技术摘要：
本发明公开了一种回采工作面煤层透明化三维地质模型构建方法及装置，包括以下步骤：创建基于当前回采工作面边界的外扩多边形，采集外扩多边形内煤层和构造控制数据；以外扩多边形为边界生成满足地质规律的高密度煤层底板等高线和煤厚等值线；采集回采工作面煤层底板等  全部
背景技术：
2016年，国家发改委、国家能源局发布了《能源技术革命和创新行动计划(2016— 2030年)》，明确提出“我国2030年实现智能化开采，重点煤矿区基本实现工作面无人化、巷 道集中控制”。2020年3月2日，国家八部委(国家发展改革委、国家能源局、应急部、国家煤矿 安监局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部)联合发布了《关于加快煤矿智能化发展 的指导意见》(发改能源[2020]283号)的通知，加快了智能化煤矿建设的步伐。 智能化煤矿建设的重点之一就是回采工作面采煤的智能化。目前，回采工作面智 能化采煤的技术进展是记忆割煤，截割线是人工交互式完成的，采煤机的采煤过程空间姿 态的调整与煤层地质体的关联性弱，没有基于三维地质模型煤层空间形态的变化自动生成 预想截割线，以完成少人或无人的智能化采煤。所以，现有的记忆割煤实用性受到限制，发 展也出现了瓶颈，基于地质模型的割煤方法开始得到国内外科技和产业界的高度重视。 回采工作面高精度透明化三维动态地质模型必须满足智能开采对地质条件的时 空需求，一方面要确保回采工作面前方未采区域一定范围内煤层地质条件的“透明化”，为 生成相对精准的预想截割线提供数据支持，另一方面要在采煤机完成一定回采距离或在检 修班时，根据最新实测和分析数据快速完成回采工作面煤层高精度三维地质模型的动态修 正，以反应煤层在三维空间的最新变化，为生产班的自主割煤服务。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供了一种回采工作面煤层透明化三维地质模型构建方法 及装置，以克服了现有技术的不足。 第一方面，本发明实施例提供了一种回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质 模型构建方法，包括以下步骤： 步骤1：创建基于回采工作面边界的外扩多边形，采集所述外扩多边形内煤层和构 造控制数据； 步骤2：根据所述煤层和构造控制数据，以所述外扩多边形为边界生成满足地质规 律的高密度煤层底板等高线和煤厚等值线； 步骤3：采集所述回采工作面的煤层底板等高线控制点，利用所述煤厚等值线给采 集的所述等高线控制点赋值煤厚，得到具有煤厚属性的等高线控制点； 步骤4：根据所述具有煤厚属性的等高线控制点生成回采工作面煤层高精度透明 化三维地质模型； 步骤5：获取生产过程中新的煤层和构造及分析结果数据，重复步骤2至步骤4，动 态修正所述回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型。 4 CN 111612900 A 说　明　书 2/8 页 可选地，创建基于回采工作面边界的外扩多边形，包括： 以当前回采工作面边界为基础，向外扩预设距离，绘制一个能包含当前回采工作 面和相邻回采工作面，以及包含当前回采工作面周边多个煤层控制数据的规则或不规则的 多边形。 可选地，采集所述外扩多边形内煤层和构造控制数据，包括： 采集矿井所能提供的所述外扩多边形范围内所有能控制煤层三维形态的相关数 据，所述相关数据至少包括：煤层底板数据、煤厚数据和构造数据。 可选地，以所述外扩多边形为边界生成满足地质规律的高密度煤层底板等高线， 包括： 以当前回采工作面外扩多边形为约束边界，结合所述煤层底板数据和所述构造数 据，生成煤层底板等高线图。 可选地，以所述外扩多边形为边界生成满足地质规律的高密度煤厚等值线，包括： 以当前回采工作面外扩多边形为约束边界，结合所述煤厚数据，生成煤层厚度等 值线图。 可选地，采集回采工作面煤层底板等高线控制点，包括： 以当前回采工作面边界为约束边界，按预设密度，采集所述煤层底板等高线上落 在当前回采工作面设计边界内的等高线控制点。 可选地，利用所述煤厚等值线给采集的所述等高线控制点赋值煤厚，得到具有煤 厚属性的等高线控制点，包括： 将所述等高线控制点与所述煤厚等值线进行叠加，利用插值算法，计算出每个等 高线控制点所在位置的煤层厚度，并将煤厚属性赋值给所述等高线控制点，得到具有煤厚 属性的等高线控制点。 可选地，根据所述具有煤厚属性的等高线控制点生成透明化回采工作面煤层高精 度透明化三维地质模型，包括： 以当前回采工作面边界为约束边界，结合所述具有煤厚属性的等高线控制点，生 成回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型。 可选地，获取新的煤层数据，重复步骤2至步骤4，动态修正所述回采工作面煤层高 精度透明化三维地质模型，包括： 获取当前回采工作面生产活动中不断揭露和分析得到的煤层和构造数据，将新增 的数据合并到原有的已知和分析数据中，重复步骤2至步骤4，动态修正所述回采工作面煤 层高精度透明化三维地质模型。 