摘要：三维地质建模技术能够通过数据信息手段，将测井、地质等资料综合模拟成为地质模型，将其应用于煤田地质构造中，能够准确、高效地完成煤田勘探工作，也有助于后续的煤炭开采工作。三维地质建模的方式较多，以合并法、剖面线法、相连段法为主，利用三维地质建模技术探测煤田地质构造，在描述外形的同时，还应当将地质体表面积、体积、构造形态、各方位解剖面、地层稳定性等一一展现，通过直观、立体的三维表达，清晰反映地质体各断层间的联系，有助于制定切实可行的煤矿设计方案。本文主要探讨三维地质建模技术的发展及其在煤田地质构造中的应用问题，以求在实际应用中提供相关理论借鉴。
关键词：三维地质建模技术；煤田地质构造；应用
前言
在传统的地质模拟中，通常采用平面图的形式，将地质现象、矿体、地层等反馈到二维平面中，并通过二维展现，在三维技术未能得到普遍应用之前，该项方法被广泛应用于煤田地质构造中。随着研究煤田地质构造技术的不断成熟，三维勘探已被广泛应用地质、工程研究中，地质统计学、计算机图形学等学科不断发展，地质勘探技术不断进步，已逐步向可视化、数字化、综合化靠拢，三维地质建模技术是地质工程建设中的常用技术，将其应用于煤田地质构造研究中，利用信息化手段，完整展示煤田地质构造的特征，有助于煤炭事业的发展[1-4]。
1.三维地质建模技术的发展
三维地质建模技术在国外起步较早，发展成果较为显著，部分产煤国已经实现了勘探、开发、管理产业链信息化，全面应用信息化技术进行煤矿的探测、开采工作，应用软件系统实现全三维化操作，且在三维模型的构建上，各方面数据较为精确，开采设计方案较为合理，经过多年的发展，国外矿业应用的三维系统较为稳定。但国外先进技术与我国实际应用切合度不高，煤矿标准、管理模式、资源勘探等方面与我国相差甚远，且技术引进成本较高，不符合实际应用需求，我国矿业开采必须建立属于本国的三维系统。
目前，我国的三维地质建模技术已有了一定的发展，部分国有产品已经投入到矿产勘探应用中，尽管我国三维地质建模技术与国际先进水平比较仍然有一定的差距，但国产技术的崛起，也预示着我国三维地质建模技术已经迎来了大发展时期。三维地质建模技术也被广泛应用到油气、煤炭的勘探、开采中。
2.煤田构造对三维地质建模技术的需求
煤炭在物质形态赋存上属于层状，相比其他矿藏而言，煤矿的层位较为稳定，层厚较薄，应用三维地质建模技术进行煤田地质构造研究，将煤田地质构造转化为三维多面体，有助于煤炭的勘探及开采工作。依据三维地质建模技术的应用时期，可将煤炭勘探划分为勘探中、勘探后两类。应用于勘探中，煤炭的形态尚未通过图像展示，采用三维地质建模软件，能够结合钻孔、地面数据，快速构建初始模型，工程师可利用初始模型，结合勘探线剖面图、交互式编辑手法、地震剖面数据等，构建三维模型，并整理地质报告。应用于勘探后，可结合勘探中制作的地形地质图、储量计算图等成果，应用三维地质建模技术，构建较为精细的三维模型，应用于矿井设计、矿权交易、数字矿山等后续工作中。
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3.三维地质建模应用于煤田地质构造中的数据源
煤田地质构造要求对地形面、断层面、地层界面、不整合面等各个曲面有充足的了解，并将煤层的分布规律、几何形态、构造演化史展示于图像中，其基础为勘探区钻孔中的煤、岩层比较。三维地质建模以三维地质学相关数据作为基础，数据复杂多样，其中，井巷地测数据、钻孔钻探数据是对三维地质建模而言最为准确、直观、详细的数据，可作为基本控制数据应用于煤田地质构造的三维建模中，此外，地层等厚线、等高线、地质剖面等数据同样可应用于建模中，并通过地球物理、三维地震、地球化学等地质学数据细化模型。综合各种地质数据，采用三维建模技术对以上数据进行高度合成，实现煤田的三维空间再现、表达，是煤田地质构造、开采的重要手段。
4.三维地质建模技术
（1）基本三角网结构：通过连接算法，将煤田的主要特征点、线连接成为三角面，是三维地质建模的基础，在这一环节中，应当选用适当的三角网算法，确保集合三角面后，能够集中反映地质形态。应用三角网构建实体，应当注意验证，查看三角面间有无重合、相邻边、相交或无效边等，并对三角网做加密、细分处理，逐步构建高次曲面三角网，并对曲面做三维可视化处理，这一过程可通过分层设色实现。
（2）煤层建模方法：对煤层的三维建模处理方法主要有合并法、剖面线法、相连段法，①合并法常应用于层状矿体，将其应用于煤层中，可通过采集煤层上下两面模型，获取上下棉结，边界与边界间应用三角网连接，合并后煤层实体形成。或可采集煤层上下两面模型，通过下表面相应点位对照，获取煤层厚度，并将厚度作为距离，连接到上表面模型中，应用边界联网，构成煤层实体。②剖面线法通过使煤层向勘探线剖面倾斜，置入三维空间中，利用矿体趋势，将相邻勘探线连接成为三角网，控制煤层剖面线两端封闭，可形成煤层实体。③相连段法应用数据为矿体边界线、辅助线、轮廓线等，将线与线间形成三角网，进而建立矿体模型，该项办法对复杂地质有较好的应用效果，能够在煤层不稳定、金属矿产、复杂地区实体构建中起到较好的应用效果。
5.三维地质建模对煤田构造的益处
采用三维地质建模技术，能够将采集的煤田地质信息进行集成化、统一化处理，有助于信息的利用、保存。同时，三维展示中，所有煤田构造的要素均为立体、直观的，能够清晰分辨断层、地层间的关系，且三维建模对平面、解剖面进行联动编辑，能够确保构造形态在空间中保持一致。通过三维呈现，有助于对勘探范围内的煤层变化、沉积环境等进行推测，对区域煤岩形态进行三维构建。
结语
三维地质建模技术是辅助地质工程师进行煤田地质勘探及综合利用的主要手段，能够将复杂的煤田地质形态直观展示在工程师面前，有助于后续工作的开展。我国目前的三维地质建模技术在不断发展，但在实际应用中，仍无法达到世界领先水平，因此，应当加强三维地质建模技术的研究、应用、反馈，争取赶超先进国家，为我国的地质事业添砖加瓦。
参考文献
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[3]董前林, 李青元, 曹代勇,等. 多源地质数据综合三维建模及地质学分析——以青海木里三露天勘探区为例[J]. 煤田地质与勘探, 2017, 45(3):37-44.
[4]桂阿娟. 三维地质建模技术在储层研究中的应用[J]. 价值工程, 2016, 35(26).
论文作者:胡重文1,张云彪2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：地质论文; 建模论文; 煤田论文; 煤层论文; 技术论文; 应用于论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第26期论文;