矿山工程数字化范文
时间：2023-12-28 17:57:29
导语：如何才能写好一篇矿山工程数字化，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
【关键词】矿山测量；数字化技术；工程图数据库；底板等高线图；主工程图；矿山测量坐标
0 引言
一般情况下，若干基础矿山工程图组合而成每一个矿山所使用的矿山工程图，这些基础矿山工程图是构成矿山工程图的基本的要素，基础矿山工程图又由底板等高线图、地形地质图、采掘工程平面图、井上下对照图、地质剖面图等组合而成。
1 分类和内容排序
就采掘工程平面图中包括的对象而言，可分为两类：一类是煤层底板等高线图，另一类是采掘工程和实测工程类图。两类矿山工程图中的内容都较多，不同的对象绘制方法也不同，首先要根据对象特点进行分类和排序，对象的排序非常关键，不正确的排序，会使工作量增加许多。排序的原则是：优先排序边界对象或截断其它对象的，其次是独立对象和分散对象，最后绘制各类填充。
①煤层底板等高线图排序
其内容按绘制顺序排列为：坐标网格，断层，裙皱，陷落柱，露头，井田边界，小煤奋边界，等高线，煤柱线，剖面线，钻孔，文本说明，空区，填充等。
②采掘工程和实测工程排序
井下采掘工程具有复杂性，各种工程名称要用专用术语描述，其基本的排序按主次如下排列：井筒和井筒注记，岩石大巷，煤层大巷和巷道名称注记，井底车场，水仓及注记，岩石上山，煤层上山及注记，采区边界，回采巷道及注记，分层巷道，回采工作面及编号，煤仓，各种测点，巷道倾角，煤岩层产状，井巷实测断层，采空区和回月份，填充等。
2 绘图环境的设定
要在AutoCAD平台上数字化采掘工程平面图，首先要做的就是对绘图环境进行构建，其依据的就是国家的相关标准。绘图环境的内容主要包括，设置工程图界线、绘图单位、坐标原点和绘图比例，建立图层，设定线型、线宽、颜色，创建文字等。图层这种工具主要为AutoCAD系统表达工程图，它在工程图的绘制、显示、修改甚至输出中起重要作用，所以，在数字化采掘工程平面图的过程中，创建标准的图层库十分必要，图层库的创建必须按遵循一定的原则。创建采掘工程平面图标准图层库时，每一种内容应独立创建一个图层，还要依据国家的相关标准来设置对象的颜色、线型、线宽、高度等特性，且必须设为“随层”。一般来说，图层越多越好，多个图层的使用能加快数字化速度，多个图层管理起来相对简单。严格禁止在0图层上绘制对象，0图层应保留来创建图块。值得注意的是，要单独为工程图设立一个图层，这样，绘制好工程图后，对工程图的显示、打印控制就比较方便，也可将工程图删除。
对采掘工程平面图来说，创建两个图层库相对较好，这两个图库就是煤层底板等高线图层库和采掘工程、实测工程图层库，两个图层库各自单独存放。
绘图环境的设置方法可用交互式作图的方法，也可以利用现有的绘图环境设置软件直接进行设置。采矿地质标准图层库中相关图层库就可以在图层库创建时直接被调用。
3 插入和调整光栅工程图
就包含的内容而言，掘工程平面图涉及情况较多，大部分涉及的是采掘工程类，所以应依具体情况在数字化此类矿山工程图时分别对待。
对于新建矿山来说，一般的掘工程量不是很大，从保证图纸的精度角度考虑，采用光栅工程图数字化的方法就没有必要，可以使用直接绘制的方法，即根据测量所得的数据，直接在煤层底板等高线图中进行绘制。因井下各类工程图使用了原始的测量数据在矿山测量坐标系统中直接绘制，所以对图与实际的一致性起了保证作用，这样也为数字化图的使用和填图奠定了好的基础和开端。
对于老矿山，因采掘时间长，积累下的掘工程和实测工程数量上非常多，只有用光栅工程图数字化的方法才可保证质量。
4 创建矿山测量坐标系
首先，将选中工程图文件中的所有对象（包括光栅工程图），使用MOVE命令并以坐标网格左下角为基点，移动至世界坐标原点（0，0，0），再使用新建UCS命令中的新建原点，将坐标网格左下角的坐标值负值移动坐标原点，打开命令UCS对话框，将未命名的坐标修改为矿山测量坐标，确定、关闭对话框，保存文件。
在矿山测量坐标建好的情况下，对于钻孔、高程点、导线点等需要依实际坐标插入的对象，可先将矿山测量坐标置为当前，然后输入实际坐标值（在命令行或对话框中），这样，所插入的对象的位置将与实际的位置相符了。
采掘工程平面图数字化以后，其上的对象都已被矢量化，但仍要仔细编辑和修改，其目的就是为了保证内容完整和方便以后的管理和使用。
1）按坐标网格检查内容；
2）按图层检查特性；
3）按整幅图检查显示；
4）按测量台帐逐个检查带有属性数据的对象。
6 参照叠加
采掘工程平面图数字化的过程中，分组是最佳的选择，通常，煤层底板等高线图上的内容为一组，采掘工程和实测工程为一组，在分组的前提下再管理。实践中，部分矿山工程图不需要全部内容，只需要其中一部分，比如井上下对照图，需要的就只是采掘工程和实测工程图的内容，而煤层底板等高线图的内容是它所不涉及的。要是把采掘工程和煤层底板等高线的对象数字化为一体，需要分离时就会很困难，这给以后管理和使用数字化图带来解决的麻烦。
那么，怎样把煤层底板等高线和采掘工程这两部分叠加起来，得到需要的掘工程平面图，这个问题可利用外部参照来解决。外部参照（也叫外部引用）是指把外部已有的工程图文件插入到当前工程图文件内的方法。外部参照的本质是将其它工程图文件链接到需要插入的当前工程图中，实际上主工程图文件只保存外部参照工程图文件的存取路径和名称，当前工程图文件的大小不会明显增加。
另外，一个含有外部参照内容的工程图，当它被打开时，系统能自动调入外部参照工程图的最新版本，则当前工程图就被及时更新了。外部参照对于主工程图而言，是一个单独的对象，我们可以对它做常规编辑处理。
使用外部参照把煤层底板等高线和采掘工程与实测工程两个工程图文件处理成一个主工程图，选择参照文件是最关键的。因实际生产中，掘工程和实测工程部分远比煤层底板等高线部分更新的频繁，所以最好以采掘工程和实测工程部分为插入的参照图，煤层底板等高线部分作为主工程图文件。这样，只要打开矿山掘工程平面图文件，采掘工程和实测工程部分就自动更新而形成最新的矿山采掘工程平面图。
煤层底板等高线图和采掘工程与实测工程图叠加组合为矿山掘工程平面图时，通常会有些内容是重复的或不需要的，处理这些的内容的方法就是把它们所在图层关闭或冻结，这样就不会被显示和打印了。
7 结束语
总之，数字化基础矿山工程图地位十分重要，它是建立数字化矿山工程图资源库和应用系统所必须依赖的基础，同时是数字化矿山的一个重要的组成部分，这项工作十分复杂，工作量也大，研发合理的技术方案成为必然要求。
【参考文献】
[1]黄艳丽.广西大厂高峰锡矿三维数字化矿山信息系统的建立及应用研究[D]. 昆明理工大学，2008.
篇2
关键词：矿山工程，测量技术，现状，前景展望
中图分类号： TD21 文献标识码： A 文章编号：
前言
矿山测量在矿山工程中的应用, 已成为矿山建设和生产时期的重要一环，它为矿山开发建设和生产管理提供与地理位置有关的各种综合性的基础信息。随着测绘技术的迅速发展，矿山工程测量也在不断创新和发展，矿山测量对矿山工程项目中的安全保证起着重要的作用。
1、我国矿山测量技术的现状分析
1.1 随着先进科学技术的利用以及计算机网络技术的进步，矿山测量技术也得到了相应的发展，随之而来的是数字化测量仪器的广泛应用，最常见的是电子经纬仪、全站型仪器、GPS 接收机和多种地面或岩层移动变形监测仪器，这些矿山测量技术在实际工程中取得了良好的效果，提升了矿山测量数据的准确性和有效性。不仅应用于地面测量和数据采集工作，而且提高了工作教率和成果的精度、改善了工作环境、减轻了劳动强度，为开发和保护矿产、土地等自然资源、保护矿区环境作出了重要贡献。随着矿山测量手段的不断进步以及科技技术的进步，使得矿山测量技术渗透到了诸多领域，最为突出的是矿山测量学科在 3S 技术矿山应用、数字矿山理论与技术、开采沉陷与防护、矿体几何与矿产经济、矿区土地复垦和生态环境重建等领域取得了蓬勃发展，并且还和工程测绘紧密结合，取得了辉煌的测量成果。
1.2“3S”技术（GPS、GIS、RS）在进行矿山测量中发挥着极其重要的作用，它是整个计算机应用系统的核心技术，代表着测绘学科的成果，是矿山工程测量的主要测量仪器和关键技术，经过实践证明，此项技术在矿山测量中取得了较大的进展，其理论研究也在不
断得到更新和应用。GPS （全球定位系统） 是卫星定位和导航技术与现代通讯技术(无线电通讯、卫星通讯)相结合的新技术，在完成工程测量的时候能够起到十分明显的作用，可以在很大程度上提高工程测量的准确性和测量效率。最近几年，GPS 全球定位系统在矿山工程测量中得到了更加广泛而实际的应用，以其特有的优势为人们提供了各种各样便捷服务，提高了信息的获取效率，节约了有效的资源利用空间。GPS 系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数，这对矿山工程工作人员来说能够起到十分重要的作用。其中 GPS 的静态功能和动态功能这两大功能在对矿山进行测量的时候被应用的最为广泛，CPS 测量的技术特点主要体现在测站之间无需通视、定位精度高、观测时问短、提供三维坐标幅和操作简便，这对矿山测量工程的实施有着极其重要的意义。
GIS(地理信息系统)是以采集、计算、存储、分析、管理和应用一切与空间地理分布有关数据的计算机系统。计算机网络技术的不断更新和发展从根本上推动了 GIS 技术的普及和发展，使其在矿山测量作业中得到了实际应用。通过地理信息系统在矿山测量工程开发中的应用，能够在搜集相关信息的时候做到更加便捷而准确，从而节约了很多时间，减少了人力以及财力上的浪费。
