CN111814298B - 近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法 - Google Patents
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Abstract
一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，包括：钻孔属性标记步骤；煤层底板插值样本点整理步骤；煤层顶/底板建模步骤；煤层顶/底板局部尖点滤波步骤，采用二维滤波算法对顶板模型和底板模型进行滤波处理；虚拟顶/底板控制点计算步骤；迭代终止条件判断步骤，若满足迭代终止条件则输出煤层顶、底板模型，否则循环执行以上步骤；由此，本发明利用巷道写实、槽波地震勘探煤层厚度反演成果和钻孔轨迹等精度较高的数据，数据容易获取且精度均较高，对不含断层和陷落柱等复杂构造区域的煤层形态进行预测，构建煤层模型，实现了整个回采工作面煤层模型较高精度的定量预测，为工作面安全、高效、智能回采提供有力的地质保障。
Description
技术领域
本发明涉及煤田地质的技术领域，尤其涉及一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其能融合巷道揭露的煤层地质数据、槽波地震解释的煤厚数据和近水平瓦斯抽放孔地质数据，对回采工作面的煤层进行高精度建模。
背景技术
智能综采***是智慧煤矿核心的内容之一，也是当前整个煤炭开采行业亟需进一步突破和优化技术难题。围绕采煤机智能截割煤层的技术，先后经历了煤岩实时识别、“视频监控+人工干预+记忆截割”等两次主要实践阶段，目前正朝着基于透明工作面的数字化截割方向发展。数字化截割要求超前查明采煤工作面的地质条件，即“透明工作面”概念，包括煤层空间形态、地质构造、煤岩层物理力学性质以及动力地质灾害体等。其中，高精度采煤工作面煤层模型是其中的关键所在。基于高精度的煤层模型，通过模拟回采过程，规划采煤机的截割曲线，变传统“记忆截割”为新一代“数字化截割”，最终实现地面人员远程操控、地下无人化开采的目标。
当前采煤工作面煤层赋存形态研究还停留在单一问题层面，例如煤层厚度预测、煤层构造探测、煤层起伏形态等，缺乏对煤层空间赋存形态的整体性研究。受限于煤层地质勘探技术的限制，目前没有任何一种勘探方法能一次性将采煤工作面煤层空间赋存形态勘探清楚。因此，如何利用多源数据构建高精度的煤层模型是智能开采地质保障工作亟待解决的关键问题之一。
为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其能有效克服现有技术的缺陷，能融合巷道揭露的煤层地质数据、槽波地震解释的煤厚数据和近水平瓦斯抽放孔地质数据，对回采工作面的煤层进行高精度建模，而且，所用地质数据精度较高且容易获取，所构建的采煤工作面煤层模型精度较高。
为实现上述目的，本发明公开了一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于至少包括以下步骤：
步骤一：钻孔属性标记步骤，根据钻孔测井数据确定钻孔穿煤层顶、底板空间点集，并据此标记钻孔的煤孔段和岩孔段；
步骤二：煤层底板插值样本点整理步骤，基于煤层厚度数据，将顶板控制点转化为底板控制点，联合采煤工作面巷道中的底板采样点和近水平孔底板穿层点，得到煤层底板空间插值样本点集；
步骤三：煤层顶/底板建模步骤，采用空间插值方法对采煤工作面煤层底板标高进行插值，得到煤层底板模型，叠合底板模型和煤层厚度模型，得到煤层顶板模型；
