礦山工程數字化范文
時間：2023-12-28 17:57:29
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篇1
【關鍵詞】礦山測量；數字化技術；工程圖數據庫；底板等高線圖；主工程圖；礦山測量坐標
0 引言
一般情況下，若干基礎礦山工程圖組合而成每一個礦山所使用的礦山工程圖，這些基礎礦山工程圖是構成礦山工程圖的基本的要素，基礎礦山工程圖又由底板等高線圖、地形地質圖、采掘工程平面圖、井上下對照圖、地質剖面圖等組合而成。
1 分類和內容排序
就采掘工程平面圖中包括的對象而言，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測工程類圖。兩類礦山工程圖中的內容都較多，不同的對象繪制方法也不同，首先要根據對象特點進行分類和排序，對象的排序非常關鍵，不正確的排序，會使工作量增加許多。排序的原則是：優先排序邊界對象或截斷其它對象的，其次是獨立對象和分散對象，最后繪制各類填充。
①煤層底板等高線圖排序
其內容按繪制順序排列為：坐標網格，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，填充等。
②采掘工程和實測工程排序
井下采掘工程具有復雜性，各種工程名稱要用專用術語描述，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，采區邊界，回采巷道及注記，分層巷道，回采工作面及編號，煤倉，各種測點，巷道傾角，煤巖層產狀，井巷實測斷層，采空區和回月份，填充等。
2 繪圖環境的設定
要在AutoCAD平臺上數字化采掘工程平面圖，首先要做的就是對繪圖環境進行構建，其依據的就是國家的相關標準。繪圖環境的內容主要包括，設置工程圖界線、繪圖單位、坐標原點和繪圖比例，建立圖層，設定線型、線寬、顏色，創建文字等。圖層這種工具主要為AutoCAD系統表達工程圖，它在工程圖的繪制、顯示、修改甚至輸出中起重要作用，所以，在數字化采掘工程平面圖的過程中，創建標準的圖層庫十分必要，圖層庫的創建必須按遵循一定的原則。創建采掘工程平面圖標準圖層庫時，每一種內容應獨立創建一個圖層，還要依據國家的相關標準來設置對象的顏色、線型、線寬、高度等特性，且必須設為“隨層”。一般來說，圖層越多越好，多個圖層的使用能加快數字化速度，多個圖層管理起來相對簡單。嚴格禁止在0圖層上繪制對象，0圖層應保留來創建圖塊。值得注意的是，要單獨為工程圖設立一個圖層，這樣，繪制好工程圖后，對工程圖的顯示、打印控制就比較方便，也可將工程圖刪除。
對采掘工程平面圖來說，創建兩個圖層庫相對較好，這兩個圖庫就是煤層底板等高線圖層庫和采掘工程、實測工程圖層庫，兩個圖層庫各自單獨存放。
繪圖環境的設置方法可用交互式作圖的方法，也可以利用現有的繪圖環境設置軟件直接進行設置。采礦地質標準圖層庫中相關圖層庫就可以在圖層庫創建時直接被調用。
3 插入和調整光柵工程圖
就包含的內容而言，掘工程平面圖涉及情況較多，大部分涉及的是采掘工程類，所以應依具體情況在數字化此類礦山工程圖時分別對待。
對于新建礦山來說，一般的掘工程量不是很大，從保證圖紙的精度角度考慮，采用光柵工程圖數字化的方法就沒有必要，可以使用直接繪制的方法，即根據測量所得的數據，直接在煤層底板等高線圖中進行繪制。因井下各類工程圖使用了原始的測量數據在礦山測量坐標系統中直接繪制，所以對圖與實際的一致性起了保證作用，這樣也為數字化圖的使用和填圖奠定了好的基礎和開端。
對于老礦山，因采掘時間長，積累下的掘工程和實測工程數量上非常多，只有用光柵工程圖數字化的方法才可保證質量。
4 創建礦山測量坐標系
首先，將選中工程圖文件中的所有對象（包括光柵工程圖），使用MOVE命令并以坐標網格左下角為基點，移動至世界坐標原點（0，0，0），再使用新建UCS命令中的新建原點，將坐標網格左下角的坐標值負值移動坐標原點，打開命令UCS對話框，將未命名的坐標修改為礦山測量坐標，確定、關閉對話框，保存文件。
在礦山測量坐標建好的情況下，對于鉆孔、高程點、導線點等需要依實際坐標插入的對象，可先將礦山測量坐標置為當前，然后輸入實際坐標值（在命令行或對話框中），這樣，所插入的對象的位置將與實際的位置相符了。
采掘工程平面圖數字化以后，其上的對象都已被矢量化，但仍要仔細編輯和修改，其目的就是為了保證內容完整和方便以后的管理和使用。
1）按坐標網格檢查內容；
2）按圖層檢查特性；
3）按整幅圖檢查顯示；
4）按測量臺帳逐個檢查帶有屬性數據的對象。
6 參照疊加