遥感技术(RS)是指不与物体直接接触而获得该物体信息的技术。此项技术的工作原理主要是通过光特性来了解该物体。传统的测绘技术只局限于测量可见光的物体信息的搜集，而遥感技术能够将不可见光段的、远程的、地下的信息准确地反映出来，给测量工程带来很大的便利，以其独特的使用价值而获得了较快的发展。遥感对地观测技术已经在矿山工程测量中得到了广泛的应用，而且随着技术水平的提高，遥感技术在空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率上都有很大提高，能够准确而及时有效地将地球表面的信息反映出来。
2、矿山测量技术的发展趋势和展望
矿山测量技术一直都在不断的取得新的进展，目前有很多发达国家已经构建起了更加完善的天地观测体系，为的就是尽可能多而准确地获取更多的资源和信息，提高获取信息的分辨率，扩大获取信息的区域，加快获取信息的频率。我国目前已经做出了相应的提高举措，构建了很多综合信息平台，并发射了很多卫星群（通讯卫星、气象卫星、全球导航定位和多分辨率的光学、红外、高光借遥感、全天时工作的雷达卫星群、谋求卫星遥感、航空对地观测、卫星导航定位系统与地理信息系统卫星），从而提高信息获取的准确度和效率。在进行矿山工程测量的时候，一定要结合矿山当地的特点来进行测量，结合先进的测量技术并在使用的过程中加以创造性的应用，从而取得更加丰富而实际的测量成果。
2．1 加强矿山测量技术的规程管理和人才培养
在进行矿山测量的时候，一定要制定相关的规程计划来确保测量工作能够安全而规范的进行，从而减少资源浪费，提高生产效率。随着新科技的不断应用，以及市场信息的不断变化，矿山测量负责人要及时进行资源的更新和维护。由于测绘高科技是计算机科学、信息科学、光电技术等多学科现代成果的融合．，因而在进行测量的时候，并不是随便操作就能够完成的，具有很强的技术性。高科技领域的测绘人才就要不断加强自身的专业素质和水平，提高测量的准确性。而测量人员也应该向着综合性的人才方向发展，提高自己的综合素质和能力，以适应科技不断进步的需求。
2.2 未来矿山测量技术的趋势
未来的矿山测量技术可以趋向于采用高新技术开拓新的领域。不断扩展矿山测量的涉及领域和学科范围，不要局限于测绘学科内，向着生态学科以及其他学科发展，从而取得更加广泛而实际的效果。数字摄影测量技术对遥感技术也有着很大的促进作用，尤其是激光扫描成像技术的应用给矿山测量工程的实施和开发提供了更多的进步空间。
结束语
随着数字化测绘技术的提高, 测绘新技术的不断成熟、测绘技术也在各行各业中得到广泛应用,现代矿山工程测量必将朝着测量数字工程化的方向发展。开展数字化矿山建设已成为矿山企业提升自身竞争实力和创造经济效益的重要手段。在这种时代背景下，矿山测绘工作者除了具备矿山测量专业知识外，还需要具备地质、采矿及环保等学科的知识：
（1）全方面掌握测量方面的基本知识的。如地形图测绘、矿区控制测量及 GPS 卫星定位技术、测量误差及平差、矿山测量及矿图绘制、大地测量仪器学、摄影测量等。
（2）掌握地质基本理论及矿井地质、矿体几何等知识，以便研究矿体的形状、性质及斌存规律和计算储量、损失贫化及确定合理的回采率等。
（3）了解遥感与地理信息系统和矿区土地复耕知识，以便对采矿引起的环境问题进行监测，对开采沉陷造成的生态环境问题进行综合治理。在人才培养上，注重加强基础理论拓宽专业知识面，培养开拓型人才。
自 20 世纪 90 年代后期，在市场经济的推动下，利润最大化成为矿山企业竞相追逐的目标。“采好的矿，采成本低的矿”成为普遍现象，在这种背景下，矿山测量在矿山生产中仅充当了导线与给向的简单辅助角色，矿山工程测量人才流失严重，严重削弱了矿山工程测量的技术力量。为稳定矿山测量技术队伍，矿山企业应制定相关政策，为测量人员提供更为广阔的技术平台和发展空间，让他们发挥出技术效益。
参考文献：
篇3
【关键词】GIS信息系统；机电一体化；3S技术；安全监控
1.榆树湾煤矿矿井概况
榆树湾煤矿隶属于榆神煤炭有限公司，是榆林市市属最大，自动化、信息化程度最高地方矿井。2012年被授予省级两化融合示范企业。
煤矿井田面积88.9平方公里，资源储量18.04亿吨，可采储量13亿吨，平均煤厚11.62米，为近水平煤层。矿井采用斜井开拓方式，井田煤质优良，具有特低灰、低-特低硫、特低磷、富油、高发热量、热稳定性好的特点，是良好的气化用煤和动力用煤。
煤矿采煤方法采用分层覆岩再生顶板大采高综采，装备一个设备全引进综采工作面和两个连采工作面，服务年限106年。设计生产能力为初期800万吨/年。
2.榆树湾煤矿数字矿山工程总体目标
（1）基于建设数字化矿井的理念，利用先进的信息技术手段，立足高标准、高起点，遵循先进、实用可靠、科学经济的原则，在榆树湾煤矿建立矿井监测、控制、管理一体化的、基于网络的集成系统，以实现全矿井各生产环节的过程控制自动化、安全生产综合调度指挥和业务运转网络化、行政办公无纸高效化。
（2）提升榆树湾煤矿安全生产的自动化水平，提高安全装备及自动化系统设备的可靠性，可用性，确保生产安全和高产高效，减少井下作业人数，提高榆树湾煤矿矿井安全水平，提高企业经济效益和市场竞争能力。
（3）通过应用软件，在GIS和WebGIS技术支持下，全面统一煤矿专业地理信息系统平台，集成共享地测数据（即采掘工程平面图），实现榆树湾煤矿生产计划、生产安全调度、生产过程控制最优化，并能实现对关键设备的状态监测和故障分析。进一步建设无人采掘系统、ERP系统、专家决策系统、人工智能系统，最终将榆树湾煤矿建设为在生产管理中基本实现“生产过程自动化”、“安全监测数字化”、“企业管理信息化”、“信息管理集约化”的数字化矿井。
3.榆树湾煤矿数字矿山工程建设原则
（1）先进性、成熟性
使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展实用性，选用的设备应是经过实践检验的成熟产品。
（2）可靠性
综合自动化系统的可靠性是系统具有实用性的前提，确保能高效、稳定适应煤矿特殊环境的连续工作。
（3）安全性
综合自动化系统是基于网络体系的，其安全性将是系统建设的核心技术，而用户对网络安全的要求又相当高，因此安全性原则非常重要。监控系统中主要有以下几大安全问题：
1）数据的私有性（保护监控系统的数据不被侵入者非法获取）。
2）授权（防止非法侵入者在监控系统上发送错误信息）。
3）访问控制（控制对网络资源的访问）。
4）安全措施应包括：防病毒、防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。
4.榆树湾煤矿数字矿山工程系统组成
榆树湾矿井将建设成高产高效的现代化大型煤矿。建设一个以计算机网络为基础，以信息共享为手段，形成集数据采集、生产控制、办公自动化、决策支持、多媒体应用和Internet服务于一体的综合自动化系统。系统可将企业的生产过程控制、优化、运行、计划与管理作为一个整体进行控制与管理，提供整体解决方案，以实现企业的优化运行、优化控制与优化管理。提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理水平。
（1）煤矿综合自动化系统：榆树湾煤矿在矿井前期建设已经完成综合自动化系统的建设，为数字矿山打好基础。数字矿山综合自动化平台包括：矿井电力监控系统（地面变电站监测子系统、井下变电站监测子系统）、综采工作面监控子系统、井下排水泵房监控子系统、井下胶带机运输控制子系统、主通风监控子系统、瓦斯抽放站监控子系统、井下无轨胶轮车辅运信集闭系统、矿井原煤产量监测子系统、矿井水处理系统、压风机监控子系统、锅炉监控子系统、洗煤厂监控子系统、生活水处理站监控系统、地面生产监控系统、地面消防监控系统、日用消防泵站监控系统等。
（2）煤矿安全生产监测系统：榆树湾煤矿在矿井前期建设已经完成，数字矿山建设将各个子系统整合到平台，包括安全监测监控子系统、井下人员管理子系统、束管监测子系统等。
（3）视频监控及显示系统：工业电视监视系统、大屏幕显示系统等。
（4）矿井调度通信指挥系统：矿井行政通信系统、矿井调度通信系统、矿井无线通讯系统等。
（5）煤矿信息化网络系统：管理信息网络系统、矿井综合自动化网络系统（地面工业环网、井下工业环网）、生产调度中心与数据中心服务器群组与数据存储系统、网络安全系统、综合布线系统、机房工程等。
（6）煤矿生产经营管理平台软件系统：安全生产管理信息系统（调度、机电、地测、安全及两化等专业系统）、OA系统、目标经营管理信息集成软件系统、榆树湾煤矿信息门户等。
5.系统简介
如图1所示，从层次上整个系统可以划分为三个层次：设备层、信息集成层、管理决策层；包括两个支撑系统平台：一是以太网络系统平台；二是数据库管理系统平台。以太网络（包括用于企业管理的普通以太网络和用于工业控制的工业以太网络）是所有系统传输平台；数据库（包括地质、测量、采矿、生产等）是所有决策管理的基础数据平台。这两个平台的先进性、高效性、可靠性、安全性就决定了整个系统的先进性、高效性、可靠性、安全性。
整个系统的建设可GIS和WebGIS技术支持下，全面统一地理信息系统平台，地质、测量、采矿、供电、通风、安全等专业数据统一存储管理于后台数据库管理系统、实现专业应用软件组件式开发的方案，基于矿井生产技术层、管理层以及集团管理决策层多层面管理集成开发安全生产专业应用系统。真正实现围绕地测数据动态变化而达到生产技术专业应用数据的共享与交换。
