动态、实时跟踪监测,并能对微地震事件进行三维可视化显示,对指导矿山安全生产、提高矿山安全管理水平及降低灾害损失具有重大意义。     

煤岩体水力压裂裂缝微震监测软件开发研究

针对煤岩体水力压裂诱发波形到时拾取不准、裂缝定位效果差的问题,研究提出了STA/LTA与AIC联合到时拾取方法及单纯形定位方法。在搭建软件总体架构的基础上,采用python言语与Visual Studio Code编辑器,将波形到时拾取、震源定位算法及相应功能程序化,设计开发了煤矿煤岩体水力压裂裂缝微震监测软件。在实验室内开展原煤真三轴水力压裂实验,将采集的数据输入软件,进行波形到时拾取与破裂源定位,验证该软件的可靠性与先进性。结果表明：该软件可拾取波形的精确到时,进行破裂定位,达到了刻画煤岩体水压裂缝空间形态的目的,这对于现场水力压裂裂缝监测及优化设计压裂方案具有重要意义。     

微震监测在高寒高海拔金属矿山的应用与实践

甲玛铜多金属矿海拔4 000～5 407 m,该矿存在着大量采空区,为防止井下采掘活动出现冒顶、片帮及矿柱破裂等动力灾害,有必要对其进行地压监测。而在对这种高寒高海拔金属矿山进行地压监测的研究非常罕见。本文应用微震监测技术对该矿进行地压监测,首先介绍了甲玛矿地质条件和围岩情况,接着描述了甲玛矿微震监测系统的结构与监测点位置,然后对监测数据进行微震数据分析和应力分布情况分析,掌握高寒高海拔金属矿山地压活动时空演化规律。     

矿井安全生产综合管理三维可视化信息系统的研究与应用

矿井虚拟现实系统是在计算机上虚拟出矿井三维实体形态,对煤矿安全生产、矿井优化设计和计算结果的可视化具有重要意义,采用计算机技术及网络通信技术,建立了一种新型的煤矿安全监测综合信息系统结构,使得煤矿生产调度综合管理系统能够实时监测矿井上、下各生产环节的安全生产状况。     

自震式微震监测技术及其在浅埋煤层动载矿压预测中的应用

震源定位是利用微震监测技术研究煤岩体破裂机制、分析矿震活动规律、预测煤岩动力灾害的基础。为了提高微震监测系统的定位精度,提出一种自震式微震监测技术,利用自激震源发射震动信号反演监测区域波速场,再将反演的波速场应用于微震定位计算。根据自震式微震监测技术研发出KJ768煤矿微震监测系统。在一定的拾振器网度和空间布置条件下,通过煤矿井下定点爆破和同类监测系统对比试验,测得KJ768微震监测系统的定位误差小于10 m。基于开发的KJ768煤矿微震监测系统开展浅埋煤层动载矿压预测,通过现场实测,研究微震监测结果和工作面矿压观测结果的关联关系,选定微震事件数和微震总能量作为周期来压和动载矿压的监测预警指标,并确定了预警阈值,准确预测了3次动载矿压和近20次周期来压,为防治异常矿压显现提供了借鉴。     

钻孔随钻轨迹测量及三维可视化技术研究

针对矿井钻孔轨迹测量中存在的随钻测量技术落后、数据传输效率低、钻孔轨迹测量结果成图效果差等问题,提出了钻孔轨迹随钻测量、数据实时传输及数据三维可视化成图技术。该技术主要由钻孔随钻轨迹测量、钻孔轨迹实时监测装置、数据三维可视化成图及数据处理组成。钻孔随钻轨迹测量使用先进的无线随钻存储式测量方法,数据实时传输使用蓝牙或无线网络传输方式,利用CAD钻孔数据成图及利用专用处理软件进行钻孔数据三维可视化成图。研究表明,该套钻孔轨迹测量及数据处理方法可提高钻孔测量质量,提高数据处理效率及可视化效果。研究为煤矿安全服务提供了新的技术手段。     

某矿微震监测系统设计与台网精度分析

2013年9月23日夜间,某矿采区所属综合井、东风井上部采空区发生大面积垮塌,波及范围上至地表、下至综合井五中段(175m水平),垂直深度达400余米。本文选择微震监测手段对其进行采空区稳定性实时监测,在该矿采区综合井与竖井之间设计3个数据采集基站和12支微震传感器共同组成监测台网。并通过对矿体的移动带分析,进一步确定了监测点的布置位置处于移动带以外,可保证监测系统建设时的施工安全。最后对所设计的监测台网进行精度分析,从分析结果看出,微震监测台网可以满足监测需求。     

张马屯铁矿开采虚拟现实系统的建立及应用

结合张马屯铁矿实际情况，基于东北大学虚拟现实系统软件开发出包括地层、防水帷幕、矿体、巷道、采场等三维场景，带有虚拟漫游、数据库查询和交互控制功能的一整套虚拟矿山系统。在此基础之上针对国内虚拟矿山技术存在的不足，对虚拟现实软件进行二次开发，加强其集成外部数据的能力，实现可视化微震监测、有限元计算的应力场、损伤场等数据信息并通过对众多三维数据信息的联合解读和分析达到评价围岩稳定性和定位危险区域的目的，拓宽了虚拟现实的应用领域，提高了其实用性。     

矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术研究

以城市三维地质勘察管理信息系统为例，分析了地形三维数据模型的可视化表达与建模方法；基于组件GIS技术，通过将二维和三维空间信息统一在一个平台和数据模型下，建立了矿山三维地质勘察可视化管理系统。该管理系统可实现对数据的可视化管理及实时更新。可打印输出和三维显示地质图，并具有多种查询功能。对矿山地质体的空间数据管理和可视化表达，从理论、模型及技术实现上作了探讨。