導(dǎo)語：如何才能寫好一篇礦山工程數(shù)字化，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】礦山測量；數(shù)字化技術(shù)；工程圖數(shù)據(jù)庫；底板等高線圖；主工程圖；礦山測量坐標(biāo)

0 引言

一般情況下，若干基礎(chǔ)礦山工程圖組合而成每一個(gè)礦山所使用的礦山工程圖，這些基礎(chǔ)礦山工程圖是構(gòu)成礦山工程圖的基本的要素，基礎(chǔ)礦山工程圖又由底板等高線圖、地形地質(zhì)圖、采掘工程平面圖、井上下對(duì)照?qǐng)D、地質(zhì)剖面圖等組合而成。

1 分類和內(nèi)容排序

就采掘工程平面圖中包括的對(duì)象而言，可分為兩類：一類是煤層底板等高線圖，另一類是采掘工程和實(shí)測工程類圖。兩類礦山工程圖中的內(nèi)容都較多，不同的對(duì)象繪制方法也不同，首先要根據(jù)對(duì)象特點(diǎn)進(jìn)行分類和排序，對(duì)象的排序非常關(guān)鍵，不正確的排序，會(huì)使工作量增加許多。排序的原則是：優(yōu)先排序邊界對(duì)象或截?cái)嗥渌鼘?duì)象的，其次是獨(dú)立對(duì)象和分散對(duì)象，最后繪制各類填充。

①煤層底板等高線圖排序

其內(nèi)容按繪制順序排列為：坐標(biāo)網(wǎng)格，斷層，裙皺，陷落柱，露頭，井田邊界，小煤奮邊界，等高線，煤柱線，剖面線，鉆孔，文本說明，空區(qū)，填充等。

②采掘工程和實(shí)測工程排序

井下采掘工程具有復(fù)雜性，各種工程名稱要用專用術(shù)語描述，其基本的排序按主次如下排列：井筒和井筒注記，巖石大巷，煤層大巷和巷道名稱注記，井底車場，水倉及注記，巖石上山，煤層上山及注記，采區(qū)邊界，回采巷道及注記，分層巷道，回采工作面及編號(hào)，煤倉，各種測點(diǎn)，巷道傾角，煤巖層產(chǎn)狀，井巷實(shí)測斷層，采空區(qū)和回月份，填充等。

2 繪圖環(huán)境的設(shè)定

要在AutoCAD平臺(tái)上數(shù)字化采掘工程平面圖，首先要做的就是對(duì)繪圖環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建，其依據(jù)的就是國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。繪圖環(huán)境的內(nèi)容主要包括，設(shè)置工程圖界線、繪圖單位、坐標(biāo)原點(diǎn)和繪圖比例，建立圖層，設(shè)定線型、線寬、顏色，創(chuàng)建文字等。圖層這種工具主要為AutoCAD系統(tǒng)表達(dá)工程圖，它在工程圖的繪制、顯示、修改甚至輸出中起重要作用，所以，在數(shù)字化采掘工程平面圖的過程中，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)的圖層庫十分必要，圖層庫的創(chuàng)建必須按遵循一定的原則。創(chuàng)建采掘工程平面圖標(biāo)準(zhǔn)圖層庫時(shí)，每一種內(nèi)容應(yīng)獨(dú)立創(chuàng)建一個(gè)圖層，還要依據(jù)國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置對(duì)象的顏色、線型、線寬、高度等特性，且必須設(shè)為“隨層”。一般來說，圖層越多越好，多個(gè)圖層的使用能加快數(shù)字化速度，多個(gè)圖層管理起來相對(duì)簡單。嚴(yán)格禁止在0圖層上繪制對(duì)象，0圖層應(yīng)保留來創(chuàng)建圖塊。值得注意的是，要單獨(dú)為工程圖設(shè)立一個(gè)圖層，這樣，繪制好工程圖后，對(duì)工程圖的顯示、打印控制就比較方便，也可將工程圖刪除。

對(duì)采掘工程平面圖來說，創(chuàng)建兩個(gè)圖層庫相對(duì)較好，這兩個(gè)圖庫就是煤層底板等高線圖層庫和采掘工程、實(shí)測工程圖層庫，兩個(gè)圖層庫各自單獨(dú)存放。

繪圖環(huán)境的設(shè)置方法可用交互式作圖的方法，也可以利用現(xiàn)有的繪圖環(huán)境設(shè)置軟件直接進(jìn)行設(shè)置。采礦地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)圖層庫中相關(guān)圖層庫就可以在圖層庫創(chuàng)建時(shí)直接被調(diào)用。

3 插入和調(diào)整光柵工程圖

就包含的內(nèi)容而言，掘工程平面圖涉及情況較多，大部分涉及的是采掘工程類，所以應(yīng)依具體情況在數(shù)字化此類礦山工程圖時(shí)分別對(duì)待。

對(duì)于新建礦山來說，一般的掘工程量不是很大，從保證圖紙的精度角度考慮，采用光柵工程圖數(shù)字化的方法就沒有必要，可以使用直接繪制的方法，即根據(jù)測量所得的數(shù)據(jù)，直接在煤層底板等高線圖中進(jìn)行繪制。因井下各類工程圖使用了原始的測量數(shù)據(jù)在礦山測量坐標(biāo)系統(tǒng)中直接繪制，所以對(duì)圖與實(shí)際的一致性起了保證作用，這樣也為數(shù)字化圖的使用和填圖奠定了好的基礎(chǔ)和開端。

對(duì)于老礦山，因采掘時(shí)間長，積累下的掘工程和實(shí)測工程數(shù)量上非常多，只有用光柵工程圖數(shù)字化的方法才可保證質(zhì)量。

4 創(chuàng)建礦山測量坐標(biāo)系

首先，將選中工程圖文件中的所有對(duì)象（包括光柵工程圖），使用MOVE命令并以坐標(biāo)網(wǎng)格左下角為基點(diǎn)，移動(dòng)至世界坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0，0），再使用新建UCS命令中的新建原點(diǎn)，將坐標(biāo)網(wǎng)格左下角的坐標(biāo)值負(fù)值移動(dòng)坐標(biāo)原點(diǎn)，打開命令UCS對(duì)話框，將未命名的坐標(biāo)修改為礦山測量坐標(biāo)，確定、關(guān)閉對(duì)話框，保存文件。

在礦山測量坐標(biāo)建好的情況下，對(duì)于鉆孔、高程點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)等需要依實(shí)際坐標(biāo)插入的對(duì)象，可先將礦山測量坐標(biāo)置為當(dāng)前，然后輸入實(shí)際坐標(biāo)值（在命令行或?qū)υ捒蛑校?，這樣，所插入的對(duì)象的位置將與實(shí)際的位置相符了。

采掘工程平面圖數(shù)字化以后，其上的對(duì)象都已被矢量化，但仍要仔細(xì)編輯和修改，其目的就是為了保證內(nèi)容完整和方便以后的管理和使用。

1）按坐標(biāo)網(wǎng)格檢查內(nèi)容；

2）按圖層檢查特性；

3）按整幅圖檢查顯示；

4）按測量臺(tái)帳逐個(gè)檢查帶有屬性數(shù)據(jù)的對(duì)象。

6 參照疊加

采掘工程平面圖數(shù)字化的過程中，分組是最佳的選擇，通常，煤層底板等高線圖上的內(nèi)容為一組，采掘工程和實(shí)測工程為一組，在分組的前提下再管理。實(shí)踐中，部分礦山工程圖不需要全部內(nèi)容，只需要其中一部分，比如井上下對(duì)照?qǐng)D，需要的就只是采掘工程和實(shí)測工程圖的內(nèi)容，而煤層底板等高線圖的內(nèi)容是它所不涉及的。要是把采掘工程和煤層底板等高線的對(duì)象數(shù)字化為一體，需要分離時(shí)就會(huì)很困難，這給以后管理和使用數(shù)字化圖帶來解決的麻煩。

那么，怎樣把煤層底板等高線和采掘工程這兩部分疊加起來，得到需要的掘工程平面圖，這個(gè)問題可利用外部參照來解決。外部參照（也叫外部引用）是指把外部已有的工程圖文件插入到當(dāng)前工程圖文件內(nèi)的方法。外部參照的本質(zhì)是將其它工程圖文件鏈接到需要插入的當(dāng)前工程圖中，實(shí)際上主工程圖文件只保存外部參照工程圖文件的存取路徑和名稱，當(dāng)前工程圖文件的大小不會(huì)明顯增加。

另外，一個(gè)含有外部參照內(nèi)容的工程圖，當(dāng)它被打開時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)入外部參照工程圖的最新版本，則當(dāng)前工程圖就被及時(shí)更新了。外部參照對(duì)于主工程圖而言，是一個(gè)單獨(dú)的對(duì)象，我們可以對(duì)它做常規(guī)編輯處理。

使用外部參照把煤層底板等高線和采掘工程與實(shí)測工程兩個(gè)工程圖文件處理成一個(gè)主工程圖，選擇參照文件是最關(guān)鍵的。因?qū)嶋H生產(chǎn)中，掘工程和實(shí)測工程部分遠(yuǎn)比煤層底板等高線部分更新的頻繁，所以最好以采掘工程和實(shí)測工程部分為插入的參照?qǐng)D，煤層底板等高線部分作為主工程圖文件。這樣，只要打開礦山掘工程平面圖文件，采掘工程和實(shí)測工程部分就自動(dòng)更新而形成最新的礦山采掘工程平面圖。

煤層底板等高線圖和采掘工程與實(shí)測工程圖疊加組合為礦山掘工程平面圖時(shí)，通常會(huì)有些內(nèi)容是重復(fù)的或不需要的，處理這些的內(nèi)容的方法就是把它們所在圖層關(guān)閉或凍結(jié)，這樣就不會(huì)被顯示和打印了。

7 結(jié)束語

總之，數(shù)字化基礎(chǔ)礦山工程圖地位十分重要，它是建立數(shù)字化礦山工程圖資源庫和應(yīng)用系統(tǒng)所必須依賴的基礎(chǔ)，同時(shí)是數(shù)字化礦山的一個(gè)重要的組成部分，這項(xiàng)工作十分復(fù)雜，工作量也大，研發(fā)合理的技術(shù)方案成為必然要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃艷麗.廣西大廠高峰錫礦三維數(shù)字化礦山信息系統(tǒng)的建立及應(yīng)用研究[D]. 昆明理工大學(xué)，2008.

篇2

關(guān)鍵詞：礦山工程，測量技術(shù)，現(xiàn)狀，前景展望

中圖分類號(hào)： TD21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

前言

礦山測量在礦山工程中的應(yīng)用, 已成為礦山建設(shè)和生產(chǎn)時(shí)期的重要一環(huán)，它為礦山開發(fā)建設(shè)和生產(chǎn)管理提供與地理位置有關(guān)的各種綜合性的基礎(chǔ)信息。隨著測繪技術(shù)的迅速發(fā)展，礦山工程測量也在不斷創(chuàng)新和發(fā)展，礦山測量對(duì)礦山工程項(xiàng)目中的安全保證起著重要的作用。

1、我國礦山測量技術(shù)的現(xiàn)狀分析

1.1 隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的利用以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，礦山測量技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，隨之而來的是數(shù)字化測量儀器的廣泛應(yīng)用，最常見的是電子經(jīng)緯儀、全站型儀器、GPS 接收機(jī)和多種地面或巖層移動(dòng)變形監(jiān)測儀器，這些礦山測量技術(shù)在實(shí)際工程中取得了良好的效果，提升了礦山測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。不僅應(yīng)用于地面測量和數(shù)據(jù)采集工作，而且提高了工作教率和成果的精度、改善了工作環(huán)境、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，為開發(fā)和保護(hù)礦產(chǎn)、土地等自然資源、保護(hù)礦區(qū)環(huán)境作出了重要貢獻(xiàn)。隨著礦山測量手段的不斷進(jìn)步以及科技技術(shù)的進(jìn)步，使得礦山測量技術(shù)滲透到了諸多領(lǐng)域，最為突出的是礦山測量學(xué)科在 3S 技術(shù)礦山應(yīng)用、數(shù)字礦山理論與技術(shù)、開采沉陷與防護(hù)、礦體幾何與礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)、礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)環(huán)境重建等領(lǐng)域取得了蓬勃發(fā)展，并且還和工程測繪緊密結(jié)合，取得了輝煌的測量成果。

1.2“3S”技術(shù)（GPS、GIS、RS）在進(jìn)行礦山測量中發(fā)揮著極其重要的作用，它是整個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的核心技術(shù)，代表著測繪學(xué)科的成果，是礦山工程測量的主要測量儀器和關(guān)鍵技術(shù)，經(jīng)過實(shí)踐證明，此項(xiàng)技術(shù)在礦山測量中取得了較大的進(jìn)展，其理論研究也在不

斷得到更新和應(yīng)用。GPS （全球定位系統(tǒng)） 是衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通訊技術(shù)(無線電通訊、衛(wèi)星通訊)相結(jié)合的新技術(shù)，在完成工程測量的時(shí)候能夠起到十分明顯的作用，可以在很大程度上提高工程測量的準(zhǔn)確性和測量效率。最近幾年，GPS 全球定位系統(tǒng)在礦山工程測量中得到了更加廣泛而實(shí)際的應(yīng)用，以其特有的優(yōu)勢為人們提供了各種各樣便捷服務(wù)，提高了信息的獲取效率，節(jié)約了有效的資源利用空間。GPS 系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時(shí)間信息等技術(shù)參數(shù)，這對(duì)礦山工程工作人員來說能夠起到十分重要的作用。其中 GPS 的靜態(tài)功能和動(dòng)態(tài)功能這兩大功能在對(duì)礦山進(jìn)行測量的時(shí)候被應(yīng)用的最為廣泛，CPS 測量的技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在測站之間無需通視、定位精度高、觀測時(shí)問短、提供三維坐標(biāo)幅和操作簡便，這對(duì)礦山測量工程的實(shí)施有著極其重要的意義。

GIS(地理信息系統(tǒng))是以采集、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、管理和應(yīng)用一切與空間地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新和發(fā)展從根本上推動(dòng)了 GIS 技術(shù)的普及和發(fā)展，使其在礦山測量作業(yè)中得到了實(shí)際應(yīng)用。通過地理信息系統(tǒng)在礦山測量工程開發(fā)中的應(yīng)用，能夠在搜集相關(guān)信息的時(shí)候做到更加便捷而準(zhǔn)確，從而節(jié)約了很多時(shí)間，減少了人力以及財(cái)力上的浪費(fèi)。