系统实现的技术目标主要体现：（1）硬件为基于千兆以太网（包括管理信息网络和工业以太网）传输系统和实时可靠的海量数据平台；（2）软件为统一架构地理信息系统平台与数据存储、集成开发专业应用软件两方面上。就软件方面而言，地理信息系统平台是核心，统一数据存储是系统运行的血液，专业应用软件是生产技术管理的现代化工具，经营管理信息系统是领导决策服务的工具，四部分相互衔接，构成示范煤矿整个应用系统软件内容。为此，软件系统整体架构必须是浏览器/服务器+客户端/服务器体系结构，即C/S+B/S结构为基础，即基于WEBGIS的专业系统，进而实现全矿井、多管理层面的数据共享与交换。
6.关键技术特点
（1）数据采集、处理与存储技术
数字矿山工程建设的关键是地理信息系统，并将面对的是具有多源、多维、动态、异质、异构、海量数据特点的矿业生产经营过程。其数据应具有无边无缝的分布式数据层结构，能融合地上和地下、历史和现时、多源、多比例尺、多分辨率的各种矢量和栅格数据。
数字矿山工程建设的多数据源决定了数据存储的复杂性，主要涉及的关键技术有海量数据存储技术、空间数据库和数据仓库技术。基于其数据的复杂多元化，必须采用合理的技术组织才能提高海量数据的存储、管理效率和质量。既可以利用GIS本身的数据管理和分析功能，同时也可以采用Oracle和SQL Server等大型工业标准数据库管理软件建立矿山地理信息系统的数据中心，对复杂多源矿山信息进行有效的、合理的存储、管理与分析。
数据处理技术是实现数字矿山成功应用的关键，它主要有地理信息系统技术、三维可视化技术和信息提取与决策处理技术等。在矿山地理信息系统应用中，地理信息系统理论与技术的研究不同于普通GIS，因为普通GIS处理的空间数据主要是指地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，而矿山地理信息系统需要处理地表以下的不确定数据。正是如此，它具有专业的数据模型与数据结构以及相应的数据标准化体系与元数据体系。
（2）分布式空间数据库和WebGIS技术
分布式数据库及分布式处理是数据管理的发展趋势。矿山各专业部门可以建立专业数据库，以发挥各自在数据采集、更新和处理方而的特长，避免集中式系统带来的管理困难和网络拥塞。这些分散计算机经互连网络连接成为多计算机系统，采用分布式计算技术和互操作技术实现资源共享。超媒体网络GIS（WebGIS）和互操作规范（OpenGIS）分别是实现同构系统（相同软件平台）和异构系统（不同软件平台）分布计算和互操作的工具。
（3）三维虚拟环境可视化技术
矿业活动具有三维空间特征和动态特征，数字矿山建设应实现三维实体的实时显示、虚拟井下和地面生产活动实景的功能。基于3DGIS平台的真三维矿山数据模型是数字矿山建设的基础工作之一，将三维虚拟环境可视化技术引入到三维矿体模型，可以实现三维地形和三维矿体的生成和仿真，有助于更好地理解矿体的空间信息及矿体与地表地形之间的空间位置关系，提高空间分析功能。
数字矿山工程建设涉及到的是地下及地上三维空间的动态变化问题。虚拟现实技术如能够对整个地层环境及局部地质构造进行多维、多视角、多分辨率显现，对矿区生态环境的动态变迁能进行实时监测和时空模拟，对井下监控系统进行实时监测和动态预警，对矿山安全系统能进行灾情模拟（避灾分析）等，那么整个矿山地理信息系统将成为一个布局相当合理、结构极其优化、安全、高产、高效的良性循环运作系统。其中涉及很多关键技术，具体如下：
1）碰撞检测技术
虚拟环境漫游是矿山三维可视化应用的基本功能之一，它利用高性能的计算机创建使观察者具有身临其境的沉浸感和良好的人机交互能力，有助于启发构思的信息环境，进而达到参与者在虚拟环境中获取知识、形成概念的最终目标。
为增强真实感，在虚拟环境中进行漫游时，必须进行碰撞检测（Collision Detection）。有了碰撞检测，才可以避免诸如观察者飞入地下或者观察者穿墙而过等不真实情况的发生。目前，有多种方法可以实现碰撞检测技术。系统是从观察者的角度出发，研究运动中的观察者与静态的虚拟环境之间的碰撞检测算法。
2）三维交互技术
在矿山三维可视化系统中，三维交互主要包括空间对象的查询、虚拟环境漫游以及空间物体的操作和分析等。其中，空间物体的操作和分析又包括剖面处理和虚拟钻孔。
3）图形加速技术
为加快图形的绘制和显示速度，在矿山三维可视化系统中主要研究两种技术：一种是抛弃内部体元的方法，另外一种是利用OpenGL的显示列表技术。
（4）安全生产图文一体化综合管理技术
在引入地理信息技术（GIS）和办公自动化技术（OA）手段的基础上构建安全生产图文一体化管理信息系统，实现榆树湾煤矿数字矿山的网络管理与应用。
安全生产图文一体化管理系统是一个以业务办公为主的系统，它除了具有一般的矿井安全生产等专业业务处理功能外，还需要提供大量的查询功能，并且有些信息需要到互联网，包括灾害预警分析与应用等。
数字矿山工程建设是将GIS、MIS与自动化系统等一体化管理与应用，实现真正的图文表格一体化；真正实现（不是通过两个独立的窗口互相切换）图文一体，同时可以更加灵活地实现图数互访（在基础图形、基础属性、设备参数互访），另外安全生产图文一体化综合管理中的工作流程引擎技术也十分关键。
（5）信息集成应用技术
数字矿山工程必须达到各类信息高度集成，比如基于采掘工程平面图的综合自动化集成、安全监测监控集成以及各类专业应用集成。高度集成的标志就是处理信息规范化、信息采集的及时性，准确性与完整性；集成范围上，集成了所有供应链上所有环节的各类信息；在时间上，集成了历史当前和未来的信息；管理数据来自于统一的信息源，高度共享，并有权限和安全设置；管理部门可根据统一的数据源进行决策，彻底解决“信息孤岛”的问题；为此，信息集成应用技术十分关键。
（6）工业以太网络技术
工业以太网系统是一个包含多个产品的多功能系统和网络平台，主要产品有：工业级以太环网交换机（核心）、隔爆型工业以太网交换机、本安型网络智能分站、隔爆兼本安型不间断电源箱等等；可以挂接配套的产品譬如：子系统控制主站、本安兼隔爆摄像机、子系统监测分站、本安型无线接入分站等等。
在矿井特别是井下构建基于工业以太环网的模式，具体实现方法是将具有国际先进水平的工业型以太环网交换机放在隔爆箱体内，使其具有能安装在煤矿井下具有爆炸危险环境中使用的功能，将连接其它生产、控制、监控设备的节点（称为分站）进行改造后使其具有与以太网联接的功能。采用智能化的接口设备，与各种生产、安全监测监控设备连接，实现I/O远程控制。也就是将系统的各种分站中的各种总线式数据传输接口改为具有TCP/IP协议功能的网络接口，每台隔爆型以太网交换机通过RJ45（RS485）接口或光接囗与一台或数台分站相联，隔爆型以太网交换通过光缆相互联接，与地面核心交换机组成工业以太环网。各种传感器或其他设备连接在网络的分站上，从而实现网络结构的矿井综合监测功能。
在数字矿山工程综合自动化系统设计中，根据“管控一体化”的思想，采用三层网络结构，并结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和新技术，利用世界先进的自动化产品、网络产品和工业控制组态软件、数据库软件，使矿井在“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节全面实现信息化，并将通过安全生产与经营管理平台及基于WEBGIS软件平台实现煤炭生产、管理的各个环节统一在一个网络平台上，形成统一、完整的有机整体。
通过构建一个遍布全矿区的工业以太网，使各矿井的信息能够进入控制调度中心，控制调度中心的信号能够到达现场设备。开发智能全数字安全监控器设备（简称数字监控器），使整个矿区的活动都处在数字监控器的监控保护之下，并能接入工业以太网进行远程操作。同时，矿井的现有PLC、数字监控器和终端口的控制执行器构成矿井的监控子网，它以智能全数字安全监控器为核心，监视系统的运行状况，支持现场连接计算机进行可视化监控；各终端口的摄像头、集中控制室的服务器和显示屏以工业以太网为基础，构成工业电视视频监控系统，满足安全监控的需要；各矿井通过主干网连接到集中控制室，构成完整的矿区工业以太网，实现远程监视矿井机电设备的工作状况、远程控制系统的运行、远程校正控制器参数，并对系统故障进行预测。进而依托统一的工业以太环网平台和统一的软件平台，把煤矿的各种生产、安全、辅助等各种系统进行系统集成和集中控制，实现系统联动及各种生产及安全系统的专家决策和数据挖掘，从而实现减人提效。
7.数字矿山的意义
更为重要的是应用了工业以太环网和数据库技术之后，煤矿设备、生产、安全、人员、管理、销售的海量信息都能传送、存储到调度中心。目前这些信息不仅仅只用于各自的存储报表、绘制历史曲线或报警上，并充分发挥这些信息的作用，使这些信息有所增值，也能找到不同信息之间的内在联系，从而进一步提高矿井的生产和安全水平，提高企业的效益。
从“数字矿山”的定义和架构可以看出“数字矿山”正是克服了目前煤矿综合自动化系统软等硬件相互脱节、信息共享程度不高等缺点，可以进一步提高矿山的信息化、自动化、智能化管理水平。
参考文献
[1]孙继平.煤矿自动化与信息化技术的回顾与展望[J].工矿自动化，2010（6）：26-30.
[2]吴立新，史文中.3DGIS与3DGMS中的空间构模技术[J].地理与地理信息科学，2003（1）：5211.