步骤四：煤层顶/底板局部尖点滤波步骤，采用二维滤波算法对顶板模型和底板模型进行滤波处理；
步骤五：虚拟顶/底板控制点计算步骤，根据钻孔轨迹与煤层顶底面的空间关系，计算钻孔与顶/底板的非逻辑交点集，进而新增虚拟顶、底板控制点集；
步骤六：迭代终止条件判断步骤，若满足迭代终止条件则输出煤层顶、底板模型，否则循环执行以上步骤。
其中：步骤一中所述钻孔属性标记步骤具体包括：
采用综合测井仪，对钻孔的空间轨迹及煤岩类型进行测量，测井参数类型包括自然伽马参数、孔中窥视和孔中成像；
对测井数据综合分析，找出钻孔穿煤层顶/底板对应的空间位置，并据穿层点将钻孔划分为煤孔段和岩孔段，具体标记方法为：
式中，Label是指对钻孔的煤孔段和岩孔段打标签。
其中：步骤二的所述煤层底板插值样本点整理步骤中，顶板控制点转化为底板控制点的方法为：
转化得到的顶板控制点XY平面坐标(xi,yi)与已知的顶板控制点保持一致，底板坐标计算公式为：
z底＝z顶-d
式中，z顶、z底和d分别为已知顶板控制点Z坐标、转化后底板控制点坐标、该点处的煤层厚度。
其中：步骤二中所述煤层底板插值样本点整理步骤，煤层底板空间插值样本点集整理格式为：
。
其中：步骤三的所述煤层顶/底板建模步骤中，空间插值算法为克里金插值、光滑离散插值或距离反比插值。
其中：步骤三的所述煤层顶/底板建模步骤中，叠合底板模型和煤层厚度模型的步骤为：
设定采煤工作面长度方向和宽度方向的网格划分步长，对底板标高图和煤层厚度图进行网格划分，每一个网格点对于一个底板标高值和煤层厚度值；
将同一网格点上的底板标高值和煤厚相加，得到该网格点对应的顶板标高；
对网格上所有网格点执行上述底板标高和煤厚求和操作，得到煤层顶板标高图，即顶板模型。
其中：步骤四的所述煤层顶/底板局部尖点滤波步骤中，二维滤波算法为中值滤波、均值滤波、高斯滤波或双边滤波。
其中：步骤五的所述虚拟顶/底板控制点计算步骤中，钻孔与顶/底板的非逻辑交点集计算步骤为：
对于某条钻孔的第i和i+1个测量点，两者坐标为(xi,yi,zi)和(xi+1,yi+1,zi+1)，两者投影到采煤工作面顶/底板网格曲面上得到投影点A和B，两者平面分别为(xi,yi)和(xi+1,yi+1)；
若投影点A和B落在采煤工作面顶/底板网格点上，则该投影点Z坐标等于该网格点对应的顶/底板标高值；
若投影点A和B落在采煤工作面顶/底板网格内部，则该投影点Z坐标(zA投影点)按照该网格的四个格点Z坐标按照距离反比加权得到，计算公式为：
式中，wk和zk为为投影点所在网格第k个网格点的Z坐标权重和Z坐标，k＝1,2,3,4；
wk按照距离加权给定，具体计算公式为：
式中，li分别为投影点所在网格第i个网格点到投影点的距离，W为中间计算量，
根据计算得到的投影点A(xi,yi,zA投影点)和投影点B(xi,yi,zB投影点)，判断轨迹的第i条线段与煤层顶/底板网格曲面是否存在交点，具体判别公式为：
若(zA投影点-zi)(zB投影点-zi+1)＜0，则存在交点；
若(zA投影点-zi)(zB投影点-zi+1)＞0，则不存在交点；
若判断存在交点，则按照下式计算投影点：
式中，k1和k2分别为投影点A和投影点B的坐标加权权重，计算公式为：
其中：步骤五的所述虚拟顶/底板控制点计算步骤中，虚拟顶、底板控制点的确定方法为：
虚拟顶、底板控制点的XY平面坐标(xi,yi)与对应的非逻辑交点保持一致；
对于非逻辑顶板交点，按照下式计算顶板虚拟控制点的Z轴坐标：
对于非逻辑底板交点，按照下式计算顶板虚拟控制点的Z轴坐标：
式中：z’为虚拟控制点Z轴坐标，z为虚拟控制点Z轴坐标，Δz为Z轴坐标调整量。