采掘工程平面圖數字化的過程中，分組是最佳的選擇，通常，煤層底板等高線圖上的內容為一組，采掘工程和實測工程為一組，在分組的前提下再管理。實踐中，部分礦山工程圖不需要全部內容，只需要其中一部分，比如井上下對照圖，需要的就只是采掘工程和實測工程圖的內容，而煤層底板等高線圖的內容是它所不涉及的。要是把采掘工程和煤層底板等高線的對象數字化為一體，需要分離時就會很困難，這給以后管理和使用數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前工程圖文件內的方法。外部參照的本質是將其它工程圖文件鏈接到需要插入的當前工程圖中，實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，當前工程圖文件的大小不會明顯增加。
另外，一個含有外部參照內容的工程圖，當它被打開時，系統能自動調入外部參照工程圖的最新版本，則當前工程圖就被及時更新了。外部參照對于主工程圖而言，是一個單獨的對象，我們可以對它做常規編輯處理。
使用外部參照把煤層底板等高線和采掘工程與實測工程兩個工程圖文件處理成一個主工程圖，選擇參照文件是最關鍵的。因實際生產中，掘工程和實測工程部分遠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測工程部分為插入的參照圖，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，采掘工程和實測工程部分就自動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測工程圖疊加組合為礦山掘工程平面圖時，通常會有些內容是重復的或不需要的，處理這些的內容的方法就是把它們所在圖層關閉或凍結，這樣就不會被顯示和打印了。
7 結束語
總之，數字化基礎礦山工程圖地位十分重要，它是建立數字化礦山工程圖資源庫和應用系統所必須依賴的基礎，同時是數字化礦山的一個重要的組成部分，這項工作十分復雜，工作量也大，研發合理的技術方案成為必然要求。
【參考文獻】
[1]黃艷麗.廣西大廠高峰錫礦三維數字化礦山信息系統的建立及應用研究[D]. 昆明理工大學，2008.
篇2
關鍵詞：礦山工程，測量技術，現狀，前景展望
中圖分類號： TD21 文獻標識碼： A 文章編號：
前言
礦山測量在礦山工程中的應用, 已成為礦山建設和生產時期的重要一環，它為礦山開發建設和生產管理提供與地理位置有關的各種綜合性的基礎信息。隨著測繪技術的迅速發展，礦山工程測量也在不斷創新和發展，礦山測量對礦山工程項目中的安全保證起著重要的作用。
1、我國礦山測量技術的現狀分析
1.1 隨著先進科學技術的利用以及計算機網絡技術的進步，礦山測量技術也得到了相應的發展，隨之而來的是數字化測量儀器的廣泛應用，最常見的是電子經緯儀、全站型儀器、GPS 接收機和多種地面或巖層移動變形監測儀器，這些礦山測量技術在實際工程中取得了良好的效果，提升了礦山測量數據的準確性和有效性。不僅應用于地面測量和數據采集工作，而且提高了工作教率和成果的精度、改善了工作環境、減輕了勞動強度，為開發和保護礦產、土地等自然資源、保護礦區環境作出了重要貢獻。隨著礦山測量手段的不斷進步以及科技技術的進步，使得礦山測量技術滲透到了諸多領域，最為突出的是礦山測量學科在 3S 技術礦山應用、數字礦山理論與技術、開采沉陷與防護、礦體幾何與礦產經濟、礦區土地復墾和生態環境重建等領域取得了蓬勃發展，并且還和工程測繪緊密結合，取得了輝煌的測量成果。
1.2“3S”技術（GPS、GIS、RS）在進行礦山測量中發揮著極其重要的作用，它是整個計算機應用系統的核心技術，代表著測繪學科的成果，是礦山工程測量的主要測量儀器和關鍵技術，經過實踐證明，此項技術在礦山測量中取得了較大的進展，其理論研究也在不
斷得到更新和應用。GPS （全球定位系統） 是衛星定位和導航技術與現代通訊技術(無線電通訊、衛星通訊)相結合的新技術，在完成工程測量的時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確性和測量效率。最近幾年，GPS 全球定位系統在礦山工程測量中得到了更加廣泛而實際的應用，以其特有的優勢為人們提供了各種各樣便捷服務，提高了信息的獲取效率，節約了有效的資源利用空間。GPS 系統可以向全球任何用戶全天候地連續提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息等技術參數，這對礦山工程工作人員來說能夠起到十分重要的作用。其中 GPS 的靜態功能和動態功能這兩大功能在對礦山進行測量的時候被應用的最為廣泛，CPS 測量的技術特點主要體現在測站之間無需通視、定位精度高、觀測時問短、提供三維坐標幅和操作簡便，這對礦山測量工程的實施有著極其重要的意義。