遙感技術(shù)(RS)是指不與物體直接接觸而獲得該物體信息的技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的工作原理主要是通過光特性來了解該物體。傳統(tǒng)的測繪技術(shù)只局限于測量可見光的物體信息的搜集，而遙感技術(shù)能夠?qū)⒉豢梢姽舛蔚?、遠(yuǎn)程的、地下的信息準(zhǔn)確地反映出來，給測量工程帶來很大的便利，以其獨(dú)特的使用價(jià)值而獲得了較快的發(fā)展。遙感對(duì)地觀測技術(shù)已經(jīng)在礦山工程測量中得到了廣泛的應(yīng)用，而且隨著技術(shù)水平的提高，遙感技術(shù)在空間分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率上都有很大提高，能夠準(zhǔn)確而及時(shí)有效地將地球表面的信息反映出來。

2、礦山測量技術(shù)的發(fā)展趨勢和展望

礦山測量技術(shù)一直都在不斷的取得新的進(jìn)展，目前有很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)構(gòu)建起了更加完善的天地觀測體系，為的就是盡可能多而準(zhǔn)確地獲取更多的資源和信息，提高獲取信息的分辨率，擴(kuò)大獲取信息的區(qū)域，加快獲取信息的頻率。我國目前已經(jīng)做出了相應(yīng)的提高舉措，構(gòu)建了很多綜合信息平臺(tái)，并發(fā)射了很多衛(wèi)星群（通訊衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、全球?qū)Ш蕉ㄎ缓投喾直媛实墓鈱W(xué)、紅外、高光借遙感、全天時(shí)工作的雷達(dá)衛(wèi)星群、謀求衛(wèi)星遙感、航空對(duì)地觀測、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)衛(wèi)星），從而提高信息獲取的準(zhǔn)確度和效率。在進(jìn)行礦山工程測量的時(shí)候，一定要結(jié)合礦山當(dāng)?shù)氐奶攸c(diǎn)來進(jìn)行測量，結(jié)合先進(jìn)的測量技術(shù)并在使用的過程中加以創(chuàng)造性的應(yīng)用，從而取得更加豐富而實(shí)際的測量成果。

2．1 加強(qiáng)礦山測量技術(shù)的規(guī)程管理和人才培養(yǎng)

在進(jìn)行礦山測量的時(shí)候，一定要制定相關(guān)的規(guī)程計(jì)劃來確保測量工作能夠安全而規(guī)范的進(jìn)行，從而減少資源浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率。隨著新科技的不斷應(yīng)用，以及市場信息的不斷變化，礦山測量負(fù)責(zé)人要及時(shí)進(jìn)行資源的更新和維護(hù)。由于測繪高科技是計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、光電技術(shù)等多學(xué)科現(xiàn)代成果的融合．，因而在進(jìn)行測量的時(shí)候，并不是隨便操作就能夠完成的，具有很強(qiáng)的技術(shù)性。高科技領(lǐng)域的測繪人才就要不斷加強(qiáng)自身的專業(yè)素質(zhì)和水平，提高測量的準(zhǔn)確性。而測量人員也應(yīng)該向著綜合性的人才方向發(fā)展，提高自己的綜合素質(zhì)和能力，以適應(yīng)科技不斷進(jìn)步的需求。

2.2 未來礦山測量技術(shù)的趨勢

未來的礦山測量技術(shù)可以趨向于采用高新技術(shù)開拓新的領(lǐng)域。不斷擴(kuò)展礦山測量的涉及領(lǐng)域和學(xué)科范圍，不要局限于測繪學(xué)科內(nèi)，向著生態(tài)學(xué)科以及其他學(xué)科發(fā)展，從而取得更加廣泛而實(shí)際的效果。數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)對(duì)遙感技術(shù)也有著很大的促進(jìn)作用，尤其是激光掃描成像技術(shù)的應(yīng)用給礦山測量工程的實(shí)施和開發(fā)提供了更多的進(jìn)步空間。

結(jié)束語

隨著數(shù)字化測繪技術(shù)的提高, 測繪新技術(shù)的不斷成熟、測繪技術(shù)也在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,現(xiàn)代礦山工程測量必將朝著測量數(shù)字工程化的方向發(fā)展。開展數(shù)字化礦山建設(shè)已成為礦山企業(yè)提升自身競爭實(shí)力和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。在這種時(shí)代背景下，礦山測繪工作者除了具備礦山測量專業(yè)知識(shí)外，還需要具備地質(zhì)、采礦及環(huán)保等學(xué)科的知識(shí)：

（1）全方面掌握測量方面的基本知識(shí)的。如地形圖測繪、礦區(qū)控制測量及 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)、測量誤差及平差、礦山測量及礦圖繪制、大地測量儀器學(xué)、攝影測量等。

（2）掌握地質(zhì)基本理論及礦井地質(zhì)、礦體幾何等知識(shí)，以便研究礦體的形狀、性質(zhì)及斌存規(guī)律和計(jì)算儲(chǔ)量、損失貧化及確定合理的回采率等。

（3）了解遙感與地理信息系統(tǒng)和礦區(qū)土地復(fù)耕知識(shí)，以便對(duì)采礦引起的環(huán)境問題進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)開采沉陷造成的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行綜合治理。在人才培養(yǎng)上，注重加強(qiáng)基礎(chǔ)理論拓寬專業(yè)知識(shí)面，培養(yǎng)開拓型人才。

自 20 世紀(jì) 90 年代后期，在市場經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，利潤最大化成為礦山企業(yè)競相追逐的目標(biāo)?！安珊玫牡V，采成本低的礦”成為普遍現(xiàn)象，在這種背景下，礦山測量在礦山生產(chǎn)中僅充當(dāng)了導(dǎo)線與給向的簡單輔助角色，礦山工程測量人才流失嚴(yán)重，嚴(yán)重削弱了礦山工程測量的技術(shù)力量。為穩(wěn)定礦山測量技術(shù)隊(duì)伍，礦山企業(yè)應(yīng)制定相關(guān)政策，為測量人員提供更為廣闊的技術(shù)平臺(tái)和發(fā)展空間，讓他們發(fā)揮出技術(shù)效益。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】GIS信息系統(tǒng)；機(jī)電一體化；3S技術(shù)；安全監(jiān)控

1.榆樹灣煤礦礦井概況

榆樹灣煤礦隸屬于榆神煤炭有限公司，是榆林市市屬最大，自動(dòng)化、信息化程度最高地方礦井。2012年被授予省級(jí)兩化融合示范企業(yè)。

煤礦井田面積88.9平方公里，資源儲(chǔ)量18.04億噸，可采儲(chǔ)量13億噸，平均煤厚11.62米，為近水平煤層。礦井采用斜井開拓方式，井田煤質(zhì)優(yōu)良，具有特低灰、低-特低硫、特低磷、富油、高發(fā)熱量、熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，是良好的氣化用煤和動(dòng)力用煤。

煤礦采煤方法采用分層覆巖再生頂板大采高綜采，裝備一個(gè)設(shè)備全引進(jìn)綜采工作面和兩個(gè)連采工作面，服務(wù)年限106年。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為初期800萬噸/年。

2.榆樹灣煤礦數(shù)字礦山工程總體目標(biāo)

（1）基于建設(shè)數(shù)字化礦井的理念，利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段，立足高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)，遵循先進(jìn)、實(shí)用可靠、科學(xué)經(jīng)濟(jì)的原則，在榆樹灣煤礦建立礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò)的集成系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的過程控制自動(dòng)化、安全生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化、行政辦公無紙高效化。

（2）提升榆樹灣煤礦安全生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，提高安全裝備及自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的可靠性，可用性，確保生產(chǎn)安全和高產(chǎn)高效，減少井下作業(yè)人數(shù)，提高榆樹灣煤礦礦井安全水平，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭能力。

（3）通過應(yīng)用軟件，在GIS和WebGIS技術(shù)支持下，全面統(tǒng)一煤礦專業(yè)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，集成共享地測數(shù)據(jù)（即采掘工程平面圖），實(shí)現(xiàn)榆樹灣煤礦生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)安全調(diào)度、生產(chǎn)過程控制最優(yōu)化，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障分析。進(jìn)一步建設(shè)無人采掘系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、專家決策系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)，最終將榆樹灣煤礦建設(shè)為在生產(chǎn)管理中基本實(shí)現(xiàn)“生產(chǎn)過程自動(dòng)化”、“安全監(jiān)測數(shù)字化”、“企業(yè)管理信息化”、“信息管理集約化”的數(shù)字化礦井。

3.榆樹灣煤礦數(shù)字礦山工程建設(shè)原則

（1）先進(jìn)性、成熟性

使用先進(jìn)、成熟、實(shí)用和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)，既能滿足當(dāng)前的需求，又能適應(yīng)未來的發(fā)展實(shí)用性，選用的設(shè)備應(yīng)是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的成熟產(chǎn)品。

（2）可靠性

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性是系統(tǒng)具有實(shí)用性的前提，確保能高效、穩(wěn)定適應(yīng)煤礦特殊環(huán)境的連續(xù)工作。

（3）安全性

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)體系的，其安全性將是系統(tǒng)建設(shè)的核心技術(shù)，而用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的要求又相當(dāng)高，因此安全性原則非常重要。監(jiān)控系統(tǒng)中主要有以下幾大安全問題：

1）數(shù)據(jù)的私有性（保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不被侵入者非法獲?。?。

2）授權(quán)（防止非法侵入者在監(jiān)控系統(tǒng)上發(fā)送錯(cuò)誤信息）。

3）訪問控制（控制對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的訪問）。

4）安全措施應(yīng)包括：防病毒、防黑客、防止非法或越權(quán)訪問、傳輸加密、安全策略控制等。

4.榆樹灣煤礦數(shù)字礦山工程系統(tǒng)組成

榆樹灣礦井將建設(shè)成高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化大型煤礦。建設(shè)一個(gè)以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以信息共享為手段，形成集數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)控制、辦公自動(dòng)化、決策支持、多媒體應(yīng)用和Internet服務(wù)于一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)可將企業(yè)的生產(chǎn)過程控制、優(yōu)化、運(yùn)行、計(jì)劃與管理作為一個(gè)整體進(jìn)行控制與管理，提供整體解決方案，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理。提高煤礦的生產(chǎn)運(yùn)行狀況、安全水平、事故災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)以及生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理水平。

（1）煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)：榆樹灣煤礦在礦井前期建設(shè)已經(jīng)完成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，為數(shù)字礦山打好基礎(chǔ)。數(shù)字礦山綜合自動(dòng)化平臺(tái)包括：礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)（地面變電站監(jiān)測子系統(tǒng)、井下變電站監(jiān)測子系統(tǒng)）、綜采工作面監(jiān)控子系統(tǒng)、井下排水泵房監(jiān)控子系統(tǒng)、井下膠帶機(jī)運(yùn)輸控制子系統(tǒng)、主通風(fēng)監(jiān)控子系統(tǒng)、瓦斯抽放站監(jiān)控子系統(tǒng)、井下無軌膠輪車輔運(yùn)信集閉系統(tǒng)、礦井原煤產(chǎn)量監(jiān)測子系統(tǒng)、礦井水處理系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)、鍋爐監(jiān)控子系統(tǒng)、洗煤廠監(jiān)控子系統(tǒng)、生活水處理站監(jiān)控系統(tǒng)、地面生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、地面消防監(jiān)控系統(tǒng)、日用消防泵站監(jiān)控系統(tǒng)等。

（2）煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)：榆樹灣煤礦在礦井前期建設(shè)已經(jīng)完成，數(shù)字礦山建設(shè)將各個(gè)子系統(tǒng)整合到平臺(tái)，包括安全監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)、井下人員管理子系統(tǒng)、束管監(jiān)測子系統(tǒng)等。

（3）視頻監(jiān)控及顯示系統(tǒng)：工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)等。

（4）礦井調(diào)度通信指揮系統(tǒng)：礦井行政通信系統(tǒng)、礦井調(diào)度通信系統(tǒng)、礦井無線通訊系統(tǒng)等。

（5）煤礦信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、礦井綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（地面工業(yè)環(huán)網(wǎng)、井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)）、生產(chǎn)調(diào)度中心與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器群組與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、機(jī)房工程等。

（6）煤礦生產(chǎn)經(jīng)營管理平臺(tái)軟件系統(tǒng)：安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（調(diào)度、機(jī)電、地測、安全及兩化等專業(yè)系統(tǒng)）、OA系統(tǒng)、目標(biāo)經(jīng)營管理信息集成軟件系統(tǒng)、榆樹灣煤礦信息門戶等。

5.系統(tǒng)簡介

如圖1所示，從層次上整個(gè)系統(tǒng)可以劃分為三個(gè)層次：設(shè)備層、信息集成層、管理決策層；包括兩個(gè)支撐系統(tǒng)平臺(tái)：一是以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)；二是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)平臺(tái)。以太網(wǎng)絡(luò)（包括用于企業(yè)管理的普通以太網(wǎng)絡(luò)和用于工業(yè)控制的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)）是所有系統(tǒng)傳輸平臺(tái)；數(shù)據(jù)庫（包括地質(zhì)、測量、采礦、生產(chǎn)等）是所有決策管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)。這兩個(gè)平臺(tái)的先進(jìn)性、高效性、可靠性、安全性就決定了整個(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)性、高效性、可靠性、安全性。

整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)可GIS和WebGIS技術(shù)支持下，全面統(tǒng)一地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，地質(zhì)、測量、采礦、供電、通風(fēng)、安全等專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)管理于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用軟件組件式開發(fā)的方案，基于礦井生產(chǎn)技術(shù)層、管理層以及集團(tuán)管理決策層多層面管理集成開發(fā)安全生產(chǎn)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。真正實(shí)現(xiàn)圍繞地測數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化而達(dá)到生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的共享與交換。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)目標(biāo)主要體現(xiàn)：（1）硬件為基于千兆以太網(wǎng)（包括管理信息網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)）傳輸系統(tǒng)和實(shí)時(shí)可靠的海量數(shù)據(jù)平臺(tái)；（2）軟件為統(tǒng)一架構(gòu)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、集成開發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件兩方面上。就軟件方面而言，地理信息系統(tǒng)平臺(tái)是核心，統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是系統(tǒng)運(yùn)行的血液，專業(yè)應(yīng)用軟件是生產(chǎn)技術(shù)管理的現(xiàn)代化工具，經(jīng)營管理信息系統(tǒng)是領(lǐng)導(dǎo)決策服務(wù)的工具，四部分相互銜接，構(gòu)成示范煤礦整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)軟件內(nèi)容。為此，軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)必須是瀏覽器/服務(wù)器+客戶端/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，即C/S+B/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，即基于WEBGIS的專業(yè)系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全礦井、多管理層面的數(shù)據(jù)共享與交換。

6.關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)

（1）數(shù)據(jù)采集、處理與存儲(chǔ)技術(shù)

數(shù)字礦山工程建設(shè)的關(guān)鍵是地理信息系統(tǒng)，并將面對(duì)的是具有多源、多維、動(dòng)態(tài)、異質(zhì)、異構(gòu)、海量數(shù)據(jù)特點(diǎn)的礦業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程。其數(shù)據(jù)應(yīng)具有無邊無縫的分布式數(shù)據(jù)層結(jié)構(gòu)，能融合地上和地下、歷史和現(xiàn)時(shí)、多源、多比例尺、多分辨率的各種矢量和柵格數(shù)據(jù)。