第二方面，本发明实施例提供了一种回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型 动态构建装置，所述装置包括： 原始数据采集模块，用于执行步骤1：创建基于回采工作面边界的外扩多边形，采 集所述外扩多边形内煤层和构造控制数据； 等值线生成模块：用于执行步骤2：根据所述煤层和构造控制数据，以所述外扩多 边形为边界生成满足地质规律的高密度煤层底板等高线和煤厚等值线； 数据加密和煤厚处理模块，用于执行步骤3：采集所述回采工作面的煤层底板等高 线控制点，利用所述煤厚等值线给采集的所述等高线控制点赋值煤厚，得到具有煤厚属性 5 CN 111612900 A 说　明　书 3/8 页 的等高线控制点； 三维模型生成模块，用于执行步骤4：根据所述具有煤厚属性的等高线控制点生成 回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型； 三维模型动态修正模块，用于获取生产过程中新的煤层和构造及分析成果数据， 并使得所述等值线生成模块、所述数据加密和煤厚处理模块以及三维模型生成模块分别重 复步骤2至步骤4，动态修正所述回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型。 可选地，所述原始数据采集模块，包括： 外扩多边形绘制子模块，用于以当前回采工作面边界为基础，向外扩预设距离，绘 制一个能包含当前回采工作面和相邻回采工作面，以及包含当前回采工作面周边多个煤层 控制数据的多边形。 可选地，所述原始数据采集模块，还包括： 原始数据采集子模块，用于采集矿井所能提供的所述外扩多边形范围内所有能控 制煤层三维形态的相关数据，所述相关数据至少包括：煤层底板数据、煤厚数据和构造数 据。 可选地，所述等值线生成模块，包括： 第一生成子模块，用于以当前回采工作面外扩多边形为约束边界，结合所述煤层 底板数据和所述构造数据，生成煤层底板等高线图。 可选地，所述等值线生成模块，还包括： 第二生成子模块，用于以当前回采工作面外扩多边形为约束边界，结合所述煤厚 数据，生成煤层厚度等值线图。 可选地，所述数据加密和煤厚处理模块，包括： 数据加密子模块，用于以当前回采工作面边界为约束边界，按预设密度，采集所述 煤层底板等高线上落在当前回采工作面设计边界内的等高线控制点。 可选地，所述数据加密和煤厚处理模块，还包括： 煤厚处理子模块，用于将所述等高线控制点与所述煤厚等值线进行叠加，利用插 值算法，计算出每个等高线控制点所在位置的煤层厚度，并将煤厚属性赋值给所述等高线 控制点，得到具有煤厚属性的等高线控制点。 可选地，所述三维模型生成模块，包括： 三维模型生成子模块，用于以当前回采工作面边界为约束边界，结合所述具有煤 厚属性的等高线控制点，生成回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型。 可选地，所述三维模型修正模块，包括： 三维模型修正子模块，用于获取当前回采工作面生产活动中不断揭露和分析得到 的煤层数据和构造数据，将新增的数据合并到原有的已知和分析成果数据中，重复步骤2至 步骤4，动态修正所述回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型。 本发明在充分考虑矿井智能开采所面临的煤层工作面未开采区域地质信息的不 透明性，开采过程缺乏地质体信息指导等困境前提下，设计了一套操作便捷、效率高、精度 高的回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型构建和动态修正的方法。通过创建基于回 采工作面边界的外扩多边形，采集所述外扩多边形内煤层和构造控制数据；根据所述煤层 和构造控制数据，以所述外扩多边形为边界生成满足地质规律的高密度煤层底板等高线和 6 CN 111612900 A 说　明　书 4/8 页 煤厚等值线；采集所述回采工作面的煤层底板等高线控制点，利用所述煤厚等值线给采集 的所述等高线控制点赋值煤厚，得到具有煤厚属性的等高线控制点；根据所述具有煤厚属 性的等高线控制点生成回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型；获取生产过程中新的 煤层和构造及分析成果数据，重复步骤2至步骤4，动态修正所述回采工作面煤层高精度透 明化三维地质模型。本发明设计合理，便于实现，通过工作面边界划分和数据分类处理的方 式提高了模型构建和动态修正的自动化程度，在提供高精度数据的同时便于快速动态修正 模型，大大提高了矿井智能开采的推进速度，具有良好的推广价值。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。 图1为本发明实施例提供的一种回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型动态 构建方法的步骤流程图； 图2为本发明实施例提供的一种当前回采工作面外扩多边形示意图； 图3为本发明实施例提供的一种回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型在三 维虚拟仿真系统中展示采空区与未采区的效果示意图； 图4为本发明实施例提供的一种回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型动态 构建装置的示意图。