GIS(地理信息系統)是以采集、計算、存儲、分析、管理和應用一切與空間地理分布有關數據的計算機系統。計算機網絡技術的不斷更新和發展從根本上推動了 GIS 技術的普及和發展，使其在礦山測量作業中得到了實際應用。通過地理信息系統在礦山測量工程開發中的應用，能夠在搜集相關信息的時候做到更加便捷而準確，從而節約了很多時間，減少了人力以及財力上的浪費。
遙感技術(RS)是指不與物體直接接觸而獲得該物體信息的技術。此項技術的工作原理主要是通過光特性來了解該物體。傳統的測繪技術只局限于測量可見光的物體信息的搜集，而遙感技術能夠將不可見光段的、遠程的、地下的信息準確地反映出來，給測量工程帶來很大的便利，以其獨特的使用價值而獲得了較快的發展。遙感對地觀測技術已經在礦山工程測量中得到了廣泛的應用，而且隨著技術水平的提高，遙感技術在空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率上都有很大提高，能夠準確而及時有效地將地球表面的信息反映出來。
2、礦山測量技術的發展趨勢和展望
礦山測量技術一直都在不斷的取得新的進展，目前有很多發達國家已經構建起了更加完善的天地觀測體系，為的就是盡可能多而準確地獲取更多的資源和信息，提高獲取信息的分辨率，擴大獲取信息的區域，加快獲取信息的頻率。我國目前已經做出了相應的提高舉措，構建了很多綜合信息平臺，并發射了很多衛星群（通訊衛星、氣象衛星、全球導航定位和多分辨率的光學、紅外、高光借遙感、全天時工作的雷達衛星群、謀求衛星遙感、航空對地觀測、衛星導航定位系統與地理信息系統衛星），從而提高信息獲取的準確度和效率。在進行礦山工程測量的時候，一定要結合礦山當地的特點來進行測量，結合先進的測量技術并在使用的過程中加以創造性的應用，從而取得更加豐富而實際的測量成果。
2．1 加強礦山測量技術的規程管理和人才培養
在進行礦山測量的時候，一定要制定相關的規程計劃來確保測量工作能夠安全而規范的進行，從而減少資源浪費，提高生產效率。隨著新科技的不斷應用，以及市場信息的不斷變化，礦山測量負責人要及時進行資源的更新和維護。由于測繪高科技是計算機科學、信息科學、光電技術等多學科現代成果的融合．，因而在進行測量的時候，并不是隨便操作就能夠完成的，具有很強的技術性。高科技領域的測繪人才就要不斷加強自身的專業素質和水平，提高測量的準確性。而測量人員也應該向著綜合性的人才方向發展，提高自己的綜合素質和能力，以適應科技不斷進步的需求。
2.2 未來礦山測量技術的趨勢
未來的礦山測量技術可以趨向于采用高新技術開拓新的領域。不斷擴展礦山測量的涉及領域和學科范圍，不要局限于測繪學科內，向著生態學科以及其他學科發展，從而取得更加廣泛而實際的效果。數字攝影測量技術對遙感技術也有著很大的促進作用，尤其是激光掃描成像技術的應用給礦山測量工程的實施和開發提供了更多的進步空間。
結束語
隨著數字化測繪技術的提高, 測繪新技術的不斷成熟、測繪技術也在各行各業中得到廣泛應用,現代礦山工程測量必將朝著測量數字工程化的方向發展。開展數字化礦山建設已成為礦山企業提升自身競爭實力和創造經濟效益的重要手段。在這種時代背景下，礦山測繪工作者除了具備礦山測量專業知識外，還需要具備地質、采礦及環保等學科的知識：
（1）全方面掌握測量方面的基本知識的。如地形圖測繪、礦區控制測量及 GPS 衛星定位技術、測量誤差及平差、礦山測量及礦圖繪制、大地測量儀器學、攝影測量等。
（2）掌握地質基本理論及礦井地質、礦體幾何等知識，以便研究礦體的形狀、性質及斌存規律和計算儲量、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和礦區土地復耕知識，以便對采礦引起的環境問題進行監測，對開采沉陷造成的生態環境問題進行綜合治理。在人才培養上，注重加強基礎理論拓寬專業知識面，培養開拓型人才。
自 20 世紀 90 年代后期，在市場經濟的推動下，利潤最大化成為礦山企業競相追逐的目標。“采好的礦，采成本低的礦”成為普遍現象，在這種背景下，礦山測量在礦山生產中僅充當了導線與給向的簡單輔助角色，礦山工程測量人才流失嚴重，嚴重削弱了礦山工程測量的技術力量。為穩定礦山測量技術隊伍，礦山企業應制定相關政策，為測量人員提供更為廣闊的技術平臺和發展空間，讓他們發揮出技術效益。
參考文獻：
篇3
【關鍵詞】GIS信息系統；機電一體化；3S技術；安全監控