其中：步骤六的所述迭代终止条件判断步骤中，迭代终止条件可由以下三种条件任意组合得到：
条件1：非逻辑交点集为空，即钻孔空间轨迹完全得到约束；
条件2：迭代次数超过设定值；
条件3：非逻辑钻孔段系数小于设定值，非逻辑钻孔段是指，煤层外的煤孔段及煤层内的岩孔段；
迭代过程中，任何一个判别条件得到满足时，即可退出迭代过程，输出煤层模型。
通过上述内容可知，本发明的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法具有如下效果：
1、利用巷道写实、槽波地震勘探煤层厚度反演成果和钻孔轨迹等精度较高的数据，对不含断层和陷落柱等复杂构造区域的煤层形态进行预测，构建煤层模型，迭代得到的煤层模型严格满足上述三种地质数据的空间约束。
2、所需资料少且常见，实现更为简单，该方法只需提供采煤工作面平面图、采准巷道写实图、槽波地震探勘资料和钻孔轨迹就能较为精确地构建出煤层模型，绝大多数矿山都具备上述几种资料，适用更为广泛。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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显示了本发明的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法的实施流程图。
图2显示了本发明的本发明方法实施例中的巷道和切眼揭露的煤层剖面。
图3显示了本发明实施例中的钻孔轨迹，及穿顶/底板点空间位置(图中“×”为穿顶板点；“+”为穿底板点)。
图4显示了本发明实施例中的首次迭代得到的煤层底板模型。
图5显示了本发明实施例中的首次迭代得到煤层顶板模型。
图6显示了本发明实施例中的首次迭代得到的煤层底板模型中值滤波结果。
图7是本发明方法实施例中的首次迭代煤层顶板模型中值滤波结果。
图8显示了本发明实施例中实际煤层模型和迭代构建的煤层模型的剖面对比图(虚线为迭代模型剖切面；细实线为实际煤层模型剖切面；粗实线为钻孔轨迹；黑点为穿层点)。
(1)Y＝15 (2)Y＝30 (3)Y＝45；
(4)Y＝60 (5)Y＝75 (6)Y＝90；
(7)Y＝105 (8)Y＝120 (9)Y＝135；
(10)Y＝150 (11)Y＝165 (12)Y＝180；
具体实施方式
参见图1，显示了本发明的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法。
所述近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法包括以下步骤：
步骤一：钻孔属性标记步骤，根据钻孔测井数据确定钻孔穿煤层顶、底板空间点集，并据此标记各钻孔的煤孔段和岩孔段；
步骤二：煤层底板插值样本点整理步骤，基于煤层厚度数据，将顶板控制点转化为底板控制点，联合采煤工作面巷道中的底板采样点和近水平孔底板穿层点，得到煤层底板空间插值样本点集；
步骤三：煤层顶/底板建模步骤，采用空间插值方法对采煤工作面煤层底板标高进行插值，得到煤层底板模型，叠合底板模型和煤层厚度模型，间接得到煤层顶板模型；
步骤四：煤层顶/底板局部尖点滤波步骤，采用二维滤波算法对顶板模型和底板模型进行滤波处理，平滑模型的局部尖点现象；
步骤五：虚拟顶/底板控制点计算步骤，根据钻孔轨迹与煤层顶底面的空间关系，计算钻孔与顶/底板的非逻辑交点集，进而新增虚拟顶、底板控制点集；
步骤六：迭代终止条件判断步骤，若满足迭代终止条件则输出煤层顶、底板模型，否则循环执行以上步骤。