數(shù)字礦山工程建設(shè)的多數(shù)據(jù)源決定了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的復(fù)雜性，主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)?；谄鋽?shù)據(jù)的復(fù)雜多元化，必須采用合理的技術(shù)組織才能提高海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理效率和質(zhì)量。既可以利用GIS本身的數(shù)據(jù)管理和分析功能，同時(shí)也可以采用Oracle和SQL Server等大型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫管理軟件建立礦山地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，對(duì)復(fù)雜多源礦山信息進(jìn)行有效的、合理的存儲(chǔ)、管理與分析。

數(shù)據(jù)處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山成功應(yīng)用的關(guān)鍵，它主要有地理信息系統(tǒng)技術(shù)、三維可視化技術(shù)和信息提取與決策處理技術(shù)等。在礦山地理信息系統(tǒng)應(yīng)用中，地理信息系統(tǒng)理論與技術(shù)的研究不同于普通GIS，因?yàn)槠胀℅IS處理的空間數(shù)據(jù)主要是指地球表面空間位置為參照的自然、社會(huì)和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)，而礦山地理信息系統(tǒng)需要處理地表以下的不確定數(shù)據(jù)。正是如此，它具有專業(yè)的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系與元數(shù)據(jù)體系。

（2）分布式空間數(shù)據(jù)庫和WebGIS技術(shù)

分布式數(shù)據(jù)庫及分布式處理是數(shù)據(jù)管理的發(fā)展趨勢。礦山各專業(yè)部門可以建立專業(yè)數(shù)據(jù)庫，以發(fā)揮各自在數(shù)據(jù)采集、更新和處理方而的特長，避免集中式系統(tǒng)帶來的管理困難和網(wǎng)絡(luò)擁塞。這些分散計(jì)算機(jī)經(jīng)互連網(wǎng)絡(luò)連接成為多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用分布式計(jì)算技術(shù)和互操作技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源共享。超媒體網(wǎng)絡(luò)GIS（WebGIS）和互操作規(guī)范（OpenGIS）分別是實(shí)現(xiàn)同構(gòu)系統(tǒng)（相同軟件平臺(tái)）和異構(gòu)系統(tǒng)（不同軟件平臺(tái)）分布計(jì)算和互操作的工具。

（3）三維虛擬環(huán)境可視化技術(shù)

礦業(yè)活動(dòng)具有三維空間特征和動(dòng)態(tài)特征，數(shù)字礦山建設(shè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體的實(shí)時(shí)顯示、虛擬井下和地面生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)景的功能?；?DGIS平臺(tái)的真三維礦山數(shù)據(jù)模型是數(shù)字礦山建設(shè)的基礎(chǔ)工作之一，將三維虛擬環(huán)境可視化技術(shù)引入到三維礦體模型，可以實(shí)現(xiàn)三維地形和三維礦體的生成和仿真，有助于更好地理解礦體的空間信息及礦體與地表地形之間的空間位置關(guān)系，提高空間分析功能。

數(shù)字礦山工程建設(shè)涉及到的是地下及地上三維空間的動(dòng)態(tài)變化問題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如能夠?qū)φ麄€(gè)地層環(huán)境及局部地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行多維、多視角、多分辨率顯現(xiàn)，對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變遷能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和時(shí)空模擬，對(duì)井下監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)預(yù)警，對(duì)礦山安全系統(tǒng)能進(jìn)行災(zāi)情模擬（避災(zāi)分析）等，那么整個(gè)礦山地理信息系統(tǒng)將成為一個(gè)布局相當(dāng)合理、結(jié)構(gòu)極其優(yōu)化、安全、高產(chǎn)、高效的良性循環(huán)運(yùn)作系統(tǒng)。其中涉及很多關(guān)鍵技術(shù)，具體如下：

1）碰撞檢測技術(shù)

虛擬環(huán)境漫游是礦山三維可視化應(yīng)用的基本功能之一，它利用高性能的計(jì)算機(jī)創(chuàng)建使觀察者具有身臨其境的沉浸感和良好的人機(jī)交互能力，有助于啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境，進(jìn)而達(dá)到參與者在虛擬環(huán)境中獲取知識(shí)、形成概念的最終目標(biāo)。

為增強(qiáng)真實(shí)感，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行漫游時(shí)，必須進(jìn)行碰撞檢測（Collision Detection）。有了碰撞檢測，才可以避免諸如觀察者飛入地下或者觀察者穿墻而過等不真實(shí)情況的發(fā)生。目前，有多種方法可以實(shí)現(xiàn)碰撞檢測技術(shù)。系統(tǒng)是從觀察者的角度出發(fā)，研究運(yùn)動(dòng)中的觀察者與靜態(tài)的虛擬環(huán)境之間的碰撞檢測算法。

2）三維交互技術(shù)

在礦山三維可視化系統(tǒng)中，三維交互主要包括空間對(duì)象的查詢、虛擬環(huán)境漫游以及空間物體的操作和分析等。其中，空間物體的操作和分析又包括剖面處理和虛擬鉆孔。

3）圖形加速技術(shù)

為加快圖形的繪制和顯示速度，在礦山三維可視化系統(tǒng)中主要研究兩種技術(shù)：一種是拋棄內(nèi)部體元的方法，另外一種是利用OpenGL的顯示列表技術(shù)。

（4）安全生產(chǎn)圖文一體化綜合管理技術(shù)

在引入地理信息技術(shù)（GIS）和辦公自動(dòng)化技術(shù)（OA）手段的基礎(chǔ)上構(gòu)建安全生產(chǎn)圖文一體化管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)榆樹灣煤礦數(shù)字礦山的網(wǎng)絡(luò)管理與應(yīng)用。

安全生產(chǎn)圖文一體化管理系統(tǒng)是一個(gè)以業(yè)務(wù)辦公為主的系統(tǒng)，它除了具有一般的礦井安全生產(chǎn)等專業(yè)業(yè)務(wù)處理功能外，還需要提供大量的查詢功能，并且有些信息需要到互聯(lián)網(wǎng)，包括災(zāi)害預(yù)警分析與應(yīng)用等。

數(shù)字礦山工程建設(shè)是將GIS、MIS與自動(dòng)化系統(tǒng)等一體化管理與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)真正的圖文表格一體化；真正實(shí)現(xiàn)（不是通過兩個(gè)獨(dú)立的窗口互相切換）圖文一體，同時(shí)可以更加靈活地實(shí)現(xiàn)圖數(shù)互訪（在基礎(chǔ)圖形、基礎(chǔ)屬性、設(shè)備參數(shù)互訪），另外安全生產(chǎn)圖文一體化綜合管理中的工作流程引擎技術(shù)也十分關(guān)鍵。

（5）信息集成應(yīng)用技術(shù)

數(shù)字礦山工程必須達(dá)到各類信息高度集成，比如基于采掘工程平面圖的綜合自動(dòng)化集成、安全監(jiān)測監(jiān)控集成以及各類專業(yè)應(yīng)用集成。高度集成的標(biāo)志就是處理信息規(guī)范化、信息采集的及時(shí)性，準(zhǔn)確性與完整性；集成范圍上，集成了所有供應(yīng)鏈上所有環(huán)節(jié)的各類信息；在時(shí)間上，集成了歷史當(dāng)前和未來的信息；管理數(shù)據(jù)來自于統(tǒng)一的信息源，高度共享，并有權(quán)限和安全設(shè)置；管理部門可根據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源進(jìn)行決策，徹底解決“信息孤島”的問題；為此，信息集成應(yīng)用技術(shù)十分關(guān)鍵。

（6）工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)包含多個(gè)產(chǎn)品的多功能系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，主要產(chǎn)品有：工業(yè)級(jí)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)（核心）、隔爆型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、本安型網(wǎng)絡(luò)智能分站、隔爆兼本安型不間斷電源箱等等；可以掛接配套的產(chǎn)品譬如：子系統(tǒng)控制主站、本安兼隔爆攝像機(jī)、子系統(tǒng)監(jiān)測分站、本安型無線接入分站等等。

在礦井特別是井下構(gòu)建基于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的模式，具體實(shí)現(xiàn)方法是將具有國際先進(jìn)水平的工業(yè)型以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)放在隔爆箱體內(nèi)，使其具有能安裝在煤礦井下具有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中使用的功能，將連接其它生產(chǎn)、控制、監(jiān)控設(shè)備的節(jié)點(diǎn)（稱為分站）進(jìn)行改造后使其具有與以太網(wǎng)聯(lián)接的功能。采用智能化的接口設(shè)備，與各種生產(chǎn)、安全監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)I/O遠(yuǎn)程控制。也就是將系統(tǒng)的各種分站中的各種總線式數(shù)據(jù)傳輸接口改為具有TCP/IP協(xié)議功能的網(wǎng)絡(luò)接口，每臺(tái)隔爆型以太網(wǎng)交換機(jī)通過RJ45（RS485）接口或光接囗與一臺(tái)或數(shù)臺(tái)分站相聯(lián)，隔爆型以太網(wǎng)交換通過光纜相互聯(lián)接，與地面核心交換機(jī)組成工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。各種傳感器或其他設(shè)備連接在網(wǎng)絡(luò)的分站上，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的礦井綜合監(jiān)測功能。

在數(shù)字礦山工程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)“管控一體化”的思想，采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合自動(dòng)化、信息、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通訊的新理論和新技術(shù)，利用世界先進(jìn)的自動(dòng)化產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和工業(yè)控制組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件，使礦井在“采、掘、運(yùn)、風(fēng)、水、電、安全”等生產(chǎn)環(huán)節(jié)全面實(shí)現(xiàn)信息化，并將通過安全生產(chǎn)與經(jīng)營管理平臺(tái)及基于WEBGIS軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)、管理的各個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，形成統(tǒng)一、完整的有機(jī)整體。

通過構(gòu)建一個(gè)遍布全礦區(qū)的工業(yè)以太網(wǎng)，使各礦井的信息能夠進(jìn)入控制調(diào)度中心，控制調(diào)度中心的信號(hào)能夠到達(dá)現(xiàn)場設(shè)備。開發(fā)智能全數(shù)字安全監(jiān)控器設(shè)備（簡稱數(shù)字監(jiān)控器），使整個(gè)礦區(qū)的活動(dòng)都處在數(shù)字監(jiān)控器的監(jiān)控保護(hù)之下，并能接入工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。同時(shí)，礦井的現(xiàn)有PLC、數(shù)字監(jiān)控器和終端口的控制執(zhí)行器構(gòu)成礦井的監(jiān)控子網(wǎng)，它以智能全數(shù)字安全監(jiān)控器為核心，監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，支持現(xiàn)場連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行可視化監(jiān)控；各終端口的攝像頭、集中控制室的服務(wù)器和顯示屏以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，構(gòu)成工業(yè)電視視頻監(jiān)控系統(tǒng)，滿足安全監(jiān)控的需要；各礦井通過主干網(wǎng)連接到集中控制室，構(gòu)成完整的礦區(qū)工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視礦井機(jī)電設(shè)備的工作狀況、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的運(yùn)行、遠(yuǎn)程校正控制器參數(shù)，并對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行預(yù)測。進(jìn)而依托統(tǒng)一的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)平臺(tái)和統(tǒng)一的軟件平臺(tái)，把煤礦的各種生產(chǎn)、安全、輔助等各種系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成和集中控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)及各種生產(chǎn)及安全系統(tǒng)的專家決策和數(shù)據(jù)挖掘，從而實(shí)現(xiàn)減人提效。

7.數(shù)字礦山的意義

更為重要的是應(yīng)用了工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)之后，煤礦設(shè)備、生產(chǎn)、安全、人員、管理、銷售的海量信息都能傳送、存儲(chǔ)到調(diào)度中心。目前這些信息不僅僅只用于各自的存儲(chǔ)報(bào)表、繪制歷史曲線或報(bào)警上，并充分發(fā)揮這些信息的作用，使這些信息有所增值，也能找到不同信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而進(jìn)一步提高礦井的生產(chǎn)和安全水平，提高企業(yè)的效益。

從“數(shù)字礦山”的定義和架構(gòu)可以看出“數(shù)字礦山”正是克服了目前煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟等硬件相互脫節(jié)、信息共享程度不高等缺點(diǎn)，可以進(jìn)一步提高礦山的信息化、自動(dòng)化、智能化管理水平。

參考文獻(xiàn)

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篇4

【關(guān)鍵詞】MicroMine礦業(yè)軟件;數(shù)字化礦山;應(yīng)用

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，礦產(chǎn)資源處于急劇消耗的狀態(tài)，為了提升開礦的經(jīng)濟(jì)效益，確保開采礦物資源的安全性，礦山設(shè)計(jì)和管理人員努力改革采礦的技術(shù)，數(shù)字化礦山由此產(chǎn)生。數(shù)字化礦山可以在同一的時(shí)間和空間框架中，對(duì)各類礦山信息進(jìn)行合理組織，實(shí)現(xiàn)礦山資源的有序管理。建設(shè)數(shù)字化礦山主要包括礦山地質(zhì)信息以及選礦、采礦等礦山各個(gè)生產(chǎn)工藝的內(nèi)容，會(huì)最終把所有的應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、部門進(jìn)行企業(yè)級(jí)的集合與共享，創(chuàng)建更加自動(dòng)化、智能化的礦山企業(yè)。數(shù)字化礦山主要有基礎(chǔ)信息化、管理信息化、作業(yè)信息化三個(gè)方面的內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，三維GIS和數(shù)據(jù)庫技術(shù)逐漸成熟，采用三維建模受到人們的認(rèn)可?；谌S可視化技術(shù)的MicroMine軟件可以對(duì)礦山資源進(jìn)行精細(xì)的管理和分析，在礦山開采和管理中得到大力應(yīng)用

一、簡述MicroMine軟件的功能

MicroMine軟件是由澳大利亞MicroMine礦業(yè)軟件郵件公司的一種大型礦業(yè)軟件，該軟件可以對(duì)地表數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、勘測分析地址數(shù)據(jù)等功能，是一套三維交互式軟件系統(tǒng)。MicroMine軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，幫助用戶進(jìn)行地質(zhì)勘探、資源評(píng)估、儲(chǔ)量估算、采礦設(shè)計(jì)等方面。該軟件運(yùn)用最為先進(jìn)的三維引擎技術(shù)，根據(jù)地質(zhì)數(shù)學(xué)、圖形學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等為理論基礎(chǔ)創(chuàng)建一套包括地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)解釋、礦產(chǎn)資源評(píng)估。三維建模等功能的三維礦業(yè)軟件。MicroMine軟件采用模塊化構(gòu)建模式，主要?jiǎng)澐譃楹诵哪K、測量模塊、地勘模塊、資源評(píng)估模塊、線框模塊、采礦模塊、漏填境界優(yōu)化模塊機(jī)制圖模塊類。MicroMine主要進(jìn)行野外數(shù)據(jù)的收集、地下、露天爆破設(shè)計(jì)、三維可視化顯示、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等。