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，自動化、信息化程度最高地方礦井。2012年被授予省級兩化融合示范企業。
煤礦井田面積88.9平方公里，資源儲量18.04億噸，可采儲量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，井田煤質優良，具有特低灰、低-特低硫、特低磷、富油、高發熱量、熱穩定性好的特點，是良好的氣化用煤和動力用煤。
煤礦采煤方法采用分層覆巖再生頂板大采高綜采，裝備一個設備全引進綜采工作面和兩個連采工作面，服務年限106年。設計生產能力為初期800萬噸/年。
2.榆樹灣煤礦數字礦山工程總體目標
（1）基于建設數字化礦井的理念，利用先進的信息技術手段，立足高標準、高起點，遵循先進、實用可靠、科學經濟的原則，在榆樹灣煤礦建立礦井監測、控制、管理一體化的、基于網絡的集成系統，以實現全礦井各生產環節的過程控制自動化、安全生產綜合調度指揮和業務運轉網絡化、行政辦公無紙高效化。
（2）提升榆樹灣煤礦安全生產的自動化水平，提高安全裝備及自動化系統設備的可靠性，可用性，確保生產安全和高產高效，減少井下作業人數，提高榆樹灣煤礦礦井安全水平，提高企業經濟效益和市場競爭能力。
（3）通過應用軟件，在GIS和WebGIS技術支持下，全面統一煤礦專業地理信息系統平臺，集成共享地測數據（即采掘工程平面圖），實現榆樹灣煤礦生產計劃、生產安全調度、生產過程控制最優化，并能實現對關鍵設備的狀態監測和故障分析。進一步建設無人采掘系統、ERP系統、專家決策系統、人工智能系統，最終將榆樹灣煤礦建設為在生產管理中基本實現“生產過程自動化”、“安全監測數字化”、“企業管理信息化”、“信息管理集約化”的數字化礦井。
3.榆樹灣煤礦數字礦山工程建設原則
（1）先進性、成熟性
使用先進、成熟、實用和具有良好發展前景的技術，既能滿足當前的需求，又能適應未來的發展實用性，選用的設備應是經過實踐檢驗的成熟產品。
（2）可靠性
綜合自動化系統的可靠性是系統具有實用性的前提，確保能高效、穩定適應煤礦特殊環境的連續工作。
（3）安全性
綜合自動化系統是基于網絡體系的，其安全性將是系統建設的核心技術，而用戶對網絡安全的要求又相當高，因此安全性原則非常重要。監控系統中主要有以下幾大安全問題：
1）數據的私有性（保護監控系統的數據不被侵入者非法獲取）。
2）授權（防止非法侵入者在監控系統上發送錯誤信息）。
3）訪問控制（控制對網絡資源的訪問）。
4）安全措施應包括：防病毒、防黑客、防止非法或越權訪問、傳輸加密、安全策略控制等。
4.榆樹灣煤礦數字礦山工程系統組成
榆樹灣礦井將建設成高產高效的現代化大型煤礦。建設一個以計算機網絡為基礎，以信息共享為手段，形成集數據采集、生產控制、辦公自動化、決策支持、多媒體應用和Internet服務于一體的綜合自動化系統。系統可將企業的生產過程控制、優化、運行、計劃與管理作為一個整體進行控制與管理，提供整體解決方案，以實現企業的優化運行、優化控制與優化管理。提高煤礦的生產運行狀況、安全水平、事故災害預測預報以及生產業務管理水平。
（1）煤礦綜合自動化系統：榆樹灣煤礦在礦井前期建設已經完成綜合自動化系統的建設，為數字礦山打好基礎。數字礦山綜合自動化平臺包括：礦井電力監控系統（地面變電站監測子系統、井下變電站監測子系統）、綜采工作面監控子系統、井下排水泵房監控子系統、井下膠帶機運輸控制子系統、主通風監控子系統、瓦斯抽放站監控子系統、井下無軌膠輪車輔運信集閉系統、礦井原煤產量監測子系統、礦井水處理系統、壓風機監控子系統、鍋爐監控子系統、洗煤廠監控子系統、生活水處理站監控系統、地面生產監控系統、地面消防監控系統、日用消防泵站監控系統等。
（2）煤礦安全生產監測系統：榆樹灣煤礦在礦井前期建設已經完成，數字礦山建設將各個子系統整合到平臺，包括安全監測監控子系統、井下人員管理子系統、束管監測子系統等。
（3）視頻監控及顯示系統：工業電視監視系統、大屏幕顯示系統等。
（4）礦井調度通信指揮系統：礦井行政通信系統、礦井調度通信系統、礦井無線通訊系統等。
（5）煤礦信息化網絡系統：管理信息網絡系統、礦井綜合自動化網絡系統（地面工業環網、井下工業環網）、生產調度中心與數據中心服務器群組與數據存儲系統、網絡安全系統、綜合布線系統、機房工程等。
（6）煤礦生產經營管理平臺軟件系統：安全生產管理信息系統（調度、機電、地測、安全及兩化等專業系統）、OA系統、目標經營管理信息集成軟件系統、榆樹灣煤礦信息門戶等。
5.系統簡介