其中，步骤一中所述钻孔属性标记步骤具体包括：
采用综合测井仪，对钻孔的空间轨迹及煤岩类型进行测量，测井参数类型包括但不限于自然伽马参数、孔中窥视、孔中成像等；
对测井数据综合分析，找出钻孔穿煤层顶/底板对应的空间位置，并据穿层点将钻孔划分为煤孔段和岩孔段，具体标记方法为：
式中，Label是指对钻孔的煤孔段和岩孔段打标签。
其中：步骤二的所述煤层底板插值样本点整理步骤中，顶板控制点转化为底板控制点的方法为：
转化得到的顶板控制点XY平面坐标(xi,yi)与已知的顶板控制点保持一致，底板坐标计算公式为：
z底＝z顶-d
式中，z顶、z底和d分别为已知顶板控制点Z坐标、转化后底板控制点坐标、该点处的煤层厚度。
其中：步骤二中所述煤层底板插值样本点整理步骤，煤层底板空间插值样本点集整理格式为：
其中：步骤三的所述煤层顶/底板建模步骤中，空间插值算法包括但不限于克里金插值、光滑离散插值(DSI)、距离反比插值等，根据需要选择合适方法。
其中：步骤三的所述煤层顶/底板建模步骤中，叠合底板模型和煤层厚度模型的步骤为：
设定采煤工作面长度方向和宽度方向的网格划分步长，对底板标高图和煤层厚度图进行网格划分，每一个网格点对于一个底板标高值和煤层厚度值；
将同一网格点上的底板标高值和煤厚相加，得到该网格点对应的顶板标高；
对网格上所有网格点执行上述底板标高和煤厚求和操作，得到煤层顶板标高图，即顶板模型。
其中：步骤四的所述煤层顶/底板局部尖点滤波步骤中，二维滤波算法包括但不限于中值滤波、均值滤波和高斯滤波、双边滤波等，考虑到局部尖点现象与椒盐噪声较为类似，因此推荐采用中值滤波算法平滑煤层顶/底板模型。
其中：步骤五的所述虚拟顶/底板控制点计算步骤中，钻孔与顶/底板的非逻辑交点集计算步骤为：
对于某条钻孔的第i和i+1个测量点(对应轨迹的第i条线段)，两者坐标为(xi,yi,zi)和(xi+1,yi+1,zi+1)，两者投影到采煤工作面顶/底板网格曲面上得到投影点A和B，两者平面分别为(xi,yi)和(xi+1,yi+1)；
若投影点A和B落在采煤工作面顶/底板网格点上，则该投影点Z坐标等于该网格点对应的顶/底板标高值；
若投影点A和B落在采煤工作面顶/底板网格内部，则该投影点Z坐标(zA投影点)按照该网格的四个格点Z坐标按照距离反比加权得到，计算公式为：
式中，wk和zk为为投影点所在网格第k个网格点的Z坐标权重和Z坐标，k＝1,2,3,4；
wk按照距离加权给定，具体计算公式为：
式中，li分别为投影点所在网格第i个网格点到投影点的距离，W为中间计算量。
根据计算得到的投影点A(xi,yi,zA投影点)和投影点B(xi,yi,zB投影点)，判断轨迹的第i条线段与煤层顶/底板网格曲面是否存在交点，具体判别公式为：
若(zA投影点-zi)(zB投影点-zi+1)＜0，则存在交点；
若(zA投影点-zi)(zB投影点-zi+1)＞0，则不存在交点；
若判断存在交点，则按照下式计算投影点：
式中，k1和k2分别为投影点A和投影点B的坐标加权权重，计算公式为：
其中：所述虚拟顶/底板控制点计算步骤，虚拟顶、底板控制点的确定方法为：
虚拟顶、底板控制点的XY平面坐标(xi,yi)与对应的非逻辑交点保持一致；
对于非逻辑顶板交点，按照下式计算顶板虚拟控制点的Z轴坐标：
对于非逻辑底板交点，按照下式计算顶板虚拟控制点的Z轴坐标：
式中：z’为虚拟控制点Z轴坐标，z为虚拟控制点Z轴坐标，Δz为Z轴坐标调整量，人工给定的参数。
其中：步骤六的所述迭代终止条件判断步骤中，迭代终止条件可由以下三种条件任意组合得到：