二、MicroMine軟件應(yīng)用在數(shù)字化礦山設(shè)計(jì)中

（一）創(chuàng)建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫

MicroMine可以采用不同的數(shù)據(jù)形式實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息的存儲(chǔ)和管理，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)類型主要分為勘探數(shù)據(jù)和刻槽數(shù)據(jù)兩種。運(yùn)用勘探模塊可以對(duì)勘探的數(shù)據(jù)進(jìn)行編錄、分析等功能，形成的地址數(shù)據(jù)庫可以顯示再去愛三維空間之內(nèi)，也可以把顯示風(fēng)格修改清晰掌握礦山地質(zhì)勘測的成果資料。

（二）建立礦體三維線框模型

線框模型也被稱作實(shí)體模型，該模型可以描述三維空間之內(nèi)物體的幾何狀態(tài)，是判斷礦體。地形、巖層采場通用的一種技術(shù)，作為MicroMine三維模型的基礎(chǔ)。礦體的模型必須創(chuàng)建于地質(zhì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，根據(jù)勘測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中的相關(guān)原則，根據(jù)各個(gè)勘探線的范圍進(jìn)行切剖面，從而生成各個(gè)剖面圖，各個(gè)相鄰剖面之間可以采用多種線框相互連接的辦法進(jìn)行反復(fù)推敲。礦體模型生成之后，可在不同方向進(jìn)行切剖面，生成切剖圖形，方便采用機(jī)構(gòu)布置巷道工程時(shí)進(jìn)行參考。

（三）建立地表DTM模型

創(chuàng)建地表模型可以把目前地形圖內(nèi)所包含的地表測量數(shù)據(jù)導(dǎo)進(jìn)軟件之中，采取相應(yīng)的修改，建立DTM所獲取的地表地物。MicroMine最新版本添加了航拍圖片的導(dǎo)入性能，可以有助于DTM 模型更加接近實(shí)際。

（四）建立空塊模型

MicroMine軟件建立的空塊模型采用了精確、完善的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)插值法，各個(gè)塊的屬性可以進(jìn)行描述或量化，這里的屬性是指礦石的治療、比重等，空塊模塊重要的功能是其可以規(guī)定的區(qū)域內(nèi)及時(shí)生產(chǎn)用戶所需的體積、噸位等方面的情況，隨之展開資源儲(chǔ)量的合理評(píng)估，達(dá)到靈活約束下建立統(tǒng)計(jì)報(bào)告的能力。

（五）地下采礦與露天采礦的設(shè)計(jì)

合理運(yùn)用三維工具完成軟件地下采礦的設(shè)計(jì)，在屏幕上可以進(jìn)行數(shù)字化，有比較強(qiáng)的點(diǎn)、線工具，可以根據(jù)工程的中心線，加之?dāng)嗝嫘螤詈统叽绫阌谏晒こ虒?shí)體。采礦設(shè)計(jì)主要?jiǎng)澐譃殚_礦運(yùn)輸設(shè)計(jì)、開采進(jìn)度編排、爆破設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。MicroMine軟件自帶的露天開采設(shè)計(jì)工具可對(duì)采礦場與堆場進(jìn)行由下向上的交互式設(shè)計(jì)，用戶可以自如的對(duì)道路、臺(tái)階寬度、邊坡坡度等展開參數(shù)設(shè)計(jì)。采礦過程中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)可以隨時(shí)更改，在對(duì)不同區(qū)域的礦坑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，邊坡坡度的大小由地質(zhì)信息決定，MicroMine也有界面優(yōu)化的功能，得出各不相同的露天境界。

三、MicroMine軟件應(yīng)用在數(shù)字化礦山管理中

（一）礦山生產(chǎn)進(jìn)度編排

MicroMine軟件可以解決開采過程中物質(zhì)多樣性、采礦地點(diǎn)多樣性、目標(biāo)多樣性等情況，可以隨時(shí)跟蹤整個(gè)開采過程，依照開采技術(shù)與采掘現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)整，確保礦山安全開采直至完工。

（二）巷道地質(zhì)編錄管理

MicroMine軟件可以創(chuàng)建生產(chǎn)時(shí)期的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，來達(dá)到對(duì)地質(zhì)信息的綜合管理，可以把巷道地質(zhì)編錄中獲取的地質(zhì)信息在軟件中加以整合，有助于描述礦體的分布狀態(tài)，創(chuàng)建出礦石品位分布特征的礦石模型，很好的對(duì)采掘進(jìn)程計(jì)劃加以指導(dǎo)。

（三）確保礦山井巷工程的可視化管理

井巷工程可視化管理對(duì)于礦山的安全生產(chǎn)發(fā)揮著不可替代的作用。MicroMine軟件從設(shè)計(jì)說明中獲取有關(guān)參數(shù)，并根據(jù)地質(zhì)編錄數(shù)據(jù)創(chuàng)建適用于井巷工程實(shí)時(shí)監(jiān)控所需要的數(shù)學(xué)模型，對(duì)礦山井巷運(yùn)輸、開拓等展開全面的管理和監(jiān)控，對(duì)整個(gè)采掘進(jìn)度進(jìn)行指導(dǎo)。

四、MicroMine軟件創(chuàng)建大紅山實(shí)體模型

建立礦體模型是創(chuàng)建整個(gè)模型最主要的部分之一，大紅山銅礦的實(shí)體模型創(chuàng)建步驟為：先在AutoCAD中劃分化圖層，再把已經(jīng)編輯好的各個(gè)剖面圖導(dǎo)入到MicroMine軟件之后走，隨后把平面坐標(biāo)之下的各個(gè)剖面圖采用坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到實(shí)際的位置。在MicroMine軟件中，再次對(duì)各個(gè)剖面的礦體邊界展開圈定及閉合。大紅山需要進(jìn)行圈定的剖面很多，礦體從上到下共有Ic、I3、Ib、I2、Ia、I1、I0共有七個(gè)群如圖1。把各個(gè)礦體邊界線依次調(diào)入在三維軟件中，依照相關(guān)的平面圖根據(jù)礦體的對(duì)應(yīng)連接關(guān)系，把兩個(gè)相鄰剖面連接起來。把那些一側(cè)或兩側(cè)沒有對(duì)應(yīng)連接的剖面礦體，根據(jù)地質(zhì)平面圖的情況進(jìn)行閉合，依次類推，達(dá)到創(chuàng)建全部礦體實(shí)體模型的目的。

圖1 大紅山銅礦7個(gè)礦體邊界線簡圖

五、結(jié)束語

綜上所述，采用MicroMine軟件可以方便、直觀的圈定礦體的三維立體模型，快速完成數(shù)字化礦山的建設(shè)目標(biāo)。MicroMine軟件的應(yīng)用不僅可以實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)字化、信息化、智能化的管理，也可以提升開礦的安全性和生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞：礦建工程測量技術(shù)；工程測量；現(xiàn)狀；趨勢；

中圖分類號(hào)： P2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

工程測量技術(shù)在礦建工程中的應(yīng)用，是礦山資源開發(fā)中的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，不僅在礦山的勘探、建設(shè)、生產(chǎn)、安全等方面是必不可少的，同時(shí)也包括對(duì)工程施工各個(gè)階段施工質(zhì)量的管理工作。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山工程測量技術(shù)不斷將測量與光電電子技術(shù)、GPS（衛(wèi)星空間定位技術(shù)）、計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS（地理信息技術(shù)）和RS（遙感技術(shù)）相結(jié)合，這些技術(shù)發(fā)展很快，使得礦建測量新技術(shù)出現(xiàn)，大大提高了礦建工程質(zhì)量、促進(jìn)礦建業(yè)的快速發(fā)展。

1 礦建工程測量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

地面測量儀器的產(chǎn)生

傳統(tǒng)的礦建工程測量方法有工程控制網(wǎng)布網(wǎng)、地形測量、道路測量和施工測量等，上世紀(jì)八十年代，光電測距儀、精密測距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、電子水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、激光準(zhǔn)直儀、激光掃平儀等各種先進(jìn)的地面測量儀器開始相繼的出現(xiàn)，促進(jìn)了礦建工程測量技術(shù)的不斷發(fā)展，為礦建工程測量技術(shù)的發(fā)展提供了許多先進(jìn)的手段以及技術(shù)，同時(shí)極大地改善了工作環(huán)境、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，為礦建工程測量向現(xiàn)代化、自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，改變了傳統(tǒng)的礦建工程作業(yè)方法，具有自動(dòng)跟蹤和連續(xù)顯示功能的測距儀用于施工放樣測量；傳統(tǒng)方法中的三角網(wǎng)如今已經(jīng)讓三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)以及測距導(dǎo)線網(wǎng)完全替換；電子速測儀為細(xì)部測量提供了理想的儀器；光電測距三角高測量也已經(jīng)代替了三、四等的水準(zhǔn)測量；精密測距儀的應(yīng)用代替了傳統(tǒng)的基線丈量；無需棱鏡這種簡單測距儀實(shí)現(xiàn)了對(duì)難以直接攀登或無法直接到達(dá)測量點(diǎn)的系列測距工作。

礦建測量技術(shù)的進(jìn)步

GPS衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通訊技術(shù)(無線電通訊、衛(wèi)星通訊) 相結(jié)合在測量常規(guī)定位技術(shù)使工程測量發(fā)生了根本性的變化, 生產(chǎn)效率極大提高。隨著GPS定位技術(shù)的不斷改進(jìn)，軟、硬件的不斷完善，長期使用的測角、測距、測水準(zhǔn)為主體的常規(guī)地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的高速度、高精度、費(fèi)用省、操作簡單的GPS 技術(shù)代替。GPS具有測站之間無需通視、定位精度高、觀測時(shí)間短、操作簡便、并能提供三維坐標(biāo)等特點(diǎn)，使得其在礦建測量過程中體現(xiàn)出優(yōu)越性。

地理信息系統(tǒng)（GIS）是將采集、計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、管理和應(yīng)用一切與地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)，在礦建測量中得到了快速發(fā)展，結(jié)合數(shù)字化測繪技術(shù)，使大比例尺測圖技術(shù)向數(shù)字化、信息化發(fā)展。常規(guī)的礦建成圖是一項(xiàng)腦力勞動(dòng)和體力勞動(dòng)結(jié)合的艱苦的野外工作，同時(shí)還有大量的室內(nèi)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長，產(chǎn)品單一，難以適應(yīng)飛速發(fā)展的礦建工程建設(shè)的需要。隨著高新儀器和技術(shù)的出現(xiàn)，如全站儀的應(yīng)用、GEOMAP 系統(tǒng)和電子經(jīng)緯儀，在野外詳細(xì)數(shù)據(jù)采集使用先進(jìn)的應(yīng)用設(shè)備同微機(jī)數(shù)字控制繪圖儀聯(lián)合統(tǒng)一起來，形成了一個(gè)由野外站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理以及圖形編輯與繪圖結(jié)合整體化的科學(xué)自動(dòng)化測圖系統(tǒng)。

遙感技術(shù)（RS）與攝影成像測量技術(shù)也愈來愈廣泛地在礦建測量領(lǐng)域范圍實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，RS不需要與物體直接接觸而獲得物體信息，從物體的光特性上認(rèn)識(shí)物體，達(dá)到了解物體的目的，突破了傳統(tǒng)測量局限，可以清楚的采集到地下信息，配備高質(zhì)量、高精度的攝影測量儀器，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用，使得攝影測量能夠提供完全的、實(shí)時(shí)的三維空間信息。不僅不需要接觸物體，而且減少了外業(yè)工作量，具有測量高效、高精度，成果品種繁多等特點(diǎn)。遙感技術(shù)開展對(duì)地面觀察檢測技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)展, 現(xiàn)已也已經(jīng)很大的程度上應(yīng)用在測量工程?，F(xiàn)在的遙感科技在空間的分辨率以及光譜和時(shí)間分辨率上實(shí)現(xiàn)了大大的提高, 從而可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)、精確地發(fā)現(xiàn)到地球表面發(fā)生的各種變化。

礦建測量技術(shù)的發(fā)展趨勢與展望

進(jìn)入21世紀(jì)以來,發(fā)達(dá)國家和一些發(fā)展中國家紛紛構(gòu)建天地一體化對(duì)地觀測體系,以實(shí)現(xiàn)全球或區(qū)域、全天時(shí)、中、高分辨率的時(shí)空數(shù)字影像數(shù)據(jù)獲取與更新，努力實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字影像的地球(地理)空間信息的大眾化服務(wù)。結(jié)合礦建的特點(diǎn)和需求,將這些技術(shù)方法加以創(chuàng)造性地應(yīng)用,同時(shí)拓展礦建測量學(xué)科新領(lǐng)域。未來礦建測量技術(shù)發(fā)展趨勢為：（1）建立礦建測量技術(shù)應(yīng)用的詳細(xì)規(guī)程制度以及與科技發(fā)展相適應(yīng)的人才教育體系。要保證礦山企業(yè)在生產(chǎn)過程中的安全并且制止礦產(chǎn)資源的不合理浪費(fèi),首先就要開展完善合理的測量技術(shù)規(guī)范以及生產(chǎn)規(guī)程。在近20年中, 礦建測量技術(shù)不斷發(fā)展, 并且采礦以及安全技術(shù)相應(yīng)的得到迅速發(fā)展,由于測繪高科技涉及計(jì)算機(jī)到科學(xué)、信息科學(xué)、光電技術(shù)系列學(xué)科的現(xiàn)代成就的融合, 因此, 需要開展培訓(xùn)掌握多學(xué)科多技術(shù)的綜合性人才, 提高這些工作人員的適應(yīng)能力尤其在測繪高新技術(shù)方面增強(qiáng)開發(fā)、實(shí)施以及應(yīng)變的能力。（2）高新技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不會(huì)停留在已有水平上，必然有更多高新技術(shù)開拓新的領(lǐng)域,更多的先進(jìn)測量技術(shù)將會(huì)與礦建測量技術(shù)相結(jié)合，運(yùn)用高新技術(shù)手段大大降低礦建過程中的勞動(dòng)成本、縮短生產(chǎn)周期。（3）數(shù)字化攝影測量技術(shù)同遙感技術(shù)實(shí)施應(yīng)用方面，近年來應(yīng)為高新科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,目前在數(shù)字?jǐn)z影測量科技領(lǐng)域的科學(xué)應(yīng)用有: 衛(wèi)星遙感技術(shù)的現(xiàn)展與應(yīng)用；機(jī)載3維激光掃描與成像技術(shù)(LIDAR)；GPS-InSAR集成技術(shù)。數(shù)字?jǐn)z影領(lǐng)域涉及的多方面高新科學(xué)技術(shù)也將應(yīng)用在礦建測量中, 當(dāng)然這只是現(xiàn)在一個(gè)發(fā)展趨勢, 還有待進(jìn)行下一步的研究, 以便可以更好的實(shí)施應(yīng)用于此方面。總之,現(xiàn)代的礦山工程測量將不斷的與高科技相結(jié)合, 形成更先進(jìn)的測量技術(shù)。

