地震反射法空区探测及三维建模与可视化

论文摘要

地下采空区是矿山安全生产事故的一个重要诱因,是危及矿山安全生产的主要灾源之一。大量灾害空区的存在已经对我国矿山安全生产构成了严重的威胁,如何快捷、有效、准确地获取空区大小、形态、边界等空间信息,构建地下采空区三维可视化模型,从而避免空区上方矿山设备的生产活动,确保地面作业安全,对于预防相关地质灾害的发生具有重要意义。本文首先介绍了常用的地下采空区探测方法和三维地学建模基础,重点是结合鞍山齐大山铁矿的自然地质条件和工作环境,介绍了利用地震探测对齐大山铁矿进行探测的方法与技术,获得了采空区的顶、底板空间位置,空区异常通过勘探手段的抽查得到了验证,结果的准确率达到90%以上。在此基础之上,本文以SketchUp软件为平台,利用软件自带的SketchUp Ruby API进行二次开发编写插件,将SketchUp软件用于采空区建模,结合矿区提供的地质资料和探测到的采空区空间位置信息对某一探测区域的地层模型和采空区模型进行了三维显示。借助CAD生成齐大山地形三角网,利用SketchUp的渲染和贴图功能,生成齐大山铁矿的整个地形表面模型,并与探测到的地下采空区群进行耦合,齐大山铁矿相关工作人员可以更加直观的查看地下采空区之间的空间位置关系以及采空区群在地下的空间分布,从而为矿山相关地质灾害的预防提供重要依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 采空区探测研究现状
• 1.2.2 采空区三维建模研究现状
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 论文的研究内容
• 第2章 采空区的地球物理探测方法
• 2.1 采空区地球物理特征
• 2.1.1 采空区类型
• 2.1.2 采空区的地球物理特征
• 2.2 采空区的地球物理探测技术
• 2.2.1 电法空区探测技术
• 2.2.2 电磁法空区探测技术
• 2.2.3 地震法空区探测技术
• 第3章 三维地质体建模基础
• 3.1 三维可视化原理
• 3.2 三维地学建模可视化
• 3.2.1 三维地质体建模优势
• 3.2.2 地学空间数据的来源
• 3.2.3 三维地质模型可视化任务
• 3.3 三维地质建模方法
• 3.4 采空区建模方法
• 第4章 齐大山铁矿采空区探测
• 4.1 齐大山铁矿概况
• 4.1.1 地理位置
• 4.1.2 矿区地质概况
• 4.1.3 矿石矿物结构特征
• 4.1.4 铁矿区矿石类型
• 4.1.5 矿区地震地质条件
• 4.1.6 矿区地下采空区概况
• 4.2 采空区物探方法的选择与实施
• 4.2.1 物探方法的选择
• 4.2.2 探测方法介绍
• 4.2.3 探测仪器设备
• 4.2.4 测线布置和地震数据采集
• 4.3 探测结果的分析与解释
• 4.3.1 地震数据的解释流程
• 4.3.2 地下采空区的识别
• 4.3.3 探测区域地震波速度的确定方法
• 4.3.4 时深转换
• 第5章 采空区建模插件的设计与实现
• 5.1 Google SketchUp软件
• 5.1.1 SketchUp软件简介
• 5.1.2 SketchUp软件功能
• 5.2 Ruby语言
• 5.2.1 Ruby语言简介
• 5.2.2 SketchUp Ruby API
• 5.3 建模思路
• 5.3.1 利用SketchUp软件构建三维地层模型思路
• 5.3.2 利用SketchUp软件构建三维采空区模型思路
• 5.4 三维建模插件的设计与实现
• 5.4.1 三维地层建模插件的设计与实现
• 5.4.2 采空区建模插件的设计与实现
• 5.4.3 插件的加载与调试
• 5.4.4 插件的卸载
• 5.5 地下采空区探测成果的可视化
• 5.5.1 三维地层模型可视化
• 5.5.2 添加地下采空区模型
• 5.5.3 查看空区模型
• 5.5.4 采空区在整个矿山中的实际位置
• 5.5.5 地下采空区的管理
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文及参与项目
• 致谢