如圖1所示，從層次上整個系統可以劃分為三個層次：設備層、信息集成層、管理決策層；包括兩個支撐系統平臺：一是以太網絡系統平臺；二是數據庫管理系統平臺。以太網絡（包括用于企業管理的普通以太網絡和用于工業控制的工業以太網絡）是所有系統傳輸平臺；數據庫（包括地質、測量、采礦、生產等）是所有決策管理的基礎數據平臺。這兩個平臺的先進性、高效性、可靠性、安全性就決定了整個系統的先進性、高效性、可靠性、安全性。
整個系統的建設可GIS和WebGIS技術支持下，全面統一地理信息系統平臺，地質、測量、采礦、供電、通風、安全等專業數據統一存儲管理于后臺數據庫管理系統、實現專業應用軟件組件式開發的方案，基于礦井生產技術層、管理層以及集團管理決策層多層面管理集成開發安全生產專業應用系統。真正實現圍繞地測數據動態變化而達到生產技術專業應用數據的共享與交換。
系統實現的技術目標主要體現：（1）硬件為基于千兆以太網（包括管理信息網絡和工業以太網）傳輸系統和實時可靠的海量數據平臺；（2）軟件為統一架構地理信息系統平臺與數據存儲、集成開發專業應用軟件兩方面上。就軟件方面而言，地理信息系統平臺是核心，統一數據存儲是系統運行的血液，專業應用軟件是生產技術管理的現代化工具，經營管理信息系統是領導決策服務的工具，四部分相互銜接，構成示范煤礦整個應用系統軟件內容。為此，軟件系統整體架構必須是瀏覽器/服務器+客戶端/服務器體系結構，即C/S+B/S結構為基礎，即基于WEBGIS的專業系統，進而實現全礦井、多管理層面的數據共享與交換。
6.關鍵技術特點
（1）數據采集、處理與存儲技術
數字礦山工程建設的關鍵是地理信息系統，并將面對的是具有多源、多維、動態、異質、異構、海量數據特點的礦業生產經營過程。其數據應具有無邊無縫的分布式數據層結構，能融合地上和地下、歷史和現時、多源、多比例尺、多分辨率的各種矢量和柵格數據。
數字礦山工程建設的多數據源決定了數據存儲的復雜性，主要涉及的關鍵技術有海量數據存儲技術、空間數據庫和數據倉庫技術。基于其數據的復雜多元化，必須采用合理的技術組織才能提高海量數據的存儲、管理效率和質量。既可以利用GIS本身的數據管理和分析功能，同時也可以采用Oracle和SQL Server等大型工業標準數據庫管理軟件建立礦山地理信息系統的數據中心，對復雜多源礦山信息進行有效的、合理的存儲、管理與分析。
數據處理技術是實現數字礦山成功應用的關鍵，它主要有地理信息系統技術、三維可視化技術和信息提取與決策處理技術等。在礦山地理信息系統應用中，地理信息系統理論與技術的研究不同于普通GIS，因為普通GIS處理的空間數據主要是指地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經濟景觀數據，而礦山地理信息系統需要處理地表以下的不確定數據。正是如此，它具有專業的數據模型與數據結構以及相應的數據標準化體系與元數據體系。
（2）分布式空間數據庫和WebGIS技術
分布式數據庫及分布式處理是數據管理的發展趨勢。礦山各專業部門可以建立專業數據庫，以發揮各自在數據采集、更新和處理方而的特長，避免集中式系統帶來的管理困難和網絡擁塞。這些分散計算機經互連網絡連接成為多計算機系統，采用分布式計算技術和互操作技術實現資源共享。超媒體網絡GIS（WebGIS）和互操作規范（OpenGIS）分別是實現同構系統（相同軟件平臺）和異構系統（不同軟件平臺）分布計算和互操作的工具。
（3）三維虛擬環境可視化技術
礦業活動具有三維空間特征和動態特征，數字礦山建設應實現三維實體的實時顯示、虛擬井下和地面生產活動實景的功能。基于3DGIS平臺的真三維礦山數據模型是數字礦山建設的基礎工作之一，將三維虛擬環境可視化技術引入到三維礦體模型，可以實現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系，提高空間分析功能。
數字礦山工程建設涉及到的是地下及地上三維空間的動態變化問題。虛擬現實技術如能夠對整個地層環境及局部地質構造進行多維、多視角、多分辨率顯現，對礦區生態環境的動態變遷能進行實時監測和時空模擬，對井下監控系統進行實時監測和動態預警，對礦山安全系統能進行災情模擬（避災分析）等，那么整個礦山地理信息系統將成為一個布局相當合理、結構極其優化、安全、高產、高效的良性循環運作系統。其中涉及很多關鍵技術，具體如下：
1）碰撞檢測技術
虛擬環境漫游是礦山三維可視化應用的基本功能之一，它利用高性能的計算機創建使觀察者具有身臨其境的沉浸感和良好的人機交互能力，有助于啟發構思的信息環境，進而達到參與者在虛擬環境中獲取知識、形成概念的最終目標。