在科技飛速發(fā)展的未來，礦建測量技術(shù)不會(huì)僅僅局限在人工手動(dòng)測量，測量智能機(jī)器也人將應(yīng)用與多傳感器統(tǒng)一集成系統(tǒng)會(huì)實(shí)現(xiàn)人工智能領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,其應(yīng)用操作范圍也將得到擴(kuò)大,影像、圖像以及數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域的功能進(jìn)一步提升。對(duì)于復(fù)雜的礦建工程系統(tǒng)中，將發(fā)展在知識(shí)化信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上,同大地的測量、地球物理工程以及土木建筑等多學(xué)科相結(jié)合, 解決在工程項(xiàng)目建設(shè)中以及項(xiàng)目實(shí)施期間的安全監(jiān)控、突發(fā)災(zāi)害預(yù)防和環(huán)境管理的各種問題。礦建測量學(xué)科在3S技術(shù)礦山應(yīng)用、數(shù)字礦山理論與技術(shù)、礦體幾何與礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)、開采沉陷與防護(hù)、礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)環(huán)境重建等領(lǐng)域蓬勃發(fā)展,大型化復(fù)雜構(gòu)建建筑、幾何重構(gòu)、設(shè)備實(shí)施的三維測量及質(zhì)量控制, 以及隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)在自動(dòng)化管理流程, 生產(chǎn)實(shí)施過程控制, 產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)與監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息同定位需求愈來愈高, 將促進(jìn)三維化測量技術(shù)迅猛發(fā)展。工程測量會(huì)從三維化的工業(yè)測量、土木工程建筑測量擴(kuò)寬至人體機(jī)構(gòu)科學(xué)測量。多傳感器科技的混合應(yīng)用的測量系統(tǒng)也獲得迅猛進(jìn)步并實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用, 如GPS 接收機(jī)同電子全站儀或測量機(jī)器人集成, 可在大區(qū)域乃至國家范圍內(nèi)進(jìn)行無控制網(wǎng)的各種測量工作。GPS、GIS 技術(shù)將緊密結(jié)合工程項(xiàng)目,在勘測、設(shè)計(jì)、施工管理一體化方面發(fā)揮重大作用。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，礦建工程技術(shù)越來越高科技化、信息化，對(duì)工程項(xiàng)目的測量技術(shù)也將提出很多高要求，這是對(duì)我國工程項(xiàng)目測量技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的嚴(yán)峻考驗(yàn)，同時(shí)也伴隨著很多機(jī)遇與挑戰(zhàn)。隨著GPS 技術(shù)、RS 技術(shù)以及數(shù)字化測量繪制技術(shù)等高新科技術(shù)的發(fā)展，工程項(xiàng)目測量技術(shù)將向著更加科學(xué)和自動(dòng)化的方向發(fā)展，同時(shí)工程項(xiàng)目測量也將在建筑業(yè)內(nèi)得到更為合理廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)我國礦建工程測量技術(shù)的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]葉達(dá)徐，林清貧.礦山工程測量技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].科技信息,2007,(21).

篇6

關(guān)鍵詞：礦山測量；技術(shù)應(yīng)用 ；數(shù)字化

Abstract: The work of mine surveying is indispensable in the mine production and construction, is the basis of mine production and construction work, but also relate to the work safety in mines. With the development of modern science and technology, the inevitable trend of digital construction of mine surveying is development, mine surveying is a key link in the construction of digital mine. This paper in digital measurement technology application in mine surveying is discussed.

Key words: mine surveying; technology; digital

中圖分類號(hào)：P25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：

一、數(shù)字礦山的特點(diǎn)和組成

從數(shù)字礦山的基本定義中我們就可以看出，數(shù)字礦山是一種綜合性很強(qiáng)的應(yīng)用系統(tǒng)，它具備了多種功能特性：數(shù)字礦山是以企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)作為“道路”；將采礦、現(xiàn)實(shí)模擬、科學(xué)計(jì)算與智能化作為“工具”；把采礦過程中的專業(yè)數(shù)據(jù)和應(yīng)用模型作為“載體”；以真實(shí)的三維地學(xué)模擬和采礦資料作“包裝”，以不同地質(zhì)條件下的礦業(yè)開采數(shù)據(jù)和系統(tǒng)更新做“保障”；以礦山為“調(diào)度”。數(shù)字礦山通過將這些環(huán)節(jié)進(jìn)行合理的調(diào)配和整合，從而實(shí)現(xiàn)礦也開采過程中，信息及時(shí)化、自動(dòng)化和礦山開采的高效率。最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)開采和生產(chǎn)過程，在沒有人的干預(yù)下實(shí)現(xiàn)礦業(yè)開采和生產(chǎn)的自動(dòng)化管理。數(shù)字礦山系統(tǒng)是由五個(gè)部分組成，分別是：信息采集系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、功能系統(tǒng)、包裝系統(tǒng)、核心系統(tǒng)。這個(gè)五個(gè)系統(tǒng)在礦山生產(chǎn)和開采的運(yùn)營過程中都有著非常重要的作用。

1.信息采集系統(tǒng)。所謂信息采集系統(tǒng)，是在礦山的開采過程中，將信息資料和具體數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理并存儲(chǔ)起來。信息采集系統(tǒng)又可劃分成為幾個(gè)小系統(tǒng)，比如說對(duì)礦山的測量、勘察、傳輸和記錄這幾個(gè)信息采集子系統(tǒng)。這個(gè)環(huán)節(jié)中重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)信息資料數(shù)據(jù)的數(shù)字化。

2.調(diào)度系統(tǒng)。這里所指的調(diào)度系統(tǒng)是通過拓展建設(shè)和維護(hù)、繪圖與傳輸?shù)纫恍┗竟δ?，?shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)訪問的控制，做好開放端口和生產(chǎn)調(diào)度的協(xié)調(diào)工作，加強(qiáng)管理。

3.功能系統(tǒng)。功能系統(tǒng)作為數(shù)字礦山系統(tǒng)中的重要組成部分，它的主要作用是負(fù)責(zé)為數(shù)字礦山系統(tǒng)提高各種專業(yè)虛擬和分析研究功能，通過對(duì)一些數(shù)據(jù)的分析研究和整理，為數(shù)字礦山系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供一定的理論基礎(chǔ)。

4.包裝系統(tǒng)。在數(shù)字化礦山系統(tǒng)中，包裝系統(tǒng)主要是為其提供專業(yè)的模型工具，并做好不同地理環(huán)境下的礦山資料數(shù)據(jù)和信息資料的篩選功能。

5.核心系統(tǒng)。核心系統(tǒng)主要是在數(shù)字化礦山系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息資料數(shù)據(jù)和各種模具的統(tǒng)一化管理。為企業(yè)管理者作出正確的決策提供正確決策分析和理論依據(jù)。

信息資料數(shù)據(jù)作為數(shù)字礦山系統(tǒng)中的核心，有著十分重要的作用。與礦山息息相關(guān)的地理空間環(huán)境數(shù)據(jù)倉庫和以及屬性數(shù)據(jù)倉庫是數(shù)字礦山系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在這個(gè)基礎(chǔ)之上通過建立相關(guān)的模具倉庫，對(duì)礦業(yè)的開采、生產(chǎn)、和發(fā)展等提供相關(guān)的應(yīng)用模型。比如冒頂預(yù)計(jì)、冒頂計(jì)算、頂板脫離計(jì)算、開采陷落計(jì)算、水位量設(shè)計(jì)、甲烷聚集模型等內(nèi)容。數(shù)據(jù)倉庫中所存儲(chǔ)的所有資料數(shù)據(jù)和模具倉庫中所存放的所有礦業(yè)模型。就是通過被各種“工具”在數(shù)字礦山的“道路”上，輸送的數(shù)字“載體”。所以在實(shí)現(xiàn)礦山測量的數(shù)字化過程中，最主要的就是建立一個(gè)全面的地理環(huán)境信息系統(tǒng)和地理空間劃分應(yīng)用系統(tǒng)。

二、礦山數(shù)字化測量技術(shù)

1.礦山測量任務(wù)

礦山測量因具有一定的的特殊性和多學(xué)科交叉性,曾單獨(dú)為一個(gè)專業(yè),它的發(fā)展和進(jìn)步與三個(gè)方面密切相關(guān)：一是采礦技術(shù)和礦業(yè)工程的發(fā)展及要求；二是測繪科學(xué)技術(shù)與儀器設(shè)備的發(fā)展；三是其它學(xué)科的發(fā)展與影響。礦山測量工作者擔(dān)負(fù)著礦山地面和地下三維空間的測量、定位與制圖，礦體幾何，儲(chǔ)量管理及開采監(jiān)督，開采沉陷觀測及開采損害防護(hù)等任務(wù)。近十多年來,資源、環(huán)境、災(zāi)害和人口問題成為人類社會(huì)發(fā)展的四個(gè)重大問題。國內(nèi)外資料表明,礦山測量工作者在礦區(qū)和工礦城市環(huán)境的動(dòng)態(tài)綜合監(jiān)測,環(huán)境評(píng)價(jià),及礦區(qū)環(huán)境信息管理,礦區(qū)開采信息管理系統(tǒng),開采沉陷區(qū)綜合治理等方面做了大量的工作,起到了重要作用。

目前以3S為主導(dǎo)的空間信息技術(shù)將逐漸應(yīng)用于礦山測量及礦山建設(shè)與生產(chǎn)中,對(duì)現(xiàn)代化采礦工業(yè)起到優(yōu)質(zhì)高效服務(wù)和輔助決策的作用。現(xiàn)代礦山測量的主要任務(wù)可概括為:在礦山勘測、設(shè)計(jì)、開發(fā)和生產(chǎn)運(yùn)營階段,對(duì)礦區(qū)地面和地下空間資源(以礦產(chǎn)資源和土地資源為主)和環(huán)境信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理、顯示、分析、利用,為合理有效的開發(fā)資源、保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境、治理環(huán)境服務(wù),為工礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

2、主要研究內(nèi)容與目標(biāo)

在數(shù)字礦山建設(shè)中,就礦山測量而言,除常規(guī)的礦井建設(shè)、生產(chǎn)中的測量任務(wù)之外,應(yīng)特別重視以下的研究:礦圖數(shù)字化與數(shù)字化成圖—自動(dòng)化礦山地學(xué)信息采集系統(tǒng);礦山開采環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)與治理—礦山開采環(huán)境四維動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng);GIS和GPS(全球定位系統(tǒng))結(jié)合及其在礦山開采環(huán)境監(jiān)測與治理中的應(yīng)用—礦山開采環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng);礦山環(huán)境信息系統(tǒng)的質(zhì)量模型及其精度不確定性處理—礦山開采環(huán)境信息系統(tǒng)的誤差分析系統(tǒng)。

（1）礦圖數(shù)字化和數(shù)字化成圖—自動(dòng)化礦山地學(xué)信息系統(tǒng)

礦圖數(shù)字化和數(shù)字化成圖將成為礦山GIS數(shù)據(jù)采集的基本手段。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化是降低礦山GIS成本的重要途徑。綜合利用不同的數(shù)據(jù)源(井上下測量、數(shù)字化礦圖、地勘信息、航測遙感信息等)、建立適合礦山各類應(yīng)用的基礎(chǔ)地理空間信息數(shù)據(jù)庫及分層信息(包括設(shè)備位置及屬性信息),建立好礦山地學(xué)信息系統(tǒng)。同時(shí)注重模式識(shí)別和專家系統(tǒng)理論。研究的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)礦圖數(shù)據(jù)采集、識(shí)別和處理的自動(dòng)化。

1)三維可視化技術(shù)

三維可視化技術(shù)是對(duì)礦山數(shù)據(jù)建立模型并進(jìn)行立體化描繪的技術(shù)手段,它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可視的形象,具體能夠表現(xiàn)礦體的空間位置、地形形態(tài)、礦井上下的操作演示,形象直觀,能夠增強(qiáng)工作人員的理解,增強(qiáng)開發(fā)過程中的精確度,并且能夠增強(qiáng)礦山工作的安全性。實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常使用3DMAX和Maya設(shè)計(jì)軟件。首先,要建立模型。就是通過軟件中的點(diǎn)、線、面的合理配合與調(diào)度,根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),建立礦體的數(shù)字化模型,能夠展現(xiàn)礦體的位置與形狀,模擬開發(fā)工作的具體細(xì)節(jié)。其次要對(duì)模型貼材質(zhì)。通過第一步的建模,我們大致可以了解礦體的宏觀形象,而貼材質(zhì)就是要根據(jù)實(shí)際地行情況賦予模型具體的屬性特征,像顏色、光澤、光滑度以及反射效果等等,通過這一步將大大增加模型的真實(shí)性。第三,進(jìn)行渲染,主要就是給模型加上光照。模擬實(shí)際情況,合理安排光源的位置與光的強(qiáng)弱,將模擬的畫面渲染出來。第四,制作動(dòng)畫。就是根據(jù)DV拍攝的實(shí)際情況,模擬動(dòng)畫場景,將靜止的物體動(dòng)態(tài)化。這一步可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作場景的動(dòng)畫模擬,監(jiān)測可操作性,規(guī)避不必要的風(fēng)險(xiǎn)。

2)數(shù)字化資料處理技術(shù)

在礦山測量工作中的數(shù)據(jù)處理,主要是指對(duì)數(shù)字、圖形、以及文字和表格的處理,包括采集、處理及存儲(chǔ)。在實(shí)際工作中主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理,制作電子化表格,并進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。在這個(gè)過程中要運(yùn)用到專業(yè)化的數(shù)字處理軟件,像VB等,這樣能夠有效建立數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫,并能夠增強(qiáng)數(shù)字共享性及以維護(hù)性和易保存性。

(2)礦山開采環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)與治理—礦山開采環(huán)境四維動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)

礦山開采環(huán)境綜合評(píng)價(jià)與治理不僅包括傳統(tǒng)的開采沉陷預(yù)測與安全開采方案評(píng)估,礦區(qū)塌陷區(qū)綜合治理與動(dòng)態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、礦區(qū)土地管理與區(qū)域規(guī)劃等內(nèi)容,更重要的是采用GIS技術(shù)手段。針對(duì)礦山開采空間狀態(tài)是隨時(shí)間和生產(chǎn)發(fā)展而變化的特點(diǎn),在現(xiàn)有GIS數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上,研究適用于礦山開采環(huán)境的空間和時(shí)間綜合四維數(shù)據(jù)模型,建立有效的礦山地理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到如下目標(biāo):