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【关键词】MicroMine矿业软件;数字化矿山;应用
随着我国工业化进程的加快，矿产资源处于急剧消耗的状态，为了提升开矿的经济效益，确保开采矿物资源的安全性，矿山设计和管理人员努力改革采矿的技术，数字化矿山由此产生。数字化矿山可以在同一的时间和空间框架中，对各类矿山信息进行合理组织，实现矿山资源的有序管理。建设数字化矿山主要包括矿山地质信息以及选矿、采矿等矿山各个生产工艺的内容，会最终把所有的应用系统、数据、部门进行企业级的集合与共享，创建更加自动化、智能化的矿山企业。数字化矿山主要有基础信息化、管理信息化、作业信息化三个方面的内容。随着计算机信息技术的不断发展，三维GIS和数据库技术逐渐成熟，采用三维建模受到人们的认可。基于三维可视化技术的MicroMine软件可以对矿山资源进行精细的管理和分析，在矿山开采和管理中得到大力应用
一、简述MicroMine软件的功能
MicroMine软件是由澳大利亚MicroMine矿业软件邮件公司的一种大型矿业软件，该软件可以对地表数据进行处理、勘测分析地址数据等功能，是一套三维交互式软件系统。MicroMine软件采用模块化的结构，帮助用户进行地质勘探、资源评估、储量估算、采矿设计等方面。该软件运用最为先进的三维引擎技术，根据地质数学、图形学、地质统计学等为理论基础创建一套包括地质勘探数据解释、矿产资源评估。三维建模等功能的三维矿业软件。MicroMine软件采用模块化构建模式，主要划分为核心模块、测量模块、地勘模块、资源评估模块、线框模块、采矿模块、漏填境界优化模块机制图模块类。MicroMine主要进行野外数据的收集、地下、露天爆破设计、三维可视化显示、经济评价等。
二、MicroMine软件应用在数字化矿山设计中
（一）创建地质数据库
MicroMine可以采用不同的数据形式实现地质信息的存储和管理，数据库的数据类型主要分为勘探数据和刻槽数据两种。运用勘探模块可以对勘探的数据进行编录、分析等功能，形成的地址数据库可以显示再去爱三维空间之内，也可以把显示风格修改清晰掌握矿山地质勘测的成果资料。
（二）建立矿体三维线框模型
线框模型也被称作实体模型，该模型可以描述三维空间之内物体的几何状态，是判断矿体。地形、岩层采场通用的一种技术，作为MicroMine三维模型的基础。矿体的模型必须创建于地质数据的基础之上，根据勘测标准规定中的相关原则，根据各个勘探线的范围进行切剖面，从而生成各个剖面图，各个相邻剖面之间可以采用多种线框相互连接的办法进行反复推敲。矿体模型生成之后，可在不同方向进行切剖面，生成切剖图形，方便采用机构布置巷道工程时进行参考。
（三）建立地表DTM模型
创建地表模型可以把目前地形图内所包含的地表测量数据导进软件之中，采取相应的修改，建立DTM所获取的地表地物。MicroMine最新版本添加了航拍图片的导入性能，可以有助于DTM 模型更加接近实际。
（四）建立空块模型
MicroMine软件建立的空块模型采用了精确、完善的地质统计学插值法，各个块的属性可以进行描述或量化，这里的属性是指矿石的治疗、比重等，空块模块重要的功能是其可以规定的区域内及时生产用户所需的体积、吨位等方面的情况，随之展开资源储量的合理评估，达到灵活约束下建立统计报告的能力。
（五）地下采矿与露天采矿的设计
合理运用三维工具完成软件地下采矿的设计，在屏幕上可以进行数字化，有比较强的点、线工具，可以根据工程的中心线，加之断面形状和尺寸便于生成工程实体。采矿设计主要划分为开矿运输设计、开采进度编排、爆破设计等多个方面。MicroMine软件自带的露天开采设计工具可对采矿场与堆场进行由下向上的交互式设计，用户可以自如的对道路、台阶宽度、边坡坡度等展开参数设计。采矿过程中的各项标准可以随时更改，在对不同区域的矿坑进行设计时，边坡坡度的大小由地质信息决定，MicroMine也有界面优化的功能，得出各不相同的露天境界。
三、MicroMine软件应用在数字化矿山管理中
（一）矿山生产进度编排
MicroMine软件可以解决开采过程中物质多样性、采矿地点多样性、目标多样性等情况，可以随时跟踪整个开采过程，依照开采技术与采掘现状进行调整，确保矿山安全开采直至完工。
（二）巷道地质编录管理
MicroMine软件可以创建生产时期的地质数据库，来达到对地质信息的综合管理，可以把巷道地质编录中获取的地质信息在软件中加以整合，有助于描述矿体的分布状态，创建出矿石品位分布特征的矿石模型，很好的对采掘进程计划加以指导。
（三）确保矿山井巷工程的可视化管理
井巷工程可视化管理对于矿山的安全生产发挥着不可替代的作用。MicroMine软件从设计说明中获取有关参数，并根据地质编录数据创建适用于井巷工程实时监控所需要的数学模型，对矿山井巷运输、开拓等展开全面的管理和监控，对整个采掘进度进行指导。
四、MicroMine软件创建大红山实体模型
建立矿体模型是创建整个模型最主要的部分之一，大红山铜矿的实体模型创建步骤为：先在AutoCAD中划分化图层，再把已经编辑好的各个剖面图导入到MicroMine软件之后走，随后把平面坐标之下的各个剖面图采用坐标系统转换到实际的位置。在MicroMine软件中，再次对各个剖面的矿体边界展开圈定及闭合。大红山需要进行圈定的剖面很多，矿体从上到下共有Ic、I3、Ib、I2、Ia、I1、I0共有七个群如图1。把各个矿体边界线依次调入在三维软件中，依照相关的平面图根据矿体的对应连接关系，把两个相邻剖面连接起来。把那些一侧或两侧没有对应连接的剖面矿体，根据地质平面图的情况进行闭合，依次类推，达到创建全部矿体实体模型的目的。
图1 大红山铜矿7个矿体边界线简图
五、结束语
综上所述，采用MicroMine软件可以方便、直观的圈定矿体的三维立体模型，快速完成数字化矿山的建设目标。MicroMine软件的应用不仅可以实现矿山数字化、信息化、智能化的管理，也可以提升开矿的安全性和生产效率。
参考文献
[1]李绪蛟.MicroMine软件在数字化矿山开发中的应用[J].科技致富向导，2012（18）：240.
[2]王国清，张济文，孙博等.利用矿业软件Micromine研究与实践[J].中小企业管理与科技，2013（22）：285-285，286.
[3]贺明贵.Micromine三维矿业软件应用实例研究[J].中国新技术新产品，2013（17）：33-34，35.
[4]赵艳伟，汪德文，孙进辉等.基于MicroMine的三维可视化地质建模研究[J].中国矿山工程，2011，40（5）：4-7.
篇5
关键词：矿建工程测量技术；工程测量；现状；趋势；
中图分类号： P2文献标识码： A
工程测量技术在矿建工程中的应用，是矿山资源开发中的一项重要的技术基础工作，不仅在矿山的勘探、建设、生产、安全等方面是必不可少的，同时也包括对工程施工各个阶段施工质量的管理工作。随着信息技术的不断发展，矿山工程测量技术不断将测量与光电电子技术、GPS（卫星空间定位技术）、计算机技术、GIS（地理信息技术）和RS（遥感技术）相结合，这些技术发展很快，使得矿建测量新技术出现，大大提高了矿建工程质量、促进矿建业的快速发展。
1 矿建工程测量技术的发展现状
地面测量仪器的产生
传统的矿建工程测量方法有工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等，上世纪八十年代，光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等各种先进的地面测量仪器开始相继的出现，促进了矿建工程测量技术的不断发展，为矿建工程测量技术的发展提供了许多先进的手段以及技术，同时极大地改善了工作环境、减轻劳动强度，为矿建工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件，改变了传统的矿建工程作业方法，具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量；传统方法中的三角网如今已经让三边网、边角网以及测距导线网完全替换；电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器；光电测距三角高测量也已经代替了三、四等的水准测量；精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量；无需棱镜这种简单测距仪实现了对难以直接攀登或无法直接到达测量点的系列测距工作。
矿建测量技术的进步
GPS卫星定位和导航技术与现代通讯技术(无线电通讯、卫星通讯) 相结合在测量常规定位技术使工程测量发生了根本性的变化, 生产效率极大提高。随着GPS定位技术的不断改进，软、硬件的不断完善，长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的GPS 技术代替。GPS具有测站之间无需通视、定位精度高、观测时间短、操作简便、并能提供三维坐标等特点，使得其在矿建测量过程中体现出优越性。
地理信息系统（GIS）是将采集、计算、存储、分析、管理和应用一切与地理分布有关的数据计算系统，在矿建测量中得到了快速发展，结合数字化测绘技术，使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。常规的矿建成图是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作，同时还有大量的室内数据处理和绘图工作，成图周期长，产品单一，难以适应飞速发展的矿建工程建设的需要。随着高新仪器和技术的出现，如全站仪的应用、GEOMAP 系统和电子经纬仪，在野外详细数据采集使用先进的应用设备同微机数字控制绘图仪联合统一起来，形成了一个由野外站点数据采集到数据处理以及图形编辑与绘图结合整体化的科学自动化测图系统。
遥感技术（RS）与摄影成像测量技术也愈来愈广泛地在矿建测量领域范围实现应用，RS不需要与物体直接接触而获得物体信息，从物体的光特性上认识物体，达到了解物体的目的，突破了传统测量局限，可以清楚的采集到地下信息，配备高质量、高精度的摄影测量仪器，结合计算机技术中的应用，使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体，而且减少了外业工作量，具有测量高效、高精度，成果品种繁多等特点。遥感技术开展对地面观察检测技术应用实践领域实现扩展, 现已也已经很大的程度上应用在测量工程。现在的遥感科技在空间的分辨率以及光谱和时间分辨率上实现了大大的提高, 从而可以实现及时、精确地发现到地球表面发生的各种变化。
矿建测量技术的发展趋势与展望
进入21世纪以来,发达国家和一些发展中国家纷纷构建天地一体化对地观测体系,以实现全球或区域、全天时、中、高分辨率的时空数字影像数据获取与更新，努力实现基于数字影像的地球(地理)空间信息的大众化服务。结合矿建的特点和需求,将这些技术方法加以创造性地应用,同时拓展矿建测量学科新领域。未来矿建测量技术发展趋势为：（1）建立矿建测量技术应用的详细规程制度以及与科技发展相适应的人才教育体系。要保证矿山企业在生产过程中的安全并且制止矿产资源的不合理浪费,首先就要开展完善合理的测量技术规范以及生产规程。在近20年中, 矿建测量技术不断发展, 并且采矿以及安全技术相应的得到迅速发展,由于测绘高科技涉及计算机到科学、信息科学、光电技术系列学科的现代成就的融合, 因此, 需要开展培训掌握多学科多技术的综合性人才, 提高这些工作人员的适应能力尤其在测绘高新技术方面增强开发、实施以及应变的能力。（2）高新技术远远不会停留在已有水平上，必然有更多高新技术开拓新的领域,更多的先进测量技术将会与矿建测量技术相结合，运用高新技术手段大大降低矿建过程中的劳动成本、缩短生产周期。（3）数字化摄影测量技术同遥感技术实施应用方面，近年来应为高新科学技术的迅猛发展,目前在数字摄影测量科技领域的科学应用有: 卫星遥感技术的现展与应用；机载3维激光扫描与成像技术(LIDAR)；GPS-InSAR集成技术。数字摄影领域涉及的多方面高新科学技术也将应用在矿建测量中, 当然这只是现在一个发展趋势, 还有待进行下一步的研究, 以便可以更好的实施应用于此方面。总之,现代的矿山工程测量将不断的与高科技相结合, 形成更先进的测量技术。
在科技飞速发展的未来，矿建测量技术不会仅仅局限在人工手动测量，测量智能机器也人将应用与多传感器统一集成系统会实现人工智能领域的迅猛发展,其应用操作范围也将得到扩大,影像、图像以及数据处理等领域的功能进一步提升。对于复杂的矿建工程系统中，将发展在知识化信息系统基础上,同大地的测量、地球物理工程以及土木建筑等多学科相结合, 解决在工程项目建设中以及项目实施期间的安全监控、突发灾害预防和环境管理的各种问题。矿建测量学科在3S技术矿山应用、数字矿山理论与技术、矿体几何与矿产经济、开采沉陷与防护、矿区土地复垦和生态环境重建等领域蓬勃发展,大型化复杂构建建筑、几何重构、设备实施的三维测量及质量控制, 以及随着现代化工业生产在自动化管理流程, 生产实施过程控制, 产品质量检验与监控的数据信息同定位需求愈来愈高, 将促进三维化测量技术迅猛发展。工程测量会从三维化的工业测量、土木工程建筑测量扩宽至人体机构科学测量。多传感器科技的混合应用的测量系统也获得迅猛进步并实现广泛应用, 如GPS 接收机同电子全站仪或测量机器人集成, 可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。GPS、GIS 技术将紧密结合工程项目,在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。
结束语
随着经济的进步，矿建工程技术越来越高科技化、信息化，对工程项目的测量技术也将提出很多高要求，这是对我国工程项目测量技术应用发展的严峻考验，同时也伴随着很多机遇与挑战。随着GPS 技术、RS 技术以及数字化测量绘制技术等高新科技术的发展，工程项目测量技术将向着更加科学和自动化的方向发展，同时工程项目测量也将在建筑业内得到更为合理广泛的应用，促进我国矿建工程测量技术的不断发展。
参考文献
[1]叶达徐，林清贫.矿山工程测量技术的现状与展望[J].科技信息,2007,(21).