条件1：非逻辑交点集为空，即钻孔空间轨迹完全得到约束；
条件2：迭代次数超过设定值；
条件3：非逻辑钻孔段系数(或总长度)小于设定值。
非逻辑钻孔段是指，煤层外的煤孔段及煤层内的岩孔段；
迭代过程中，任何一个判别条件得到满足时，即可退出迭代过程，输出煤层模型。
其中，本发明的方法应用实施例中具体应用如下：
一、建模煤层及煤层地质数据概述
某工作面宽度方向350m，取切眼朝推采方向200m以内范围的煤层作为建模对象。回采完毕后，实际揭露的煤层形态如图3所示。从煤层起伏形态来看，研究区内煤层包含一个凸起和凹陷；从煤厚分布来看，模型中部包含一个煤厚变薄区，煤厚从5m过渡到2m。
建模数据包括以下三种：
①槽波地震勘探煤厚反演解释数据；
②切眼、进风巷和回风巷揭露的煤层剖面数据，如图2所示；
③实测近水平瓦斯抽放钻孔轨迹及钻孔穿煤层顶/底板数据，共计38条钻孔，单侧巷道，开孔间距10m，两侧巷道交错布置，如图3所示。
二、初始底板插值数据整理
初始底板插值点集来源三个方面：巷道揭露(切眼、回风巷、进风巷)、钻孔穿底板点和钻孔穿顶板点。
其中，巷道中煤层底板表标高按照1m间隔取样，共计751个样本点，由于数据较多，在此不罗列出来；
其中，钻孔穿底板点有20个，如图3中“+”所示，底板点不涉及转换，在此不罗列出来；
其中，钻孔穿顶板点有25个，如图3中“×”所示，根据煤厚关系将顶板控制点转化为底板控制点，如表1所示：
表1
三、初次插值构建煤层顶板模型和底板模型
基于初始的796个煤层底板控制点，选用克里金插值方法，对煤层底板标高进行插值，插值结果如图4所示；
设置工作面长度和宽度方向的网格划分步长均为1m，对煤层底板标高图和煤厚分布图进行网格划分，求所有网格点上煤层底板标高与煤层厚度的值，间接得到煤层顶板图，如图5所示。
四、初始煤层顶/底板模型二维滤波处理
选用中值滤波方法对煤层顶/底板网格模型进行二维滤波处理，算法参数为：边界按照最近像素值填充，滤波窗口大小为7×7；
顶/底板滤波结果分别如图6和图7所示。
五、非逻辑交点计算与虚拟控制点引入
依次计算38条钻孔与煤层顶/底板的非逻辑交点，共计得到56个，设置Z坐标调整量Δz＝0.5m；
非逻辑交点坐标、类型及引入的虚拟底板控制点如表2所示。
表2
六、迭代终止条件判断及迭代建模
在实施例中，设定迭代判别条件为：当非逻辑交点集为空，或者迭代次数超过20次，即退出迭代，输出煤层模型。
完成首次迭代后，非逻辑交点集非空，且迭代次数不超过50次，因此将首次迭代得到的56个虚拟控制点合并到初始的751个样本点中，重复执行上述“底板插值→底板、煤厚叠加→顶/底板二维滤波→非逻辑交点及虚拟控制点计算→迭代终止条件判断”；
迭代12次之后，非逻辑交点为空，触发终止条件，退出迭代，迭代过程如表3所示。
表3
| 迭代次数 | 增加的虚拟控制点 |
| 第1次迭代 | 增加56个虚拟点 |
| 第2次迭代 | 增加37个虚拟点 |
| 第3次迭代 | 增加15个虚拟点 |
| 第4次迭代 | 增加11个虚拟点 |
| 第5次迭代 | 增加7个虚拟点 |
| 第6次迭代 | 增加5个虚拟点 |
| 第7次迭代 | 增加5个虚拟点 |
| 第8次迭代 | 增加5个虚拟点 |
| 第9次迭代 | 增加5个虚拟点 |
| 第10次迭代 | 增加6个虚拟点 |
| 第11次迭代 | 增加4个虚拟点 |
| 第12次迭代 | 增加0个虚拟点 |
七、最终模型