1)實(shí)現(xiàn)各類地質(zhì)采礦條件下開采沉陷的四維動(dòng)態(tài)模擬,為礦山開采沉陷的綜合治理(建筑物保護(hù)、安全開采方案、保護(hù)煤柱設(shè)計(jì),采動(dòng)滑坡治理等)提供依據(jù)。

2)實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生產(chǎn)管理的動(dòng)態(tài)模擬,為主管部門提供決策咨詢。

3)實(shí)現(xiàn)礦區(qū)土地資源(地面覆蓋物、地下管道工程、塌陷區(qū)生態(tài)復(fù)墾)自動(dòng)化管理,為礦區(qū)開采環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)與治理提供依據(jù)。

(3)GPS和GIS結(jié)合及其在礦山開采環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用—礦山開采環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng).GPS定位技術(shù)是美國自70年代初期開始研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。目前,我國已開始應(yīng)用GPS定位技術(shù)。對(duì)于礦山開采環(huán)境研究而言,主要是采用GPS定位技術(shù)采集地面動(dòng)態(tài)坐標(biāo)數(shù)據(jù),并采用GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和空間分析,從而獲得所需信息。最終達(dá)到直接采用GPS技術(shù)對(duì)GIS作實(shí)時(shí)更新,建立礦山開采環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。

三、結(jié)束語

礦山測量工作是礦山生產(chǎn)建設(shè)的基礎(chǔ)性工作。一直以來在礦山測量時(shí)都沿用傳統(tǒng)的手工計(jì)算和繪圖方法,但是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的方法顯然已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代的變化,一味的固守反而會(huì)阻礙礦山測量工作的發(fā)展,因此加大數(shù)字化技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用是必然趨勢。

參考文獻(xiàn)：

篇7

全國正在規(guī)劃建設(shè)的13處大型煤炭基地,其中西部地區(qū)占7個(gè),西北地區(qū)占5個(gè)。目前西部地區(qū)礦業(yè)工程專業(yè)的畢業(yè)生需求量較大,從近3a采礦工程等專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率高達(dá)90%以上就能說明這一點(diǎn)。所以必須針對(duì)西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)等實(shí)際情況,提高西部礦業(yè)工程大學(xué)生的綜合素質(zhì)、科研及創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)。在這種意義上稱之為“基于西部情結(jié)的綜合素質(zhì)”,也就是說西部的人才培養(yǎng)體系主要依靠西部人來支撐與建設(shè)。

1特色及優(yōu)勢分析

根據(jù)調(diào)研資料分析[4~6],結(jié)合我校西部礦業(yè)這一特色與優(yōu)勢學(xué)科的實(shí)際情況,對(duì)國內(nèi)外目前礦業(yè)工程力學(xué)課程體系與實(shí)驗(yàn)示范(基地)構(gòu)建的模式及特色進(jìn)行全面分析,其主要包括以下幾大優(yōu)勢。

1)國際優(yōu)勢及特色。在國外,采礦專業(yè),目前只有美國的西弗吉尼亞大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、賓尼法尼亞州立大學(xué)、印度礦業(yè)學(xué)院、英國諾丁漢大學(xué)、澳大利亞的新南威爾士大學(xué)等還保留有采礦專業(yè),波蘭的礦業(yè)領(lǐng)域人才培養(yǎng)也已經(jīng)萎縮。在國內(nèi),只有我校擁有西部惟一的礦業(yè)工程一級(jí)學(xué)科,而中國礦業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、山東科技大學(xué)、重慶大學(xué)雖然還開設(shè)有礦業(yè)類基礎(chǔ)工程專業(yè)的課程,但畢業(yè)生所服務(wù)的地區(qū)很少涉及西部礦區(qū)。

2)項(xiàng)目構(gòu)建優(yōu)勢。2000年山東科技大學(xué)獲得的教育部教改項(xiàng)目“礦業(yè)類專業(yè)課程體系整體優(yōu)化與實(shí)踐”屬于“世行”貸款21世紀(jì)初高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目,并于2002-12-17在西安交通大學(xué)由教育部召開的高等理工科教育教學(xué)改革交流會(huì)上進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)交流交流,獲得好評(píng)與認(rèn)可。但是針對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與示范建設(shè),涉及西部礦山工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革卻是鳳毛麟角。

3)地域優(yōu)勢。若僅從工程力學(xué)的角度進(jìn)行教改項(xiàng)目申請(qǐng),在西安乃至全國,我校均不占優(yōu)勢,如果站在西部礦業(yè)工程人才培養(yǎng)的角度來進(jìn)行礦山工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與示范構(gòu)建,我校有獨(dú)特的優(yōu)勢。西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)東部地區(qū)落后,這是不爭的事實(shí)。西部的教育更需要加強(qiáng),貧困地區(qū)必須立足自己的實(shí)際,培養(yǎng)自己的高素質(zhì)精英人才。作為西部地區(qū)的高等教育,尤其是工程基礎(chǔ)類專業(yè)的教育,對(duì)西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要奠基性作用,其教育內(nèi)涵必須拓寬與拓深。隨著國家對(duì)西部大開發(fā)的力度逐漸加大加強(qiáng),西部礦山能源的戰(zhàn)略地位已經(jīng)凸顯,采礦類優(yōu)秀能源科技人才的培養(yǎng)、質(zhì)量提高、需求模式等問題更是亟待研究的重大問題之一。

4)學(xué)科特色優(yōu)勢。我校在礦業(yè)工程領(lǐng)域雖然已形成特色和優(yōu)勢,但還需借鑒國內(nèi)外著名大學(xué)相關(guān)課程設(shè)置與教學(xué)改革的成就和做法,結(jié)合我校礦業(yè)工程類專業(yè)課程與教學(xué)體系的建設(shè)以及畢業(yè)生綜合素質(zhì)拓展進(jìn)行綜合建設(shè),以教學(xué)研究型大學(xué)的定位,爭取建成西部礦山工程力學(xué)教學(xué)與示范基地或平臺(tái),為鞏固我校西部礦業(yè)特色以及夯實(shí)內(nèi)涵奠定基礎(chǔ)。從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)與礦業(yè)工程專業(yè)的課程設(shè)置方面分析,采礦工程專業(yè)學(xué)生的數(shù)學(xué)、力學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)較多,但有關(guān)礦山工程力學(xué)(包括巖石力學(xué)、巖層控制學(xué)、井巷工程、瓦斯動(dòng)力學(xué)以及工程流體力學(xué)等)的教學(xué)與示范建設(shè)還比較薄弱,這一矛盾在近2a從采礦工程與安全工程專業(yè)的研究生招生與教育過程中也凸顯出來。

5)人才需求優(yōu)勢。礦業(yè)工程學(xué)科中涉及到的采礦工程等專業(yè)屬于礦業(yè)工程類基礎(chǔ)性專業(yè),畢業(yè)生在礦山主要從事礦山生產(chǎn)(安全開采與災(zāi)害防治)技術(shù)管理與科學(xué)研究方面的工作,要求基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí),綜合性強(qiáng)。從現(xiàn)場反饋的信息亦如此。在教學(xué)改革中拓寬專業(yè)后需要夯實(shí)工程力學(xué)(礦山巖石力學(xué)與巖層控制)知識(shí)及實(shí)際應(yīng)用能力,尤其是工程現(xiàn)場所需要的工程力學(xué)監(jiān)測方面的儀器儀表相關(guān)配套課程與知識(shí)體系。這樣畢業(yè)生到現(xiàn)場后能立即找到自己的定位,為后期發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2理論教學(xué)平臺(tái)內(nèi)涵構(gòu)建

2.1內(nèi)涵構(gòu)建目標(biāo)與關(guān)鍵

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)組織模式對(duì)高等教育要求的不斷提高,人們更多地傾向采用項(xiàng)目(case)教學(xué)法來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、社會(huì)能力以及其他關(guān)鍵能力。根據(jù)國家教育部門有關(guān)的方針和政策,結(jié)合我校的優(yōu)勢學(xué)科和已經(jīng)取得的一系列優(yōu)秀教學(xué)科研成果情況,要實(shí)現(xiàn)西部礦業(yè)工程力學(xué)理論與工程實(shí)踐的滲透,完成教學(xué)內(nèi)涵的拓展,“基礎(chǔ)厚、專業(yè)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高”的目標(biāo)是理論教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的關(guān)鍵。

1)基礎(chǔ)厚:系統(tǒng)學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等基礎(chǔ)理論與礦山工程力學(xué)(主要包括礦山巖體力學(xué)、巖層控制學(xué)、井巷工程、礦山工程流體力學(xué)等)實(shí)驗(yàn)課程;

2)專業(yè)寬:在系統(tǒng)掌握礦山工程力學(xué)基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐)理論的前提下,拓展對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的深入分析與問題解決;

3)能力強(qiáng):能對(duì)所遇到的工程問題形成正確判斷,提高研究與創(chuàng)新能力;

4)素質(zhì)高:能綜合提出(或解決)現(xiàn)場工程問題的技術(shù)方案和具體運(yùn)作程序,為決策者提供依據(jù)。

2.2關(guān)鍵教學(xué)手段

根據(jù)目前我校的教學(xué)軟硬件建設(shè)環(huán)境,該課程開設(shè)的前提條件是學(xué)生建立在已經(jīng)參加過認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和已經(jīng)建立現(xiàn)場工程感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上。教學(xué)方法主要采用4種:①理論教學(xué);②實(shí)驗(yàn)室觀摩與體驗(yàn)(有條件的情況下,自己親自動(dòng)手開展實(shí)驗(yàn));③進(jìn)行野外巖(土)石的參觀與實(shí)踐;④采用論文(大作業(yè))和考試相結(jié)合的方式進(jìn)行考核。

要有效實(shí)現(xiàn)以上過程,概括地講,Case教學(xué)法是最有效的教學(xué)方法。該方法是由美國著名教育家、伊利諾易大學(xué)教授凱茲博士和加拿大教育家、阿爾伯特大學(xué)教授查理博士共同推創(chuàng)的一種以學(xué)生為本的教學(xué)法。該教學(xué)法在北美高校廣為使用,因效果良好頗受歡迎,是符合構(gòu)建教學(xué)理論、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的科學(xué)的教學(xué)方法。清華大學(xué)等著名高校的教學(xué)研究人員,在構(gòu)建性教學(xué)理論的指導(dǎo)下,結(jié)合我國高校的教學(xué)改革,進(jìn)行了深入研究,取得了重大進(jìn)展。由于礦業(yè)工程力學(xué)專業(yè)及課程的特點(diǎn)和學(xué)生畢業(yè)后所從事工作環(huán)境的特殊性,在力學(xué)課程教學(xué)與實(shí)踐中采用Case教學(xué)法是非常有必要的。

2.3網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)

為了更好地實(shí)現(xiàn)以上教學(xué)手段,需要利用校園網(wǎng)、數(shù)字化和視頻資料輔助進(jìn)行Case教學(xué),其中數(shù)字化格式主要為下列3種(正在進(jìn)行修改素材):①M(fèi)SWord文檔,主要是教案和本書的主要教學(xué)與授課的關(guān)鍵點(diǎn);②MSPowerPoint文檔,主要授課講義;③AdobePDF文檔,為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供圖片等素材。另外,為了及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,反映本課程或?qū)W科的當(dāng)前狀況,摒棄教學(xué)內(nèi)容陳舊等缺陷,采用(最新)科研成果進(jìn)課堂和教學(xué)名師上講臺(tái)等模式,對(duì)豐富課程內(nèi)涵和提高教學(xué)質(zhì)量大有裨益。

3實(shí)驗(yàn)示范教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

創(chuàng)建一流大學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)室,建設(shè)教學(xué)研究型大學(xué)要有完善的本科教學(xué)體系的實(shí)驗(yàn)室條件保障、研究生培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)室條件保障[7,8]。為此,結(jié)合我校的礦業(yè)工程的西部特色,提出整合資源、組建礦山工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)示范教學(xué)的平臺(tái)。

3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

1)構(gòu)建以巖石力學(xué)性質(zhì)伺服試驗(yàn)系統(tǒng)(MTS)為中心的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。以巖石力學(xué)伺服試驗(yàn)系統(tǒng)(MTS)為中心,對(duì)已建巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改造,構(gòu)建巖石(土)力學(xué)行為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行巖層控制和巖土工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)研究。

2)建設(shè)以三維可加載相似模擬系統(tǒng)為中心的物理模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。圍繞“大比例可加載三維實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)”“固-液-氣三相模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”“可變角塊體模擬架”,構(gòu)建物理模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以提高試驗(yàn)測試水平和精度為目標(biāo),使物理模擬向定量化和可重復(fù)性發(fā)展,進(jìn)行巖層運(yùn)移和圍巖災(zāi)變控制理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)與研究。

3)以三維相似模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、固液氣三相模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)和數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為中心,結(jié)合數(shù)值模擬試驗(yàn)系統(tǒng)和邊坡穩(wěn)定性物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),建設(shè)礦區(qū)地表移動(dòng)與環(huán)境災(zāi)變預(yù)測實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)西部特殊賦存條件下礦山開采引發(fā)的邊坡穩(wěn)定基礎(chǔ)理論和控制技術(shù)、采動(dòng)損害主導(dǎo)因素與控制機(jī)理的基礎(chǔ)理論和方法以及礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載能力的基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系進(jìn)行教學(xué)與研究。

篇8

關(guān)鍵詞：礦山測量；高新技術(shù)；重要性

中圖分類號(hào)：TD1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

前言

礦山測量主要是指在礦山建設(shè)以及采礦過程中，為礦山進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)、勘探、運(yùn)營管理、生產(chǎn)等的測繪工作。主要包括了礦區(qū)地形測繪、地面控制網(wǎng)測繪、施工測繪、礦體幾何圖測繪、地表沉降和位移觀測等。因此，礦山測量也為相關(guān)工作者提出了更高的要求，在測量過程中引用高新技術(shù)有效的提高測量的工作效率和成功可靠性具有十分重要的意義。

一、礦山測量技術(shù)取得的成就

礦山測量是以礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)營管理、勘探建設(shè)、礦山報(bào)廢等為基礎(chǔ)實(shí)施測繪的一門交叉性學(xué)科。改革開放以來，隨著我國礦山建設(shè)的不斷增多，對(duì)礦山測量提出了更多的新任務(wù)、新要求以及新課題。因此，礦山測量要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、科學(xué)化；礦山測量數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理要實(shí)現(xiàn)規(guī)格化、自動(dòng)化和數(shù)字化；礦山測量的數(shù)據(jù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)傳播要實(shí)現(xiàn)多樣化、社會(huì)化以及網(wǎng)絡(luò)化。由此，礦山測量開始逐步引入了GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、PS技術(shù)、先進(jìn)地面測量儀器、數(shù)字化測繪技術(shù)等，多種技術(shù)的廣泛使用有力的推動(dòng)了我國礦山測量事業(yè)的發(fā)展；其次，微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)、激光技術(shù)以及測繪科技等的進(jìn)步也為礦山測量提供了新方法和新手段。

