基于ArcGIS的含断层煤层三维建模方法研究与实现.pdf

第14卷第4期(总第89期)煤矿开采Vo114No4(SeriesNo89)
2009年8月CoalminingTechnologyAugust2009

基于ArcGIS的含断层煤层
三维建模方法研究与实现
张丽平1,金向阳2
(1中国矿业大学(北京),北京100083;2天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013)

[摘要]提出一种新的断层建模方案,以断煤交线为基础数据,采用局部分区加约束的方法
构建TIN,并在此基础上进行三维查询、生成等值线、绘制剖面图及储量计算等。
[关键词]ArcGIS;断层;三维建模;地质体
[中图分类号]TP39[文献标识码]B[文章编号]10066225(2009)04002102
3DModelingMethodofCoalSeamwithFaultandRealizationBasedonArcGIS

由于断层的存在导致了矿床的不连续,使得断底板等高线图上,绘制出断煤交线控制点在每个煤
层存在区域的岩石强度大为降低,这将对后期的矿层的平面坐标,通过煤层底板等高线高程值和地质
山采掘工作产生巨大的影响,因此,准确的断层三剖面图件内插出控制点出露位置的顶底板标高,一
维模型对矿山安全开采有着重要的指导意义。个断层编号的断层点用三维线连接起来,生成三维
在地质体建模工作中,对断层的处理一直是人断煤交线,最后作为建模的特征约束线加入地质体
们讨论的热点,也是难点问题。其原因有:断层空模型中,三维断煤交线以Polyline要素格式保存。
间分布的复杂性和不连续性以及缺乏描述断层形态描述断层特征的属性数据,主要包括断层延伸
的三维原始数据;必须满足基于含断层地质体模型长度、断层带宽度、断层面产状(走向、倾向、
生成等高线、任意位置剖面图绘制、任意范围储量倾角)、两盘相对位移方向和(视)断距的大小
计算以及地质信息的查询及即时更新;受到建模方等,断层属性数据主要从地质报告获取。断层属性
法的限制。本文中采用基于层面的约束三角网法建数据以表的格式保存。
立地质体模型。
2断层建模流程
断层分为正断层、逆断层,对于正断层的处理
只需将断煤交线作为约束线加入后形成带约束的三断层的建模过程分为以下5步:
角网,完全可以表示其模型。对于逆断层由于上、(1)确定断层影响范围在不考虑断层的情
下盘发生重叠,为了解决这一问题,需要在断层的况下,构建煤层顶底板的TIN模型,在该模型上圈
影响区域内,分别以上、下盘数据和其在空间实际出断层的影响范围,然后将其从模型上扣去,以某
相连接的钻孔点的数据重新分区,然后局部构建矿6号煤顶板为例,如图1所示。
[1]
TIN。
本文主要介绍了断层数据提取,逆断层建模方
法流程以及含逆断层的地质体模型的应用情况。

1断层数据提取

建模工作基于ArcGIS平台,因此,断层的数
据应保存为ArcGIS软件能够管理的数据结构,即
以点线面为基础要素的数据结构,断层数据主要来
源于地质报告、地质剖面图件、底板等高线等。图16号煤顶板TIN模型
三维断煤交线是断层模型的基础数据,主要从(2)确定断层上、下盘影响范围根据上下
煤层的底板等高线图和地质剖面图上获取,在煤层盘断煤交线,确定断层影响范围内上下盘的范围。

[收稿日期]2009-03-11
[作者简介]张丽平(1981-),女,河北邯郸人,中国矿业大学(北京)计算机应用技术专业在读硕士研究生。
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总第89期煤矿开采2009年第4期

(3)建立断层影响范围内上、下盘TIN模型面图绘制、任意范围储量计算以及地质信息的查询
断层影响范围内上、下盘TIN由以下数据构建:及即时更新等功能。
上、下盘范围内的钻孔点;范围边界线,范围边界31基于该模型生成等高线
线高程值从未扣去断层影响范围的TIN模型上获分别利用3个TIN生成3个等高线,并利用
取;断层上、下盘的断煤交线。ArcGIS的SmoothLine工具对等高线进行圆滑处理,
范围边界线和断层上、下盘断煤交线作为约束利用Merge工具对多个文件进行合并处理,经过试
线,进行构建TIN,如图2所示。验生成的等高线能够应用到实践中。
32基于该模型储量计算
储量计算的原理是利用上、下2个面积相同的
TIN及1个边界范围,可求得各个TIN在边界范围
内和给定基准高之间的体积,然后对2个体积求
差,差值即为该段时间内的采剥量。
断层的倾角使得顶底板的面积不相同,为了解
决这个问题,将断层的断层带投影面积不计入储量
计算范围,将此范围从断层上、下盘的范围内减
图2断层上、下盘影响范围去,这样使得上、下盘TIN模型面积相同。
(4)裁剪断层上下盘TIN模型在ArcGIS中,33绘制任意剖面图
构建的断层上