最终迭代得到煤层模型，对比了实际煤层模型与迭代煤层模型精度，对比方式为剖面对比，包括12个剖面：(1)Y＝15；(2)Y＝30；(3)Y＝45；(4)Y＝60；(5)Y＝75；(6)Y＝90；(7)Y＝105；(8)Y＝120；(9)Y＝135；(10)Y＝150；(11)Y＝165；(12)Y＝180。
剖面结果如图8所示，图中虚线为迭代模型剖切面，细实线为实际煤层模型剖切面，粗实线为钻孔轨迹，黑点为穿层点。
对比可知，迭代煤层模型与实际煤层模型吻合度较高，且迭代煤层模型满足煤层厚度和钻孔空间约束。
由此，本发明的优点在于：
1、利用巷道写实、槽波地震勘探煤层厚度反演成果和钻孔轨迹等精度较高的数据，能对不含断层和陷落柱等复杂构造区域的煤层形态进行精确预测，构建煤层模型，迭代得到的煤层模型严格满足上述三种地质数据的空间约束。
2、所需资料少且常见，实现更为简单，该方法只需提供采煤工作面平面图、采准巷道写实图、槽波地震探勘资料和钻孔轨迹就能较为精确地构建出煤层模型，绝大多数矿山都具备上述几种资料，适用更为广泛。
3、输入数据均为常见煤层地质数据，容易获取，且数据精度均较高，实现了整个回采工作面煤层模型较高精度的定量预测，为工作面安全、高效、智能回采提供有力的地质保障。
显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
Claims (9)
1.一种近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于至少包括以下步骤：
步骤一：钻孔属性标记步骤，根据钻孔测井数据确定钻孔穿煤层顶、底板空间点集，并据此标记钻孔的煤孔段和岩孔段；
步骤二：煤层底板插值样本点整理步骤，基于煤层厚度数据，将顶板控制点转化为底板控制点，联合采煤工作面巷道中的底板采样点和近水平孔底板穿层点，得到煤层底板空间插值样本点集；
步骤三：煤层顶/底板建模步骤，采用空间插值方法对采煤工作面煤层底板标高进行插值，得到煤层底板模型，叠合底板模型和煤层厚度模型，得到煤层顶板模型；
步骤四：煤层顶/底板局部尖点滤波步骤，采用二维滤波算法对顶板模型和底板模型进行滤波处理；
步骤五：虚拟顶/底板控制点计算步骤，根据钻孔轨迹与煤层顶底面的空间关系，计算钻孔与顶/底板的非逻辑交点集，进而新增虚拟顶、底板控制点集；
步骤六：迭代终止条件判断步骤，若满足迭代终止条件则输出煤层顶、底板模型，否则循环执行以上步骤；
其中步骤五的所述虚拟顶/底板控制点计算步骤中，钻孔与顶/底板的非逻辑交点集计算步骤为：
对于某条钻孔的第i和i+1个测量点，两者坐标为(xi,yi,zi)和(xi+1,yi+1,zi+1)，两者投影到采煤工作面顶/底板网格曲面上得到投影点A和B，两者平面分别为(xi,yi)和(xi+1,yi+1)；
若投影点A和B落在采煤工作面顶/底板网格点上，则该投影点Z坐标等于该网格点对应的顶/底板标高值；
若投影点A和B落在采煤工作面顶/底板网格内部，则该投影点Z坐标(zA投影点)按照该网格的四个格点Z坐标按照距离反比加权得到，计算公式为：
式中，wk和zk为为投影点所在网格第k个网格点的Z坐标权重和Z坐标，k＝1,2,3,4；
wk按照距离加权给定，具体计算公式为：
式中，li分别为投影点所在网格第i个网格点到投影点的距离，W为中间计算量，
根据计算得到的投影点A(xi,yi,zA投影点)和投影点B(xi,yi,zB投影点)，判断轨迹的第i条线段与煤层顶/底板网格曲面是否存在交点，具体判别公式为：
若(zA投影点-zi)(zB投影点-zi+1)＜0，则存在交点；
若(zA投影点-zi)(zB投影点-zi+1)＞0，则不存在交点；
若判断存在交点，则按照下式计算投影点：