為增強真實感，在虛擬環境中進行漫游時，必須進行碰撞檢測（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情況的發生。目前，有多種方法可以實現碰撞檢測技術。系統是從觀察者的角度出發，研究運動中的觀察者與靜態的虛擬環境之間的碰撞檢測算法。
2）三維交互技術
在礦山三維可視化系統中，三維交互主要包括空間對象的查詢、虛擬環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
為加快圖形的繪制和顯示速度，在礦山三維可視化系統中主要研究兩種技術：一種是拋棄內部體元的方法，另外一種是利用OpenGL的顯示列表技術。
（4）安全生產圖文一體化綜合管理技術
在引入地理信息技術（GIS）和辦公自動化技術（OA）手段的基礎上構建安全生產圖文一體化管理信息系統，實現榆樹灣煤礦數字礦山的網絡管理與應用。
安全生產圖文一體化管理系統是一個以業務辦公為主的系統，它除了具有一般的礦井安全生產等專業業務處理功能外，還需要提供大量的查詢功能，并且有些信息需要到互聯網，包括災害預警分析與應用等。
數字礦山工程建設是將GIS、MIS與自動化系統等一體化管理與應用，實現真正的圖文表格一體化；真正實現（不是通過兩個獨立的窗口互相切換）圖文一體，同時可以更加靈活地實現圖數互訪（在基礎圖形、基礎屬性、設備參數互訪），另外安全生產圖文一體化綜合管理中的工作流程引擎技術也十分關鍵。
（5）信息集成應用技術
數字礦山工程必須達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化集成、安全監測監控集成以及各類專業應用集成。高度集成的標志就是處理信息規范化、信息采集的及時性，準確性與完整性；集成范圍上，集成了所有供應鏈上所有環節的各類信息；在時間上，集成了歷史當前和未來的信息；管理數據來自于統一的信息源，高度共享，并有權限和安全設置；管理部門可根據統一的數據源進行決策，徹底解決“信息孤島”的問題；為此，信息集成應用技術十分關鍵。
（6）工業以太網絡技術
工業以太網系統是一個包含多個產品的多功能系統和網絡平臺，主要產品有：工業級以太環網交換機（核心）、隔爆型工業以太網交換機、本安型網絡智能分站、隔爆兼本安型不間斷電源箱等等；可以掛接配套的產品譬如：子系統控制主站、本安兼隔爆攝像機、子系統監測分站、本安型無線接入分站等等。
在礦井特別是井下構建基于工業以太環網的模式，具體實現方法是將具有國際先進水平的工業型以太環網交換機放在隔爆箱體內，使其具有能安裝在煤礦井下具有爆炸危險環境中使用的功能，將連接其它生產、控制、監控設備的節點（稱為分站）進行改造后使其具有與以太網聯接的功能。采用智能化的接口設備，與各種生產、安全監測監控設備連接，實現I/O遠程控制。也就是將系統的各種分站中的各種總線式數據傳輸接口改為具有TCP/IP協議功能的網絡接口，每臺隔爆型以太網交換機通過RJ45（RS485）接口或光接囗與一臺或數臺分站相聯，隔爆型以太網交換通過光纜相互聯接，與地面核心交換機組成工業以太環網。各種傳感器或其他設備連接在網絡的分站上，從而實現網絡結構的礦井綜合監測功能。
在數字礦山工程綜合自動化系統設計中，根據“管控一體化”的思想，采用三層網絡結構，并結合自動化、信息、計算機、網絡、通訊的新理論和新技術，利用世界先進的自動化產品、網絡產品和工業控制組態軟件、數據庫軟件，使礦井在“采、掘、運、風、水、電、安全”等生產環節全面實現信息化，并將通過安全生產與經營管理平臺及基于WEBGIS軟件平臺實現煤炭生產、管理的各個環節統一在一個網絡平臺上，形成統一、完整的有機整體。
通過構建一個遍布全礦區的工業以太網，使各礦井的信息能夠進入控制調度中心，控制調度中心的信號能夠到達現場設備。開發智能全數字安全監控器設備（簡稱數字監控器），使整個礦區的活動都處在數字監控器的監控保護之下，并能接入工業以太網進行遠程操作。同時，礦井的現有PLC、數字監控器和終端口的控制執行器構成礦井的監控子網，它以智能全數字安全監控器為核心，監視系統的運行狀況，支持現場連接計算機進行可視化監控；各終端口的攝像頭、集中控制室的服務器和顯示屏以工業以太網為基礎，構成工業電視視頻監控系統，滿足安全監控的需要；各礦井通過主干網連接到集中控制室，構成完整的礦區工業以太網，實現遠程監視礦井機電設備的工作狀況、遠程控制系統的運行、遠程校正控制器參數，并對系統故障進行預測。進而依托統一的工業以太環網平臺和統一的軟件平臺，把煤礦的各種生產、安全、輔助等各種系統進行系統集成和集中控制，實現系統聯動及各種生產及安全系統的專家決策和數據挖掘，從而實現減人提效。
7.數字礦山的意義