二、現(xiàn)代高新技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

（一）GPS技術(shù)在礦山測量的應(yīng)用

GPS技術(shù)也叫做全球衛(wèi)星定位技術(shù)，是上世紀(jì)70年代美國研制出來，并于1994年全面投入使用的，是集海陸空于一體的新一代定位導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著GPS技術(shù)在實(shí)業(yè)中的應(yīng)用逐步廣泛，礦山測量領(lǐng)域也開始積極引入。PTK技術(shù)，即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)就是在GPS技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其可以提供流動(dòng)站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并將精度深入到厘米級(jí)、PTK測量可以不用布置各級(jí)控制點(diǎn)，僅僅依靠一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn)就能夠準(zhǔn)確的、高精度的測定圖根控制點(diǎn)、地物點(diǎn)、地形點(diǎn)、界址點(diǎn)等坐標(biāo)，并利用相應(yīng)的測圖軟件可以在空曠的戶外一次性生成電子地圖。

（二）全站儀在礦山測量中的應(yīng)用

作為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的測繪儀器，全站儀將光學(xué)技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合，并將電子經(jīng)緯儀、測距儀等優(yōu)點(diǎn)集于一身。目前，銷量最大的測繪儀器就是智能化全站儀，其是集合光、磁、機(jī)、電于一身的最新科學(xué)成果，一般以電子手簿、內(nèi)部存儲(chǔ)器或者存儲(chǔ)卡的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，能夠有效的接受外部計(jì)算機(jī)下達(dá)的指令，并利用計(jì)算機(jī)向外部輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)前，國際上相對(duì)比較先進(jìn)的全站儀有POWERSET系列全站儀、SET-5F/5W/6F全站儀等。全站儀兼具了測距儀和經(jīng)緯儀的優(yōu)點(diǎn)，操作十分簡便，數(shù)據(jù)可以通過電子手簿與計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接通訊，一般礦山測量、工程測量、地籍測量、地形測量、井下測量工作等領(lǐng)域都可以使用全站儀。以全站儀為代表的數(shù)字化、智能化儀器將會(huì)成為礦山測量儀器未來發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。

（三）慣性測量系統(tǒng)在礦山測量中的應(yīng)用

慣性測量系統(tǒng)，也叫做ISS系統(tǒng)，是一種集自主式、全天候、機(jī)動(dòng)靈活和快速多能優(yōu)點(diǎn)于一體的導(dǎo)航定位技術(shù)，可以用于礦山測量、工程測量以及大地測量等領(lǐng)域，其利用慣性導(dǎo)航原理來獲取經(jīng)緯度、方位角、高程、垂線偏差、重力異常等數(shù)據(jù)。具體來說，慣性測量系統(tǒng)包括兩大類：捷聯(lián)式系統(tǒng)、平臺(tái)式系統(tǒng)。ISS在測繪領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：第一，管線監(jiān)測、地殼變形、定位、地標(biāo)沉陷監(jiān)測；第二，對(duì)已有控制點(diǎn)的加密、航測控制、檢核等；第三，地球物理研究，重力、地震測量；第四，各種工程和建筑測量；第五；井下定位，地下作業(yè)測量等。就目前發(fā)展形勢來看，實(shí)現(xiàn)ISS與GPS優(yōu)勢組合成為了高精度定位導(dǎo)航的發(fā)展方向之一。兩者的結(jié)合可以同時(shí)確定大地水準(zhǔn)面和三維坐標(biāo)，從而提高定位導(dǎo)航的精度。一般情況下，慣性測量系統(tǒng)在礦山測量中主要應(yīng)用于礦山井下測量，目前該系統(tǒng)在礦山測量中的應(yīng)用并不深入，有待后續(xù)進(jìn)一步的改進(jìn)。

（四）GIS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

地理信息技術(shù)，即GIS技術(shù)，是一個(gè)集空間科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、測繪遙感科學(xué)、管理科學(xué)、環(huán)境科學(xué)于一體的新興學(xué)科。而且，其技術(shù)優(yōu)勢不僅僅只是在于地理數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、分析、管理和三維可視化顯示與成果輸出，還在于預(yù)測預(yù)報(bào)、空間提示等功能。目前GIS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為了一個(gè)比較成熟的技術(shù)科學(xué)，并在地質(zhì)礦產(chǎn)、氣象海洋、農(nóng)林水利、測繪、環(huán)境監(jiān)測、區(qū)域開發(fā)、城市規(guī)劃、國防建設(shè)等方面都發(fā)揮著越來越重要的作用。

（五）RS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

遙感技術(shù)，即RS技術(shù)，由于具備大面積同步觀測、數(shù)據(jù)綜合性、可比性、時(shí)效性以及經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢，得到了眾多領(lǐng)域的認(rèn)可和普及。在現(xiàn)實(shí)操作過程中，各種尺寸的地形圖都可以通過RS技術(shù)來獲取，并為諸如礦山測算、城市基本地形測算等提供了非常便利的手段和方法。

三、礦山測量中使用高新技術(shù)的重要性

上述多種高新技術(shù)應(yīng)用于礦山測量具有十分重要的意義，具體來說，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦山測量需要更加精確化和細(xì)致化，因此，數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)模型的建立、分析和辨識(shí)將成為礦山測量必須具備的基本技術(shù)；第二，在大型礦山工程或者變形觀測數(shù)據(jù)處理過程中，只有發(fā)展以高新技術(shù)為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)，才能夠進(jìn)一步的與地球物理、水文地質(zhì)、大地測算、土木建筑等學(xué)科相結(jié)合，從而進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)測量過程中的安全監(jiān)測，防范災(zāi)害產(chǎn)生，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；第三，高新技術(shù)逐步已經(jīng)擴(kuò)展到了礦山測量的各個(gè)階段、各個(gè)環(huán)節(jié)，其在未來的應(yīng)用范圍將會(huì)得到進(jìn)一步的拓展，影像、數(shù)據(jù)和圖形處理方面的能力也會(huì)進(jìn)一步的增強(qiáng)；第四，GPS和GIS技術(shù)相結(jié)合的工程項(xiàng)目，在礦山勘測、設(shè)計(jì)施工管理等方面都發(fā)揮著十分重要的作用，在未來也會(huì)成為礦山測量的一個(gè)主流方向之一；第五，在礦山測量中使用高新技術(shù)可以減少人員投入，而且在精度和作業(yè)效率方面也都有很大的提高，出錯(cuò)率非常低。而且，在建筑物十分密集的地方，利用PTK測設(shè)圖根控制點(diǎn)配合全站儀進(jìn)行測圖，可以極大程度的提高測圖速度和測圖精度；第六，高新技術(shù)的使用是實(shí)現(xiàn)礦山測量智能化、自動(dòng)化、集成化、數(shù)字化、可視化難得的機(jī)會(huì)。

總結(jié)

礦山測量是一門交叉性學(xué)科，其進(jìn)步和發(fā)展與高新技術(shù)的引用程度密切相關(guān)。以礦業(yè)工程新技術(shù)和相關(guān)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的礦山測量未來需要形成集數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、傳輸、應(yīng)用為一體的自動(dòng)化、智能化技術(shù)系統(tǒng)，并為礦山建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供高端技術(shù)支持。實(shí)踐證明，高新技術(shù)給現(xiàn)代礦山測量帶來了重大技術(shù)手段的變革，方便了礦山測量工作者日常工作，也必將會(huì)為其帶來更大的便利。

參考文獻(xiàn)

[1]康清宣.應(yīng)用高新技術(shù)在礦山測量中的重要性[J].礦業(yè)工程.2012(3).

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論文摘要：目前，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，大量與礦山有關(guān)的信息都必須依托GIS（Geographic Information System）技術(shù)對(duì)礦山數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、處理、分析。GIS作為目前發(fā)展最迅速的高新技術(shù)之一，將其應(yīng)用在礦山，可以大大地推動(dòng)礦山生產(chǎn)經(jīng)營管理的現(xiàn)代化進(jìn)程。因此，構(gòu)建基于GIS的數(shù)字礦山勢在必行。本文從我國數(shù)字礦山的現(xiàn)狀出發(fā)，探討了數(shù)字礦山的功能體系，對(duì)建設(shè)數(shù)字礦山的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，并簡要介紹了北京東方泰坦科技有限公司的Titan（泰坦）空間信息基礎(chǔ)平臺(tái)軟件總體實(shí)施情況。

0 引言

自美國前副總統(tǒng)戈?duì)栍?998年1月在“數(shù)字地球：21世紀(jì)如何認(rèn)識(shí)我們的星球”的演講中首次提出數(shù)字化地球的概念及其框架以來，數(shù)字化的概念和實(shí)踐陸續(xù)出現(xiàn)在各個(gè)具體的產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域中，數(shù)字化信息技術(shù)也越來越深刻地影響著人類社會(huì)的發(fā)展。根據(jù)國家“十五”計(jì)劃對(duì)企業(yè)信息化的要求，要利用信息化帶動(dòng)礦山等傳統(tǒng)企業(yè)的發(fā)展[1]。

GIS(Geographic Information System)是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，是描述、存儲(chǔ)、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學(xué)科。以GIS為平臺(tái)，構(gòu)建數(shù)字礦山DM（Digital Mine）是對(duì)所有與礦山有關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)字化，可以實(shí)現(xiàn)信息處理、檢索、輸出的自動(dòng)化、可視化、與地理關(guān)系的一體化，以便礦山進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、礦產(chǎn)資源預(yù)測和礦山生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)管理等，以達(dá)到充分合理開發(fā)利用資源，謀求礦山開發(fā)的最佳社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的目的。

1 我國礦山信息化現(xiàn)狀分析

近年來，我國礦山行業(yè)的信息化建設(shè)雖然有了較大發(fā)展，但總體狀況仍然很不容樂觀。在礦山勘察、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等信息化領(lǐng)域，與發(fā)達(dá)國家的差距越來越大。我國礦山?jīng)]有把信息資源當(dāng)作礦山的重要戰(zhàn)略資源之一加以統(tǒng)籌開發(fā)與綜合利用，更沒有形成信息資源充足、系統(tǒng)性能穩(wěn)定的礦山信息基礎(chǔ)設(shè)施?？傮w來說存在以下問題：

1.1 礦山信息化總體水平較低

我國是一個(gè)礦業(yè)大國，礦山行業(yè)是勞動(dòng)密集型行業(yè)，信息化程度很低。除了少部分礦山企業(yè)有較先進(jìn)的各種信息管理系統(tǒng)外，大部分礦山尚處于信息管理的初級(jí)階段，沒有很好地利用信息技術(shù)促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，從而導(dǎo)致這個(gè)層次上的礦山企業(yè)沒有較好的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，沒有共享的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)，也就使這類礦山企業(yè)在以信息為主導(dǎo)的知識(shí)經(jīng)濟(jì)面前沒有優(yōu)勢可言[2]。

1.2 大部分企業(yè)只注重硬件投資，忽視了軟件的開發(fā)、管理與應(yīng)用

大部分企業(yè)沒有建立適合企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的礦山基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，缺乏完善的地學(xué)煤礦空間信息系統(tǒng)、儲(chǔ)量資源管理系統(tǒng)及三維地質(zhì)模型系統(tǒng)等，沒有形成一個(gè)完善的礦山軟件體系。

1.3 對(duì)現(xiàn)代信息化認(rèn)識(shí)不足

雖然礦山企業(yè)對(duì)信息化的認(rèn)識(shí)與以往相比有了一定程度的提高，但與國家信息化建設(shè)要求的要利用信息化帶動(dòng)礦山等傳統(tǒng)企業(yè)的發(fā)展尚有較大差距。在信息化項(xiàng)目建設(shè)上，各個(gè)礦山也相差很大，僅有那些效益好、規(guī)模大，市場觀念和現(xiàn)代管理意識(shí)強(qiáng)的大中型礦山企業(yè)對(duì)信息化需求較為強(qiáng)烈[3]。

1.4 信息資源管理不夠完善

目前，已有一部分企業(yè)雖然已經(jīng)開通了企業(yè)內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)，但絕大多數(shù)企業(yè)網(wǎng)站僅僅是網(wǎng)絡(luò)的簡單擴(kuò)充上，并沒有充分利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深層次的信息資源開發(fā)，缺乏共享的、網(wǎng)絡(luò)化的信息資源，不能使企業(yè)內(nèi)部及企業(yè)與客戶之間的進(jìn)行有效地信息溝通，直接影響企業(yè)的生存與發(fā)展。

2 DM的理念及功能體系研究

2.1 DM的涵義

DM是建立在數(shù)字化、信息化、虛擬化和集成化基礎(chǔ)上的，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的管、控一體化系統(tǒng)。它綜合生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、環(huán)境、資源、安全與效益等各種因素，使企業(yè)在實(shí)施綠色采礦的條件下實(shí)現(xiàn)整體協(xié)調(diào)優(yōu)化，以增強(qiáng)礦山企業(yè)在市場中的競爭能力和適應(yīng)能力，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)礦山的高度信息化、自動(dòng)化與高效率。

2.2 DM基本特點(diǎn)

DM具有以下六大特征：

2.2.1 應(yīng)具備完善的企業(yè)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。DM建設(shè)中的各種海量數(shù)據(jù)、模型的管理、應(yīng)用與共享是通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行的，這就需要建立一個(gè)寬帶、高速和雙向的通訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，確保數(shù)據(jù)在礦山企業(yè)內(nèi)外的高速傳輸，以利于礦山產(chǎn)品、經(jīng)營等社會(huì)化信息在網(wǎng)上的快速傳遞，便于礦山信息的公眾共享和產(chǎn)品市場的實(shí)時(shí)運(yùn)作。

2.2.2 具備完整的礦業(yè)信息數(shù)據(jù)庫及礦業(yè)應(yīng)用模型，數(shù)字礦山的核心就是數(shù)據(jù)倉庫。時(shí)空數(shù)據(jù)倉庫、礦業(yè)應(yīng)用模型等核心系統(tǒng)能夠管理著礦山地物的幾何信息、拓?fù)湫畔⒑蛯傩孕畔ⅲ芾碇V山工程、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、決策服務(wù)等重要環(huán)節(jié)，如：礦山開采沉陷設(shè)計(jì)、儲(chǔ)量計(jì)算、瓦斯聚集程度模型等。

2.2.3 真三維地學(xué)模擬(3DGM)、各類數(shù)據(jù)挖掘工具等包裝系統(tǒng)；3DGM和數(shù)據(jù)挖掘?qū)Α皵?shù)據(jù)與模型倉庫”中的海量數(shù)據(jù)與模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)與模型的過濾和重組。

2.2.4 以測量(包括數(shù)字?jǐn)z影測量、GPS、大地測量及井下常規(guī)測量)、地球物理探測、遙感技術(shù)為綜合手段來建立精確、全面的礦山綜合信息數(shù)據(jù)采集與更新系統(tǒng)。