式中，k1和k2分别为投影点A和投影点B的坐标加权权重，计算公式为：
2.如权利要求1所述的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于：步骤一中所述钻孔属性标记步骤具体包括：
采用综合测井仪，对钻孔的空间轨迹及煤岩类型进行测量，测井参数类型包括自然伽马参数、孔中窥视和孔中成像；
对测井数据综合分析，找出钻孔穿煤层顶/底板对应的空间位置，并据穿层点将钻孔划分为煤孔段和岩孔段，具体标记方法为：
式中，Label是指对钻孔的煤孔段和岩孔段打标签。
3.如权利要求1所述的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于：步骤二的所述煤层底板插值样本点整理步骤中，顶板控制点转化为底板控制点的方法为：
转化得到的顶板控制点XY平面坐标(xi,yi)与已知的顶板控制点保持一致，底板坐标计算公式为：
z底＝z顶-d
式中，z顶、z底和d分别为已知顶板控制点Z坐标、转化后底板控制点坐标、该点处的煤层厚度。
4.如权利要求1所述的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于：步骤二中所述煤层底板插值样本点整理步骤，煤层底板空间插值样本点集整理格式为：
。
5.如权利要求1所述的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于：步骤三的所述煤层顶/底板建模步骤中，空间插值算法为克里金插值、光滑离散插值或距离反比插值。
6.如权利要求1所述的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于：步骤三的所述煤层顶/底板建模步骤中，叠合底板模型和煤层厚度模型的步骤为：
设定采煤工作面长度方向和宽度方向的网格划分步长，对底板标高图和煤层厚度图进行网格划分，每一个网格点对于一个底板标高值和煤层厚度值；
将同一网格点上的底板标高值和煤厚相加，得到该网格点对应的顶板标高；
对网格上所有网格点执行上述底板标高和煤厚求和操作，得到煤层顶板标高图，即顶板模型。
7.如权利要求1所述的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于：步骤四的所述煤层顶/底板局部尖点滤波步骤中，二维滤波算法为中值滤波、均值滤波、高斯滤波或双边滤波。
8.如权利要求1所述的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于：步骤五的所述虚拟顶/底板控制点计算步骤中，虚拟顶、底板控制点的确定方法为：
虚拟顶、底板控制点的XY平面坐标(xi,yi)与对应的非逻辑交点保持一致；
对于非逻辑顶板交点，按照下式计算顶板虚拟控制点的Z轴坐标：
对于非逻辑底板交点，按照下式计算顶板虚拟控制点的Z轴坐标：
式中：z’为虚拟控制点Z轴坐标，z为虚拟控制点Z轴坐标，Δz为Z轴坐标调整量。
9.如权利要求1所述的近水平钻孔轨迹约束下采煤工作面煤层迭代建模方法，其特征在于：步骤六的所述迭代终止条件判断步骤中，迭代终止条件可由以下三种条件任意组合得到：
条件1：非逻辑交点集为空，即钻孔空间轨迹完全得到约束；
条件2：迭代次数超过设定值；
条件3：非逻辑钻孔段系数小于设定值，非逻辑钻孔段是指，煤层外的煤孔段及煤层内的岩孔段；
迭代过程中，任何一个判别条件得到满足时，即可退出迭代过程，输出煤层模型。
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