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关键词：矿山测量；技术应用 ；数字化
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
中图分类号：P25 文献标识码：文章编号：
一、数字矿山的特点和组成
从数字矿山的基本定义中我们就可以看出，数字矿山是一种综合性很强的应用系统，它具备了多种功能特性：数字矿山是以企业的内部网络作为“道路”；将采矿、现实模拟、科学计算与智能化作为“工具”；把采矿过程中的专业数据和应用模型作为“载体”；以真实的三维地学模拟和采矿资料作“包装”，以不同地质条件下的矿业开采数据和系统更新做“保障”；以矿山为“调度”。数字矿山通过将这些环节进行合理的调配和整合，从而实现矿也开采过程中，信息及时化、自动化和矿山开采的高效率。最终实现整个开采和生产过程，在没有人的干预下实现矿业开采和生产的自动化管理。数字矿山系统是由五个部分组成，分别是：信息采集系统、调度系统、功能系统、包装系统、核心系统。这个五个系统在矿山生产和开采的运营过程中都有着非常重要的作用。
1.信息采集系统。所谓信息采集系统，是在矿山的开采过程中，将信息资料和具体数据进行搜集和整理并存储起来。信息采集系统又可划分成为几个小系统，比如说对矿山的测量、勘察、传输和记录这几个信息采集子系统。这个环节中重要的一点是实现信息资料数据的数字化。
2.调度系统。这里所指的调度系统是通过拓展建设和维护、绘图与传输等一些基本功能，实现对信息数据访问的控制，做好开放端口和生产调度的协调工作，加强管理。
3.功能系统。功能系统作为数字矿山系统中的重要组成部分，它的主要作用是负责为数字矿山系统提高各种专业虚拟和分析研究功能，通过对一些数据的分析研究和整理，为数字矿山系统的正常运行提供一定的理论基础。
4.包装系统。在数字化矿山系统中，包装系统主要是为其提供专业的模型工具，并做好不同地理环境下的矿山资料数据和信息资料的筛选功能。
5.核心系统。核心系统主要是在数字化矿山系统中，实现对信息资料数据和各种模具的统一化管理。为企业管理者作出正确的决策提供正确决策分析和理论依据。
信息资料数据作为数字矿山系统中的核心，有着十分重要的作用。与矿山息息相关的地理空间环境数据仓库和以及属性数据仓库是数字矿山系统的基础。在这个基础之上通过建立相关的模具仓库，对矿业的开采、生产、和发展等提供相关的应用模型。比如冒顶预计、冒顶计算、顶板脱离计算、开采陷落计算、水位量设计、甲烷聚集模型等内容。数据仓库中所存储的所有资料数据和模具仓库中所存放的所有矿业模型。就是通过被各种“工具”在数字矿山的“道路”上，输送的数字“载体”。所以在实现矿山测量的数字化过程中，最主要的就是建立一个全面的地理环境信息系统和地理空间划分应用系统。
二、矿山数字化测量技术
1.矿山测量任务
矿山测量因具有一定的的特殊性和多学科交叉性,曾单独为一个专业,它的发展和进步与三个方面密切相关：一是采矿技术和矿业工程的发展及要求；二是测绘科学技术与仪器设备的发展；三是其它学科的发展与影响。矿山测量工作者担负着矿山地面和地下三维空间的测量、定位与制图，矿体几何，储量管理及开采监督，开采沉陷观测及开采损害防护等任务。近十多年来,资源、环境、灾害和人口问题成为人类社会发展的四个重大问题。国内外资料表明,矿山测量工作者在矿区和工矿城市环境的动态综合监测,环境评价,及矿区环境信息管理,矿区开采信息管理系统,开采沉陷区综合治理等方面做了大量的工作,起到了重要作用。
目前以3S为主导的空间信息技术将逐渐应用于矿山测量及矿山建设与生产中,对现代化采矿工业起到优质高效服务和辅助决策的作用。现代矿山测量的主要任务可概括为:在矿山勘测、设计、开发和生产运营阶段,对矿区地面和地下空间资源(以矿产资源和土地资源为主)和环境信息进行采集、存储、处理、显示、分析、利用,为合理有效的开发资源、保护资源、保护环境、治理环境服务,为工矿区可持续发展服务。
2、主要研究内容与目标
在数字矿山建设中,就矿山测量而言,除常规的矿井建设、生产中的测量任务之外,应特别重视以下的研究:矿图数字化与数字化成图—自动化矿山地学信息采集系统;矿山开采环境的综合评价与治理—矿山开采环境四维动态信息系统;GIS和GPS(全球定位系统)结合及其在矿山开采环境监测与治理中的应用—矿山开采环境实时监测系统;矿山环境信息系统的质量模型及其精度不确定性处理—矿山开采环境信息系统的误差分析系统。
（1）矿图数字化和数字化成图—自动化矿山地学信息系统
矿图数字化和数字化成图将成为矿山GIS数据采集的基本手段。实现数据采集自动化是降低矿山GIS成本的重要途径。综合利用不同的数据源(井上下测量、数字化矿图、地勘信息、航测遥感信息等)、建立适合矿山各类应用的基础地理空间信息数据库及分层信息(包括设备位置及属性信息),建立好矿山地学信息系统。同时注重模式识别和专家系统理论。研究的最终目标是实现矿图数据采集、识别和处理的自动化。
1)三维可视化技术
三维可视化技术是对矿山数据建立模型并进行立体化描绘的技术手段,它将数据转化成可视的形象,具体能够表现矿体的空间位置、地形形态、矿井上下的操作演示,形象直观,能够增强工作人员的理解,增强开发过程中的精确度,并且能够增强矿山工作的安全性。实际运用中经常使用3DMAX和Maya设计软件。首先,要建立模型。就是通过软件中的点、线、面的合理配合与调度,根据相关数据,建立矿体的数字化模型,能够展现矿体的位置与形状,模拟开发工作的具体细节。其次要对模型贴材质。通过第一步的建模,我们大致可以了解矿体的宏观形象,而贴材质就是要根据实际地行情况赋予模型具体的属性特征,像颜色、光泽、光滑度以及反射效果等等,通过这一步将大大增加模型的真实性。第三,进行渲染,主要就是给模型加上光照。模拟实际情况,合理安排光源的位置与光的强弱,将模拟的画面渲染出来。第四,制作动画。就是根据DV拍摄的实际情况,模拟动画场景,将静止的物体动态化。这一步可以实现对工作场景的动画模拟,监测可操作性,规避不必要的风险。
2)数字化资料处理技术
在矿山测量工作中的数据处理,主要是指对数字、图形、以及文字和表格的处理,包括采集、处理及存储。在实际工作中主要是利用计算机对测量数据进行加工整理,制作电子化表格,并进行数据共享。在这个过程中要运用到专业化的数字处理软件,像VB等,这样能够有效建立数字数据库,并能够增强数字共享性及以维护性和易保存性。
(2)矿山开采环境的综合评价与治理—矿山开采环境四维动态信息系统
矿山开采环境综合评价与治理不仅包括传统的开采沉陷预测与安全开采方案评估,矿区塌陷区综合治理与动态环境评价、矿区土地管理与区域规划等内容,更重要的是采用GIS技术手段。针对矿山开采空间状态是随时间和生产发展而变化的特点,在现有GIS数据模型基础上,研究适用于矿山开采环境的空间和时间综合四维数据模型,建立有效的矿山地理信息系统。该系统应达到如下目标:
1)实现各类地质采矿条件下开采沉陷的四维动态模拟,为矿山开采沉陷的综合治理(建筑物保护、安全开采方案、保护煤柱设计,采动滑坡治理等)提供依据。
2)实现矿区生产管理的动态模拟,为主管部门提供决策咨询。
3)实现矿区土地资源(地面覆盖物、地下管道工程、塌陷区生态复垦)自动化管理,为矿区开采环境的综合评价与治理提供依据。
(3)GPS和GIS结合及其在矿山开采环境监测中的应用—矿山开采环境实时监测系统.GPS定位技术是美国自70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。目前,我国已开始应用GPS定位技术。对于矿山开采环境研究而言,主要是采用GPS定位技术采集地面动态坐标数据,并采用GIS进行数据管理和空间分析,从而获得所需信息。最终达到直接采用GPS技术对GIS作实时更新,建立矿山开采环境的实时监测系统。
三、结束语
矿山测量工作是矿山生产建设的基础性工作。一直以来在矿山测量时都沿用传统的手工计算和绘图方法,但是随着现代计算机和通信技术的迅猛发展,传统的方法显然已经不能适应时代的变化,一味的固守反而会阻碍矿山测量工作的发展,因此加大数字化技术在矿山测量中的应用是必然趋势。
参考文献：
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全国正在规划建设的13处大型煤炭基地,其中西部地区占7个,西北地区占5个。目前西部地区矿业工程专业的毕业生需求量较大,从近3a采矿工程等专业毕业生就业率高达90%以上就能说明这一点。所以必须针对西部地区经济特点等实际情况,提高西部矿业工程大学生的综合素质、科研及创新能力等综合素质。在这种意义上称之为“基于西部情结的综合素质”,也就是说西部的人才培养体系主要依靠西部人来支撑与建设。
1特色及优势分析
根据调研资料分析[4~6],结合我校西部矿业这一特色与优势学科的实际情况,对国内外目前矿业工程力学课程体系与实验示范(基地)构建的模式及特色进行全面分析,其主要包括以下几大优势。
1)国际优势及特色。在国外,采矿专业,目前只有美国的西弗吉尼亚大学、哥伦比亚大学、宾尼法尼亚州立大学、印度矿业学院、英国诺丁汉大学、澳大利亚的新南威尔士大学等还保留有采矿专业,波兰的矿业领域人才培养也已经萎缩。在国内,只有我校拥有西部惟一的矿业工程一级学科,而中国矿业大学、太原理工大学、山东科技大学、重庆大学虽然还开设有矿业类基础工程专业的课程,但毕业生所服务的地区很少涉及西部矿区。