2.2.5 以采礦CAD(MCAD)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、仿真(CS)、科學(xué)計(jì)算(SC)、可視化(VS)、辦公自動(dòng)化等多技術(shù)高度集成[7]。采礦CAD、虛擬現(xiàn)實(shí)、仿真、科學(xué)計(jì)算、可視化等系統(tǒng)，不僅能夠?qū)ΦV山井上的各種作業(yè)條件進(jìn)行3D模擬，而且可以對(duì)井下的地質(zhì)、地層分布情況進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬與虛擬分析，還可以對(duì)即將下井作業(yè)的礦工進(jìn)行虛擬的井下條件培訓(xùn)，提高他們的安全意識(shí)和工作效率。

2.2.6 建立完善的礦山GIS系統(tǒng)。MGIS作為現(xiàn)代礦山信息化辦公與決策的公共平臺(tái)，作為各類礦山軟件集成和各類模型融合的公共載體，在礦山業(yè)務(wù)的全過程中起著決定性作用。面向21世紀(jì)DM的MGIS系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)能為采礦業(yè)提供礦山信息組織管理、采礦模擬、空間分析與可視決策支持的真三維GIS系統(tǒng)[4]。

.3 DM功能體系

2.3.1 礦井測量信息系統(tǒng)

礦區(qū)層面的礦井測量信息系統(tǒng)主要包括各礦測量報(bào)表和各種圖紙的生成與更新，以及礦測資料的網(wǎng)絡(luò)化管理。報(bào)表主要是指掘進(jìn)巷道尺度報(bào)表；各種圖紙包括采掘工程平面圖、井上下對(duì)照?qǐng)D以及井下控制網(wǎng)展點(diǎn)圖等。

2.3.2 礦井水文地質(zhì)信息系統(tǒng)

主要包括：基礎(chǔ)水文地質(zhì)信息管理子系統(tǒng)、礦井涌水量計(jì)算和水害防治子系統(tǒng)、水化學(xué)信息管理子系統(tǒng)、礦區(qū)水資源評(píng)價(jià)與管理子系統(tǒng)等。

2.3.3 煤礦儲(chǔ)量及資源回收信息系統(tǒng)

主要包括：煤層三維空間可視化模型建立、礦井儲(chǔ)量基礎(chǔ)庫、礦井動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量信息子系統(tǒng)、礦井儲(chǔ)量分類統(tǒng)計(jì)報(bào)表的輸出、礦井儲(chǔ)量庫數(shù)據(jù)管理與查詢、礦井儲(chǔ)量資源回收管理子系統(tǒng)等。

2.3.4 礦井生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)測與控制系統(tǒng)

主要包括：綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)?？筛鶕?jù)煤礦的實(shí)際情況，采用有線、無線等多種方式建立各種監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，接入綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)。采集的井上/井下生產(chǎn)數(shù)據(jù)及地面各控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)擬采用工業(yè)以太網(wǎng)前沿傳輸技術(shù)，傳遞到相應(yīng)的中央服務(wù)器或根據(jù)地域劃分的應(yīng)用服務(wù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)地域調(diào)度和集團(tuán)總體管理。

2.3.5 礦井寬帶多功能移動(dòng)通信系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

工作頻率可根據(jù)需要，在4MHz帶寬的范圍內(nèi)任意設(shè)定，多個(gè)信道自動(dòng)掃描、自動(dòng)分配，并在手機(jī)和基站上自動(dòng)顯示；與地面公用有線電話網(wǎng)和無線移動(dòng)電話網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)；手機(jī)和基臺(tái)的發(fā)射功率連續(xù)可調(diào)，滿足各種不同礦井的不同需求，為今后的人員跟蹤、機(jī)車跟蹤、圖像傳輸和井下尋呼系統(tǒng)提供技術(shù)平臺(tái)和傳輸通道。

3 DM建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 DM建設(shè)總體技術(shù)體系

DM的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用涉及GIS、虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、數(shù)據(jù)庫和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等多種高新技術(shù)，集成應(yīng)用是其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。因此，DM建設(shè)將是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要一大批科技工作者和技術(shù)人員不斷努力才能實(shí)現(xiàn)。依據(jù)DM的數(shù)據(jù)流程下圖1列出了從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)共享等層面的DM總體技術(shù)框架。

3.2 以GIS為平臺(tái)的DM建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

基于DM建設(shè)的目標(biāo)和主要內(nèi)容，對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行集成創(chuàng)新，應(yīng)完成以下關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，為不同的礦山企業(yè)做出符合國情、符合企業(yè)實(shí)際的基于GIS的DM建設(shè)技術(shù)方案。

3.2.1 礦山空間數(shù)據(jù)庫管理與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

針對(duì)礦山數(shù)據(jù)信息的復(fù)雜性、海量性、不確定性和動(dòng)態(tài)多源、多精度、多時(shí)相和多尺度性的特點(diǎn)，為統(tǒng)一管理和共享數(shù)據(jù)，必須研究一種新型的空間數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，其中包括礦山數(shù)據(jù)的分類組織、分類編碼、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、高效檢索、快速更新與分布式管理。而為了從礦山海量的空間數(shù)據(jù)庫中快速提取專題信息，發(fā)掘隱含規(guī)律，認(rèn)識(shí)未知現(xiàn)象和進(jìn)行時(shí)空發(fā)展預(yù)測等，必須研究一種高效、智能、符合礦山思維的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。礦山數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是指從海量的礦山數(shù)據(jù)中提取專題信息、發(fā)掘隱含規(guī)律、認(rèn)識(shí)未知現(xiàn)象和進(jìn)行時(shí)空發(fā)展預(yù)測的過程。這些規(guī)律和知識(shí)對(duì)礦山的安全、生產(chǎn)、經(jīng)營與管理能發(fā)揮預(yù)測和指導(dǎo)作用，可以方便未經(jīng)專門培訓(xùn)的用戶和各業(yè)務(wù)部門工作人員共享和使用海量礦山信息。

篇10

關(guān)鍵詞：礦山 地質(zhì)災(zāi)害 危險(xiǎn)評(píng)估 技術(shù)問題 探討

礦山地質(zhì)災(zāi)害會(huì)對(duì)礦山周邊居民的生產(chǎn)生活造成影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致人員傷亡事故的發(fā)生，還會(huì)對(duì)自然資源造成浪費(fèi)，不利于國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。近些年，我國大小礦山地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā)，給國家和人們造成了巨大的損失，嚴(yán)重影響了社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。國家必須要制定出一套切實(shí)可行的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估方案，運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)條件有效降低地質(zhì)災(zāi)害造成的不必要的損失。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估范圍的確定方法

劃定礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估范圍是災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估中的重要環(huán)節(jié)，能為后續(xù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。劃定評(píng)估范圍就必須要以計(jì)劃采礦用地范圍為依據(jù)，由礦區(qū)外緣向外擴(kuò)散一個(gè)特定范圍，當(dāng)遇到特殊的地段時(shí)，可以根據(jù)具體情況，將整個(gè)發(fā)育區(qū)和有可能造成事故的地區(qū)劃分到危險(xiǎn)評(píng)估范圍中。針對(duì)以下幾種情況，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估范圍確定方法也存在差異。

1.1 露天開采礦井的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估范圍

露天開采礦井常見的地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、地陷、地裂、崩塌、瓦斯爆炸和地下透水等，除此之外，還有可能遭受到因露天礦井邊坡失穩(wěn)而引起的一系列二次災(zāi)害。所以，在研究推算露天開采礦井的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估范圍時(shí)，一定要考慮到礦井邊坡穩(wěn)定性的問題，嚴(yán)密地計(jì)算出礦井邊坡的影響范圍，并以此為推導(dǎo)依據(jù)，確定露天開采礦井的災(zāi)害評(píng)估范圍。

1.2 地下開采型礦井的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估范圍

地下開采型的礦井由于深入地下作業(yè)，在開采完成之后很容易形成采空區(qū)，使得礦井上覆巖層出現(xiàn)變形情況，從而引發(fā)一系列的地質(zhì)災(zāi)害。在研究推算危險(xiǎn)范圍的時(shí)候，一定要運(yùn)用專業(yè)的推導(dǎo)公式進(jìn)行運(yùn)算，并結(jié)合實(shí)際情況，周密地考慮到上覆土層的厚度等因素的影響，以此確定下地下開采活動(dòng)形成的地表裂隙范圍。

1.3 特殊地段的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估范圍

當(dāng)勘測活動(dòng)遇到一些特殊的地段，如泥石流高發(fā)地段、地陷區(qū)等，工作人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況和自身的經(jīng)驗(yàn)，將災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估范圍擴(kuò)大到100米之外的安全地帶。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分級(jí)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

2.1 危險(xiǎn)性較大的情況

一般來說，礦區(qū)周邊的溝谷區(qū)、具有發(fā)生滑塌事故的地形條件地帶和土地沙漠化嚴(yán)重地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大。不僅如此，采礦礦層厚度和層數(shù)大小也是影響礦區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的重要條件。當(dāng)采礦礦層厚度超過十米、采礦層數(shù)超過兩層時(shí)，危險(xiǎn)系數(shù)將會(huì)直線上漲，大大增加了礦坑突水事故、瓦斯爆炸事故和礦山自燃事故的發(fā)生幾率，會(huì)對(duì)井下作業(yè)人員的人身安全造成巨大危害。除此之外，該地段還很有可能會(huì)出現(xiàn)泥石流災(zāi)害，對(duì)礦區(qū)周邊的自然環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

2.2 危險(xiǎn)性中等的情況

在礦區(qū)周邊的風(fēng)沙地貌區(qū)、曾經(jīng)出現(xiàn)大面積地陷災(zāi)害或具有輕度水土流失現(xiàn)象的地區(qū)較為容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。這些地區(qū)開采礦層厚度一般大于三米，但采礦層數(shù)僅為一層，上覆基巖和土層的厚度往往超過七十米，較為堅(jiān)固，不易發(fā)生形變。該區(qū)域的居住人口較少、密度較小，居住范圍較廣，人口分布較為分散。而且，這些地區(qū)基本不具備誘發(fā)泥石流的條件，相對(duì)來說較為安全。

2.3 危險(xiǎn)性偏小的情況

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)系數(shù)較小的地區(qū)往往不存在滑塌情況，水土流失情況也較為輕微。這些地區(qū)不僅開采礦層厚度小于三米、采礦層數(shù)只有一層，而且上覆基巖和土層的厚度超過七十米，極不容易對(duì)地表造成裂隙或其他地質(zhì)災(zāi)害，一般不具備泥石流的誘發(fā)條件，基本上不可能出現(xiàn)滑坡泥石流災(zāi)害。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治注意要素

相關(guān)部門進(jìn)行礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作，主要是為了保障礦區(qū)周邊居民的人身財(cái)產(chǎn)安全不受到損害，最大程度上保護(hù)礦區(qū)周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境不受采礦活動(dòng)的影響，迎合了國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，能有效防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

3.1 數(shù)字化礦山的運(yùn)用

數(shù)字化礦山平臺(tái)包含了許多系統(tǒng)（如圖一所示），它可以通過數(shù)據(jù)倉庫集成技術(shù)，建立完備的礦山數(shù)據(jù)資料中心，有效地整合和利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)。除此之外，還能夠借助地質(zhì)測量模型和三維仿真等核心技術(shù)，幫助降低礦井安全生產(chǎn)和管理難度，是一項(xiàng)十分實(shí)用的現(xiàn)代化技術(shù)。

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數(shù)字化礦山是數(shù)字化地球在礦山開發(fā)中的應(yīng)用，通過在礦山范圍內(nèi)建立一個(gè)三維坐標(biāo)主線的方式，將礦山中的主要信息構(gòu)建成一個(gè)專業(yè)的礦山信息模型，幫助工作人員快速精準(zhǔn)地了解礦山中的各種信息。

一般來說，結(jié)合礦山安全監(jiān)測數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠有效為礦業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、安全等提供原庫調(diào)用服務(wù)，能夠?yàn)榈V區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作提供技術(shù)支持，以達(dá)到減少工作人員的負(fù)擔(dān)、推動(dòng)工作進(jìn)度、提高工作效率的目的。

3.2 加強(qiáng)日常生產(chǎn)地質(zhì)管理工作

3.2.1 有效延長礦山壽命

礦產(chǎn)資源是短期內(nèi)的不可再生資源，一座礦山的礦產(chǎn)量有限，要想延長礦山的壽命，就必須要加強(qiáng)地質(zhì)管理工作，擴(kuò)大對(duì)盲礦和新礦床的找尋范圍，運(yùn)用科學(xué)化的技術(shù)手段，提高找礦的準(zhǔn)確度，結(jié)合新的理論和技術(shù)，盡可能地延長礦山的使用壽命，體現(xiàn)科學(xué)發(fā)展觀的重要思想，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。地質(zhì)技術(shù)管理工作還能解決由于礦山復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致零碎小礦體難以開采的問題，極大地提升了小礦體的回采率。

3.2.2 礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)利用

在地質(zhì)管理過程中，必須要采用有力措施、結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)回收率最大化。礦山在開工建設(shè)之前，必須要保證工作人員進(jìn)行實(shí)地考察以獲取健全的地質(zhì)數(shù)據(jù)資料，為后續(xù)評(píng)估工程提供充足的數(shù)據(jù)支持，達(dá)到防治礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的目的。

3.3 工程措施

在具體的防治過程中，應(yīng)該時(shí)刻提高警惕，盡量在災(zāi)害發(fā)生前進(jìn)行有效預(yù)警和防御措施，對(duì)于可以避免的地質(zhì)災(zāi)害盡可能地采取避讓的態(tài)度，如遇到實(shí)在避免不了的地質(zhì)災(zāi)害，則一定要結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，制定出一個(gè)切實(shí)可行的災(zāi)害治理方案，以確保礦山工程的安全、順利運(yùn)行。

地質(zhì)災(zāi)害防治工程的技術(shù)類型主要可以分為三類（如圖二所示）：主動(dòng)型、被動(dòng)型和復(fù)合型。

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4 結(jié)束語

綜上所述，近些年，我國大小礦山地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā)，不僅對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展造成了惡劣影響，也給國家的自然資源和人民的人身財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。國家必須要針對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害問題進(jìn)行危險(xiǎn)評(píng)估工作，以有效降低地質(zhì)災(zāi)害造成的危害，使國家自然資源得到優(yōu)化配置。還應(yīng)該制定出一套切實(shí)可行的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估方案，分三種情況（露天開采礦井、地下開采型礦井和特殊地段）去劃定地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估范圍。可以通過對(duì)礦區(qū)周邊地區(qū)的地形、地貌特點(diǎn)開采礦層厚度和層數(shù)等信息，分析判斷出該地區(qū)出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；還可以通過加強(qiáng)日常地質(zhì)管理工作、使用數(shù)字化礦山平臺(tái)等方式實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工作，盡可能地避免不必要的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

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