更為重要的是應用了工業以太環網和數據庫技術之后，煤礦設備、生產、安全、人員、管理、銷售的海量信息都能傳送、存儲到調度中心。目前這些信息不僅僅只用于各自的存儲報表、繪制歷史曲線或報警上，并充分發揮這些信息的作用，使這些信息有所增值，也能找到不同信息之間的內在聯系，從而進一步提高礦井的生產和安全水平，提高企業的效益。
從“數字礦山”的定義和架構可以看出“數字礦山”正是克服了目前煤礦綜合自動化系統軟等硬件相互脫節、信息共享程度不高等缺點，可以進一步提高礦山的信息化、自動化、智能化管理水平。
參考文獻
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篇4
【關鍵詞】MicroMine礦業軟件;數字化礦山;應用
隨著我國工業化進程的加快，礦產資源處于急劇消耗的狀態，為了提升開礦的經濟效益，確保開采礦物資源的安全性，礦山設計和管理人員努力改革采礦的技術，數字化礦山由此產生。數字化礦山可以在同一的時間和空間框架中，對各類礦山信息進行合理組織，實現礦山資源的有序管理。建設數字化礦山主要包括礦山地質信息以及選礦、采礦等礦山各個生產工藝的內容，會最終把所有的應用系統、數據、部門進行企業級的集合與共享，創建更加自動化、智能化的礦山企業。數字化礦山主要有基礎信息化、管理信息化、作業信息化三個方面的內容。隨著計算機信息技術的不斷發展，三維GIS和數據庫技術逐漸成熟，采用三維建模受到人們的認可。基于三維可視化技術的MicroMine軟件可以對礦山資源進行精細的管理和分析，在礦山開采和管理中得到大力應用
一、簡述MicroMine軟件的功能
MicroMine軟件是由澳大利亞MicroMine礦業軟件郵件公司的一種大型礦業軟件，該軟件可以對地表數據進行處理、勘測分析地址數據等功能，是一套三維交互式軟件系統。MicroMine軟件采用模塊化的結構，幫助用戶進行地質勘探、資源評估、儲量估算、采礦設計等方面。該軟件運用最為先進的三維引擎技術，根據地質數學、圖形學、地質統計學等為理論基礎創建一套包括地質勘探數據解釋、礦產資源評估。三維建模等功能的三維礦業軟件。MicroMine軟件采用模塊化構建模式，主要劃分為核心模塊、測量模塊、地勘模塊、資源評估模塊、線框模塊、采礦模塊、漏填境界優化模塊機制圖模塊類。MicroMine主要進行野外數據的收集、地下、露天爆破設計、三維可視化顯示、經濟評價等。
二、MicroMine軟件應用在數字化礦山設計中
（一）創建地質數據庫
MicroMine可以采用不同的數據形式實現地質信息的存儲和管理，數據庫的數據類型主要分為勘探數據和刻槽數據兩種。運用勘探模塊可以對勘探的數據進行編錄、分析等功能，形成的地址數據庫可以顯示再去愛三維空間之內，也可以把顯示風格修改清晰掌握礦山地質勘測的成果資料。
（二）建立礦體三維線框模型
線框模型也被稱作實體模型，該模型可以描述三維空間之內物體的幾何狀態，是判斷礦體。地形、巖層采場通用的一種技術，作為MicroMine三維模型的基礎。礦體的模型必須創建于地質數據的基礎之上，根據勘測標準規定中的相關原則，根據各個勘探線的范圍進行切剖面，從而生成各個剖面圖，各個相鄰剖面之間可以采用多種線框相互連接的辦法進行反復推敲。礦體模型生成之后，可在不同方向進行切剖面，生成切剖圖形，方便采用機構布置巷道工程時進行參考。
（三）建立地表DTM模型
創建地表模型可以把目前地形圖內所包含的地表測量數據導進軟件之中，采取相應的修改，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入性能，可以有助于DTM 模型更加接近實際。
（四）建立空塊模型
MicroMine軟件建立的空塊模型采用了精確、完善的地質統計學插值法，各個塊的屬性可以進行描述或量化，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定的區域內及時生產用戶所需的體積、噸位等方面的情況，隨之展開資源儲量的合理評估，達到靈活約束下建立統計報告的能力。
（五）地下采礦與露天采礦的設計
合理運用三維工具完成軟件地下采礦的設計，在屏幕上可以進行數字化，有比較強的點、線工具，可以根據工程的中心線，加之斷面形狀和尺寸便于生成工程實體。采礦設計主要劃分為開礦運輸設計、開采進度編排、爆破設計等多個方面。MicroMine軟件自帶的露天開采設計工具可對采礦場與堆場進行由下向上的交互式設計，用戶可以自如的對道路、臺階寬度、邊坡坡度等展開參數設計。采礦過程中的各項標準可以隨時更改，在對不同區域的礦坑進行設計時，邊坡坡度的大小由地質信息決定，MicroMine也有界面優化的功能，得出各不相同的露天境界。
三、MicroMine軟件應用在數字化礦山管理中