2)项目构建优势。2000年山东科技大学获得的教育部教改项目“矿业类专业课程体系整体优化与实践”属于“世行”贷款21世纪初高等教育教学改革项目,并于2002-12-17在西安交通大学由教育部召开的高等理工科教育教学改革交流会上进行了经验交流交流,获得好评与认可。但是针对力学实验教学与示范建设,涉及西部矿山工程力学实验教学改革却是凤毛麟角。
3)地域优势。若仅从工程力学的角度进行教改项目申请,在西安乃至全国,我校均不占优势,如果站在西部矿业工程人才培养的角度来进行矿山工程力学实验教学与示范构建,我校有独特的优势。西部地区经济相对东部地区落后,这是不争的事实。西部的教育更需要加强,贫困地区必须立足自己的实际,培养自己的高素质精英人才。作为西部地区的高等教育,尤其是工程基础类专业的教育,对西部经济发展有重要奠基性作用,其教育内涵必须拓宽与拓深。随着国家对西部大开发的力度逐渐加大加强,西部矿山能源的战略地位已经凸显,采矿类优秀能源科技人才的培养、质量提高、需求模式等问题更是亟待研究的重大问题之一。
4)学科特色优势。我校在矿业工程领域虽然已形成特色和优势,但还需借鉴国内外著名大学相关课程设置与教学改革的成就和做法,结合我校矿业工程类专业课程与教学体系的建设以及毕业生综合素质拓展进行综合建设,以教学研究型大学的定位,争取建成西部矿山工程力学教学与示范基地或平台,为巩固我校西部矿业特色以及夯实内涵奠定基础。从传统的基础力学与矿业工程专业的课程设置方面分析,采矿工程专业学生的数学、力学知识学习较多,但有关矿山工程力学(包括岩石力学、岩层控制学、井巷工程、瓦斯动力学以及工程流体力学等)的教学与示范建设还比较薄弱,这一矛盾在近2a从采矿工程与安全工程专业的研究生招生与教育过程中也凸显出来。
5)人才需求优势。矿业工程学科中涉及到的采矿工程等专业属于矿业工程类基础性专业,毕业生在矿山主要从事矿山生产(安全开采与灾害防治)技术管理与科学研究方面的工作,要求基础知识扎实,综合性强。从现场反馈的信息亦如此。在教学改革中拓宽专业后需要夯实工程力学(矿山岩石力学与岩层控制)知识及实际应用能力,尤其是工程现场所需要的工程力学监测方面的仪器仪表相关配套课程与知识体系。这样毕业生到现场后能立即找到自己的定位,为后期发展奠定基础。
2理论教学平台内涵构建
2.1内涵构建目标与关键
随着现代科学技术与生产组织模式对高等教育要求的不断提高,人们更多地倾向采用项目(case)教学法来培养学生的实践能力、社会能力以及其他关键能力。根据国家教育部门有关的方针和政策,结合我校的优势学科和已经取得的一系列优秀教学科研成果情况,要实现西部矿业工程力学理论与工程实践的渗透,完成教学内涵的拓展,“基础厚、专业宽、能力强、素质高”的目标是理论教学平台构建的关键。
1)基础厚:系统学习理论力学、材料力学、弹性力学、结构力学等基础理论与矿山工程力学(主要包括矿山岩体力学、岩层控制学、井巷工程、矿山工程流体力学等)实验课程;
2)专业宽:在系统掌握矿山工程力学基础与实验(实践)理论的前提下,拓展对实验数据的深入分析与问题解决;
3)能力强:能对所遇到的工程问题形成正确判断,提高研究与创新能力;
4)素质高:能综合提出(或解决)现场工程问题的技术方案和具体运作程序,为决策者提供依据。
2.2关键教学手段
根据目前我校的教学软硬件建设环境,该课程开设的前提条件是学生建立在已经参加过认识实习和已经建立现场工程感性认识的基础上。教学方法主要采用4种:①理论教学;②实验室观摩与体验(有条件的情况下,自己亲自动手开展实验);③进行野外岩(土)石的参观与实践;④采用论文(大作业)和考试相结合的方式进行考核。
要有效实现以上过程,概括地讲,Case教学法是最有效的教学方法。该方法是由美国著名教育家、伊利诺易大学教授凯兹博士和加拿大教育家、阿尔伯特大学教授查理博士共同推创的一种以学生为本的教学法。该教学法在北美高校广为使用,因效果良好颇受欢迎,是符合构建教学理论、促进学生全面发展的科学的教学方法。清华大学等著名高校的教学研究人员,在构建性教学理论的指导下,结合我国高校的教学改革,进行了深入研究,取得了重大进展。由于矿业工程力学专业及课程的特点和学生毕业后所从事工作环境的特殊性,在力学课程教学与实践中采用Case教学法是非常有必要的。
2.3网络辅助教学
为了更好地实现以上教学手段,需要利用校园网、数字化和视频资料辅助进行Case教学,其中数字化格式主要为下列3种(正在进行修改素材):①MSWord文档,主要是教案和本书的主要教学与授课的关键点;②MSPowerPoint文档,主要授课讲义;③AdobePDF文档,为网络教学提供图片等素材。另外,为了及时更新教学内容,反映本课程或学科的当前状况,摒弃教学内容陈旧等缺陷,采用(最新)科研成果进课堂和教学名师上讲台等模式,对丰富课程内涵和提高教学质量大有裨益。
3实验示范教学平台构建
创建一流大学离不开实验室,建设教学研究型大学要有完善的本科教学体系的实验室条件保障、研究生培养的实验室条件保障[7,8]。为此,结合我校的矿业工程的西部特色,提出整合资源、组建矿山工程力学实验示范教学的平台。
3.1实验教学平台建设
1)构建以岩石力学性质伺服试验系统(MTS)为中心的基础实验平台。以岩石力学伺服试验系统(MTS)为中心,对已建岩石力学实验室进行改造,构建岩石(土)力学行为基础实验平台,进行岩层控制和岩土工程领域的基础教学与实验研究。
2)建设以三维可加载相似模拟系统为中心的物理模拟实验教学平台。围绕“大比例可加载三维实验模型系统”“固-液-气三相模拟实验系统”“可变角块体模拟架”,构建物理模拟实验平台,以提高试验测试水平和精度为目标,使物理模拟向定量化和可重复性发展,进行岩层运移和围岩灾变控制理论教学和实验技术教学与研究。
3)以三维相似模拟实验平台、固液气三相模拟实验台和数值模拟实验系统为中心,结合数值模拟试验系统和边坡稳定性物理实验系统,建设矿区地表移动与环境灾变预测实验平台,对西部特殊赋存条件下矿山开采引发的边坡稳定基础理论和控制技术、采动损害主导因素与控制机理的基础理论和方法以及矿区地质环境承载能力的基础理论和技术体系进行教学与研究。
篇8
关键词：矿山测量；高新技术；重要性
中图分类号：TD1文献标识码： A 文章编号：
前言
矿山测量主要是指在矿山建设以及采矿过程中，为矿山进行设计规划、建设、勘探、运营管理、生产等的测绘工作。主要包括了矿区地形测绘、地面控制网测绘、施工测绘、矿体几何图测绘、地表沉降和位移观测等。因此，矿山测量也为相关工作者提出了更高的要求，在测量过程中引用高新技术有效的提高测量的工作效率和成功可靠性具有十分重要的意义。
一、矿山测量技术取得的成就
矿山测量是以矿山规划设计、生产运营管理、勘探建设、矿山报废等为基础实施测绘的一门交叉性学科。改革开放以来，随着我国矿山建设的不断增多，对矿山测量提出了更多的新任务、新要求以及新课题。因此，矿山测量要实现数据管理标准化、规范化、科学化；矿山测量数据采集和数据处理要实现规格化、自动化和数字化；矿山测量的数据应用和数据传播要实现多样化、社会化以及网络化。由此，矿山测量开始逐步引入了GPS技术、GIS技术、PS技术、先进地面测量仪器、数字化测绘技术等，多种技术的广泛使用有力的推动了我国矿山测量事业的发展；其次，微电子技术、电子计算机技术、空间技术、激光技术以及测绘科技等的进步也为矿山测量提供了新方法和新手段。
二、现代高新技术在矿山测量中的应用
（一）GPS技术在矿山测量的应用
GPS技术也叫做全球卫星定位技术，是上世纪70年代美国研制出来，并于1994年全面投入使用的，是集海陆空于一体的新一代定位导航系统。随着GPS技术在实业中的应用逐步广泛，矿山测量领域也开始积极引入。PTK技术，即实时动态技术就是在GPS技术基础上发展起来的，其可以提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并将精度深入到厘米级、PTK测量可以不用布置各级控制点，仅仅依靠一定数量的基准控制点就能够准确的、高精度的测定图根控制点、地物点、地形点、界址点等坐标，并利用相应的测图软件可以在空旷的户外一次性生成电子地图。
（二）全站仪在矿山测量中的应用
作为当前应用最为广泛的测绘仪器，全站仪将光学技术与电子技术相结合，并将电子经纬仪、测距仪等优点集于一身。目前，销量最大的测绘仪器就是智能化全站仪，其是集合光、磁、机、电于一身的最新科学成果，一般以电子手簿、内部存储器或者存储卡的方式进行数据记录，能够有效的接受外部计算机下达的指令，并利用计算机向外部输出数据。当前，国际上相对比较先进的全站仪有POWERSET系列全站仪、SET-5F/5W/6F全站仪等。全站仪兼具了测距仪和经纬仪的优点，操作十分简便，数据可以通过电子手簿与计算机进行直接通讯，一般矿山测量、工程测量、地籍测量、地形测量、井下测量工作等领域都可以使用全站仪。以全站仪为代表的数字化、智能化仪器将会成为矿山测量仪器未来发展的重点方向之一。
（三）惯性测量系统在矿山测量中的应用
惯性测量系统，也叫做ISS系统，是一种集自主式、全天候、机动灵活和快速多能优点于一体的导航定位技术，可以用于矿山测量、工程测量以及大地测量等领域，其利用惯性导航原理来获取经纬度、方位角、高程、垂线偏差、重力异常等数据。具体来说，惯性测量系统包括两大类：捷联式系统、平台式系统。ISS在测绘领域中的应用主要包括以下几个方面：第一，管线监测、地壳变形、定位、地标沉陷监测；第二，对已有控制点的加密、航测控制、检核等；第三，地球物理研究，重力、地震测量；第四，各种工程和建筑测量；第五；井下定位，地下作业测量等。就目前发展形势来看，实现ISS与GPS优势组合成为了高精度定位导航的发展方向之一。两者的结合可以同时确定大地水准面和三维坐标，从而提高定位导航的精度。一般情况下，惯性测量系统在矿山测量中主要应用于矿山井下测量，目前该系统在矿山测量中的应用并不深入，有待后续进一步的改进。
（四）GIS技术在矿山测量中的应用
地理信息技术，即GIS技术，是一个集空间科学、计算机科学、信息科学、测绘遥感科学、管理科学、环境科学于一体的新兴学科。而且，其技术优势不仅仅只是在于地理数据采集存储、分析、管理和三维可视化显示与成果输出，还在于预测预报、空间提示等功能。目前GIS技术已经发展成为了一个比较成熟的技术科学，并在地质矿产、气象海洋、农林水利、测绘、环境监测、区域开发、城市规划、国防建设等方面都发挥着越来越重要的作用。
（五）RS技术在矿山测量中的应用
遥感技术，即RS技术，由于具备大面积同步观测、数据综合性、可比性、时效性以及经济性等优势，得到了众多领域的认可和普及。在现实操作过程中，各种尺寸的地形图都可以通过RS技术来获取，并为诸如矿山测算、城市基本地形测算等提供了非常便利的手段和方法。
三、矿山测量中使用高新技术的重要性
上述多种高新技术应用于矿山测量具有十分重要的意义，具体来说，主要表现在以下几个方面：第一，随着科学技术的不断进步，矿山测量需要更加精确化和细致化，因此，数据处理中数据模型的建立、分析和辨识将成为矿山测量必须具备的基本技术；第二，在大型矿山工程或者变形观测数据处理过程中，只有发展以高新技术为基础的信息系统，才能够进一步的与地球物理、水文地质、大地测算、土木建筑等学科相结合，从而进一步的实现测量过程中的安全监测，防范灾害产生，保护生态环境；第三，高新技术逐步已经扩展到了矿山测量的各个阶段、各个环节，其在未来的应用范围将会得到进一步的拓展，影像、数据和图形处理方面的能力也会进一步的增强；第四，GPS和GIS技术相结合的工程项目，在矿山勘测、设计施工管理等方面都发挥着十分重要的作用，在未来也会成为矿山测量的一个主流方向之一；第五，在矿山测量中使用高新技术可以减少人员投入，而且在精度和作业效率方面也都有很大的提高，出错率非常低。而且，在建筑物十分密集的地方，利用PTK测设图根控制点配合全站仪进行测图，可以极大程度的提高测图速度和测图精度；第六，高新技术的使用是实现矿山测量智能化、自动化、集成化、数字化、可视化难得的机会。
总结
矿山测量是一门交叉性学科，其进步和发展与高新技术的引用程度密切相关。以矿业工程新技术和相关科学技术为基础的矿山测量未来需要形成集数据采集、管理、处理、分析、传输、应用为一体的自动化、智能化技术系统，并为矿山建设的可持续发展提供高端技术支持。实践证明，高新技术给现代矿山测量带来了重大技术手段的变革，方便了矿山测量工作者日常工作，也必将会为其带来更大的便利。
参考文献
[1]康清宣.应用高新技术在矿山测量中的重要性[J].矿业工程.2012(3).
篇9
论文摘要：目前，随着信息化技术的发展，大量与矿山有关的信息都必须依托GIS（Geographic Information System）技术对矿山数据进行收集、整理、处理、分析。GIS作为目前发展最迅速的高新技术之一，将其应用在矿山，可以大大地推动矿山生产经营管理的现代化进程。因此，构建基于GIS的数字矿山势在必行。本文从我国数字矿山的现状出发，探讨了数字矿山的功能体系，对建设数字矿山的关键技术进行分析，并简要介绍了北京东方泰坦科技有限公司的Titan（泰坦）空间信息基础平台软件总体实施情况。
0 引言
自美国前副总统戈尔于1998年1月在“数字地球：21世纪如何认识我们的星球”的演讲中首次提出数字化地球的概念及其框架以来，数字化的概念和实践陆续出现在各个具体的产业和领域中，数字化信息技术也越来越深刻地影响着人类社会的发展。根据国家“十五”计划对企业信息化的要求，要利用信息化带动矿山等传统企业的发展[1]。
GIS(Geographic Information System)是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科。以GIS为平台，构建数字矿山DM（Digital Mine）是对所有与矿山有关的数据信息进行数字化，可以实现信息处理、检索、输出的自动化、可视化、与地理关系的一体化，以便矿山进行计算机辅助设计、矿产资源预测和矿山生产的动态管理等，以达到充分合理开发利用资源，谋求矿山开发的最佳社会经济效益和环境效益的目的。
1 我国矿山信息化现状分析
近年来，我国矿山行业的信息化建设虽然有了较大发展，但总体状况仍然很不容乐观。在矿山勘察、规划、设计、生产、管理等信息化领域，与发达国家的差距越来越大。我国矿山没有把信息资源当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发与综合利用，更没有形成信息资源充足、系统性能稳定的矿山信息基础设施。总体来说存在以下问题：
1.1 矿山信息化总体水平较低
我国是一个矿业大国，矿山行业是劳动密集型行业，信息化程度很低。除了少部分矿山企业有较先进的各种信息管理系统外，大部分矿山尚处于信息管理的初级阶段，没有很好地利用信息技术促进企业的发展，缺乏统筹规划，从而导致这个层次上的矿山企业没有较好的计算机网络设施，没有共享的网络信息数据，也就使这类矿山企业在以信息为主导的知识经济面前没有优势可言[2]。
1.2 大部分企业只注重硬件投资，忽视了软件的开发、管理与应用
大部分企业没有建立适合企业生产发展的矿山基础信息数据库，缺乏完善的地学煤矿空间信息系统、储量资源管理系统及三维地质模型系统等，没有形成一个完善的矿山软件体系。
1.3 对现代信息化认识不足
虽然矿山企业对信息化的认识与以往相比有了一定程度的提高，但与国家信息化建设要求的要利用信息化带动矿山等传统企业的发展尚有较大差距。在信息化项目建设上，各个矿山也相差很大，仅有那些效益好、规模大，市场观念和现代管理意识强的大中型矿山企业对信息化需求较为强烈[3]。
1.4 信息资源管理不够完善
目前，已有一部分企业虽然已经开通了企业内部通信网络，但绝大多数企业网站仅仅是网络的简单扩充上，并没有充分利用网络进行深层次的信息资源开发，缺乏共享的、网络化的信息资源，不能使企业内部及企业与客户之间的进行有效地信息沟通，直接影响企业的生存与发展。
2 DM的理念及功能体系研究
2.1 DM的涵义
DM是建立在数字化、信息化、虚拟化和集成化基础上的，由计算机网络管理的管、控一体化系统。它综合生产、经营、管理、环境、资源、安全与效益等各种因素，使企业在实施绿色采矿的条件下实现整体协调优化，以增强矿山企业在市场中的竞争能力和适应能力，其最终目标是实现矿山的高度信息化、自动化与高效率。
2.2 DM基本特点
DM具有以下六大特征：
2.2.1 应具备完善的企业数据传输网络。DM建设中的各种海量数据、模型的管理、应用与共享是通过网络来进行的，这就需要建立一个宽带、高速和双向的通讯网络平台，确保数据在矿山企业内外的高速传输，以利于矿山产品、经营等社会化信息在网上的快速传递，便于矿山信息的公众共享和产品市场的实时运作。
2.2.2 具备完整的矿业信息数据库及矿业应用模型，数字矿山的核心就是数据仓库。时空数据仓库、矿业应用模型等核心系统能够管理着矿山地物的几何信息、拓扑信息和属性信息，管理着矿山工程、设计、生产、决策服务等重要环节，如：矿山开采沉陷设计、储量计算、瓦斯聚集程度模型等。
2.2.3 真三维地学模拟(3DGM)、各类数据挖掘工具等包装系统；3DGM和数据挖掘对“数据与模型仓库”中的海量数据与模型，进行数据与模型的过滤和重组。
2.2.4 以测量(包括数字摄影测量、GPS、大地测量及井下常规测量)、地球物理探测、遥感技术为综合手段来建立精确、全面的矿山综合信息数据采集与更新系统。
2.2.5 以采矿CAD(MCAD)、虚拟现实(VR)、仿真(CS)、科学计算(SC)、可视化(VS)、办公自动化等多技术高度集成[7]。采矿CAD、虚拟现实、仿真、科学计算、可视化等系统，不仅能够对矿山井上的各种作业条件进行3D模拟，而且可以对井下的地质、地层分布情况进行准确的模拟与虚拟分析，还可以对即将下井作业的矿工进行虚拟的井下条件培训，提高他们的安全意识和工作效率。
2.2.6 建立完善的矿山GIS系统。MGIS作为现代矿山信息化办公与决策的公共平台，作为各类矿山软件集成和各类模型融合的公共载体，在矿山业务的全过程中起着决定性作用。面向21世纪DM的MGIS系统应该是一个能为采矿业提供矿山信息组织管理、采矿模拟、空间分析与可视决策支持的真三维GIS系统[4]。
.3 DM功能体系
2.3.1 矿井测量信息系统
矿区层面的矿井测量信息系统主要包括各矿测量报表和各种图纸的生成与更新，以及矿测资料的网络化管理。报表主要是指掘进巷道尺度报表；各种图纸包括采掘工程平面图、井上下对照图以及井下控制网展点图等。
2.3.2 矿井水文地质信息系统
主要包括：基础水文地质信息管理子系统、矿井涌水量计算和水害防治子系统、水化学信息管理子系统、矿区水资源评价与管理子系统等。
2.3.3 煤矿储量及资源回收信息系统
主要包括：煤层三维空间可视化模型建立、矿井储量基础库、矿井动态储量信息子系统、矿井储量分类统计报表的输出、矿井储量库数据管理与查询、矿井储量资源回收管理子系统等。
2.3.4 矿井生产自动化监测与控制系统
主要包括：综采工作面监控系统、胶带机监控系统、机电设备自动化系统。可根据煤矿的实际情况，采用有线、无线等多种方式建立各种监测、监控系统和通信系统，接入综合业务网。采集的井上/井下生产数据及地面各控制系统的实时数据拟采用工业以太网前沿传输技术，传递到相应的中央服务器或根据地域划分的应用服务器，能够实现地域调度和集团总体管理。
2.3.5 矿井宽带多功能移动通信系统的开发与应用
工作频率可根据需要，在4MHz带宽的范围内任意设定，多个信道自动扫描、自动分配，并在手机和基站上自动显示；与地面公用有线电话网和无线移动电话网联网；手机和基台的发射功率连续可调，满足各种不同矿井的不同需求，为今后的人员跟踪、机车跟踪、图像传输和井下寻呼系统提供技术平台和传输通道。
3 DM建设关键技术
3.1 DM建设总体技术体系
DM的实现与应用涉及GIS、虚拟现实、网络、多媒体、数据库和海量数据存储等多种高新技术，集成应用是其实现的关键。因此，DM建设将是一个复杂的系统工程，需要一大批科技工作者和技术人员不断努力才能实现。依据DM的数据流程下图1列出了从数据获取、数据传输、数据存储、数据处理和数据共享等层面的DM总体技术框架。
3.2 以GIS为平台的DM建设关键技术
基于DM建设的目标和主要内容，对现代先进技术进行集成创新，应完成以下关键技术的攻关，为不同的矿山企业做出符合国情、符合企业实际的基于GIS的DM建设技术方案。
3.2.1 矿山空间数据库管理与数据挖掘技术
针对矿山数据信息的复杂性、海量性、不确定性和动态多源、多精度、多时相和多尺度性的特点，为统一管理和共享数据，必须研究一种新型的空间数据库管理技术，其中包括矿山数据的分类组织、分类编码、元数据标准、高效检索、快速更新与分布式管理。而为了从矿山海量的空间数据库中快速提取专题信息，发掘隐含规律，认识未知现象和进行时空发展预测等，必须研究一种高效、智能、符合矿山思维的数据挖掘技术。矿山数据挖掘技术是指从海量的矿山数据中提取专题信息、发掘隐含规律、认识未知现象和进行时空发展预测的过程。这些规律和知识对矿山的安全、生产、经营与管理能发挥预测和指导作用，可以方便未经专门培训的用户和各业务部门工作人员共享和使用海量矿山信息。
篇10
关键词：矿山 地质灾害 危险评估 技术问题 探讨
矿山地质灾害会对矿山周边居民的生产生活造成影响，严重时会导致人员伤亡事故的发生，还会对自然资源造成浪费，不利于国家经济的可持续发展。近些年，我国大小矿山地质灾害问题频发，给国家和人们造成了巨大的损失，严重影响了社会的稳定发展。国家必须要制定出一套切实可行的地质灾害危险评估方案，运用相关的技术条件有效降低地质灾害造成的不必要的损失。
1 矿山地质灾害危险性评估范围的确定方法
划定矿山地质灾害危险性评估范围是灾害危险评估中的重要环节，能为后续工作打下坚实的基础。划定评估范围就必须要以计划采矿用地范围为依据，由矿区外缘向外扩散一个特定范围，当遇到特殊的地段时，可以根据具体情况，将整个发育区和有可能造成事故的地区划分到危险评估范围中。针对以下几种情况，地质灾害危险评估范围确定方法也存在差异。
1.1 露天开采矿井的地质灾害危险评估范围
露天开采矿井常见的地质灾害有滑坡、地陷、地裂、崩塌、瓦斯爆炸和地下透水等，除此之外，还有可能遭受到因露天矿井边坡失稳而引起的一系列二次灾害。所以，在研究推算露天开采矿井的地质灾害危险评估范围时，一定要考虑到矿井边坡稳定性的问题，严密地计算出矿井边坡的影响范围，并以此为推导依据，确定露天开采矿井的灾害评估范围。
1.2 地下开采型矿井的地质灾害危险评估范围
地下开采型的矿井由于深入地下作业，在开采完成之后很容易形成采空区，使得矿井上覆岩层出现变形情况，从而引发一系列的地质灾害。在研究推算危险范围的时候，一定要运用专业的推导公式进行运算，并结合实际情况，周密地考虑到上覆土层的厚度等因素的影响，以此确定下地下开采活动形成的地表裂隙范围。
1.3 特殊地段的地质灾害危险评估范围
当勘测活动遇到一些特殊的地段，如泥石流高发地段、地陷区等，工作人员应该结合实际情况和自身的经验，将灾害危险评估范围扩大到100米之外的安全地带。
2 地质灾害危险性分级评估标准
2.1 危险性较大的情况
一般来说，矿区周边的沟谷区、具有发生滑塌事故的地形条件地带和土地沙漠化严重地区发生地质灾害的可能性较大。不仅如此，采矿矿层厚度和层数大小也是影响矿区发生地质灾害的重要条件。当采矿矿层厚度超过十米、采矿层数超过两层时，危险系数将会直线上涨，大大增加了矿坑突水事故、瓦斯爆炸事故和矿山自燃事故的发生几率，会对井下作业人员的人身安全造成巨大危害。除此之外，该地段还很有可能会出现泥石流灾害，对矿区周边的自然环境造成严重破坏。
2.2 危险性中等的情况
在矿区周边的风沙地貌区、曾经出现大面积地陷灾害或具有轻度水土流失现象的地区较为容易发生地质灾害。这些地区开采矿层厚度一般大于三米，但采矿层数仅为一层，上覆基岩和土层的厚度往往超过七十米，较为坚固，不易发生形变。该区域的居住人口较少、密度较小，居住范围较广，人口分布较为分散。而且，这些地区基本不具备诱发泥石流的条件，相对来说较为安全。
2.3 危险性偏小的情况
地质灾害危险系数较小的地区往往不存在滑塌情况，水土流失情况也较为轻微。这些地区不仅开采矿层厚度小于三米、采矿层数只有一层，而且上覆基岩和土层的厚度超过七十米，极不容易对地表造成裂隙或其他地质灾害，一般不具备泥石流的诱发条件，基本上不可能出现滑坡泥石流灾害。
3 矿山地质灾害防治注意要素
相关部门进行矿山地质灾害危险性评估工作，主要是为了保障矿区周边居民的人身财产安全不受到损害，最大程度上保护矿区周边地区的生态环境不受采矿活动的影响，迎合了国家的可持续发展战略要求，能有效防止地质灾害的发生。
3.1 数字化矿山的运用
数字化矿山平台包含了许多系统（如图一所示），它可以通过数据仓库集成技术，建立完备的矿山数据资料中心，有效地整合和利用生产数据。除此之外，还能够借助地质测量模型和三维仿真等核心技术，帮助降低矿井安全生产和管理难度，是一项十分实用的现代化技术。
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数字化矿山是数字化地球在矿山开发中的应用，通过在矿山范围内建立一个三维坐标主线的方式，将矿山中的主要信息构建成一个专业的矿山信息模型，帮助工作人员快速精准地了解矿山中的各种信息。
一般来说，结合矿山安全监测数据和虚拟现实技术，能够有效为矿业的生产、经营、管理、安全等提供原库调用服务，能够为矿区的地质灾害危险性评估工作提供技术支持，以达到减少工作人员的负担、推动工作进度、提高工作效率的目的。
3.2 加强日常生产地质管理工作
3.2.1 有效延长矿山寿命
矿产资源是短期内的不可再生资源，一座矿山的矿产量有限，要想延长矿山的寿命，就必须要加强地质管理工作，扩大对盲矿和新矿床的找寻范围，运用科学化的技术手段，提高找矿的准确度，结合新的理论和技术，尽可能地延长矿山的使用寿命，体现科学发展观的重要思想，实现资源的优化配置。地质技术管理工作还能解决由于矿山复杂的内部结构而导致零碎小矿体难以开采的问题，极大地提升了小矿体的回采率。
3.2.2 矿产资源的合理开发利用
在地质管理过程中，必须要采用有力措施、结合先进的科学技术手段，实现矿产回收率最大化。矿山在开工建设之前，必须要保证工作人员进行实地考察以获取健全的地质数据资料，为后续评估工程提供充足的数据支持，达到防治矿区地质灾害的目的。
3.3 工程措施
在具体的防治过程中，应该时刻提高警惕，尽量在灾害发生前进行有效预警和防御措施，对于可以避免的地质灾害尽可能地采取避让的态度，如遇到实在避免不了的地质灾害，则一定要结合先进的科学技术，制定出一个切实可行的灾害治理方案，以确保矿山工程的安全、顺利运行。
地质灾害防治工程的技术类型主要可以分为三类（如图二所示）：主动型、被动型和复合型。
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4 结束语
综上所述，近些年，我国大小矿山地质灾害问题频发，不仅对社会的稳定发展造成了恶劣影响，也给国家的自然资源和人民的人身财产安全造成了巨大损失。国家必须要针对矿山地质灾害问题进行危险评估工作，以有效降低地质灾害造成的危害，使国家自然资源得到优化配置。还应该制定出一套切实可行的地质灾害危险评估方案，分三种情况（露天开采矿井、地下开采型矿井和特殊地段）去划定地质灾害危险评估范围。可以通过对矿区周边地区的地形、地貌特点开采矿层厚度和层数等信息，分析判断出该地区出现地质灾害的风险等级；还可以通过加强日常地质管理工作、使用数字化矿山平台等方式实现矿山地质灾害防治工作，尽可能地避免不必要的人员伤亡和经济损失。
参考文献：
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