（一）礦山生產進度編排
MicroMine軟件可以解決開采過程中物質多樣性、采礦地點多樣性、目標多樣性等情況，可以隨時跟蹤整個開采過程，依照開采技術與采掘現狀進行調整，確保礦山安全開采直至完工。
（二）巷道地質編錄管理
MicroMine軟件可以創建生產時期的地質數據庫，來達到對地質信息的綜合管理，可以把巷道地質編錄中獲取的地質信息在軟件中加以整合，有助于描述礦體的分布狀態，創建出礦石品位分布特征的礦石模型，很好的對采掘進程計劃加以指導。
（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于礦山的安全生產發揮著不可替代的作用。MicroMine軟件從設計說明中獲取有關參數，并根據地質編錄數據創建適用于井巷工程實時監控所需要的數學模型，對礦山井巷運輸、開拓等展開全面的管理和監控，對整個采掘進度進行指導。
四、MicroMine軟件創建大紅山實體模型
建立礦體模型是創建整個模型最主要的部分之一，大紅山銅礦的實體模型創建步驟為：先在AutoCAD中劃分化圖層，再把已經編輯好的各個剖面圖導入到MicroMine軟件之后走，隨后把平面坐標之下的各個剖面圖采用坐標系統轉換到實際的位置。在MicroMine軟件中，再次對各個剖面的礦體邊界展開圈定及閉合。大紅山需要進行圈定的剖面很多，礦體從上到下共有Ic、I3、Ib、I2、Ia、I1、I0共有七個群如圖1。把各個礦體邊界線依次調入在三維軟件中，依照相關的平面圖根據礦體的對應連接關系，把兩個相鄰剖面連接起來。把那些一側或兩側沒有對應連接的剖面礦體，根據地質平面圖的情況進行閉合，依次類推，達到創建全部礦體實體模型的目的。
圖1 大紅山銅礦7個礦體邊界線簡圖
五、結束語
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，快速完成數字化礦山的建設目標。MicroMine軟件的應用不僅可以實現礦山數字化、信息化、智能化的管理，也可以提升開礦的安全性和生產效率。
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篇5
關鍵詞：礦建工程測量技術；工程測量；現狀；趨勢；
中圖分類號： P2文獻標識碼： A
工程測量技術在礦建工程中的應用，是礦山資源開發中的一項重要的技術基礎工作，不僅在礦山的勘探、建設、生產、安全等方面是必不可少的，同時也包括對工程施工各個階段施工質量的管理工作。隨著信息技術的不斷發展，礦山工程測量技術不斷將測量與光電電子技術、GPS（衛星空間定位技術）、計算機技術、GIS（地理信息技術）和RS（遙感技術）相結合，這些技術發展很快，使得礦建測量新技術出現，大大提高了礦建工程質量、促進礦建業的快速發展。
1 礦建工程測量技術的發展現狀
地面測量儀器的產生
傳統的礦建工程測量方法有工程控制網布網、地形測量、道路測量和施工測量等，上世紀八十年代，光電測距儀、精密測距儀、電子經緯儀、全站儀、電子水準儀、數字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等各種先進的地面測量儀器開始相繼的出現，促進了礦建工程測量技術的不斷發展，為礦建工程測量技術的發展提供了許多先進的手段以及技術，同時極大地改善了工作環境、減輕勞動強度，為礦建工程測量向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利的條件，改變了傳統的礦建工程作業方法，具有自動跟蹤和連續顯示功能的測距儀用于施工放樣測量；傳統方法中的三角網如今已經讓三邊網、邊角網以及測距導線網完全替換；電子速測儀為細部測量提供了理想的儀器；光電測距三角高測量也已經代替了三、四等的水準測量；精密測距儀的應用代替了傳統的基線丈量；無需棱鏡這種簡單測距儀實現了對難以直接攀登或無法直接到達測量點的系列測距工作。
礦建測量技術的進步
GPS衛星定位和導航技術與現代通訊技術(無線電通訊、衛星通訊) 相結合在測量常規定位技術使工程測量發生了根本性的變化, 生產效率極大提高。隨著GPS定位技術的不斷改進，軟、硬件的不斷完善，長期使用的測角、測距、測水準為主體的常規地面定位技術，正在逐步被以一次性確定三維坐標的高速度、高精度、費用省、操作簡單的GPS 技術代替。GPS具有測站之間無需通視、定位精度高、觀測時間短、操作簡便、并能提供三維坐標等特點，使得其在礦建測量過程中體現出優越性。
地理信息系統（GIS）是將采集、計算、存儲、分析、管理和應用一切與地理分布有關的數據計算系統，在礦建測量中得到了快速發展，結合數字化測繪技術，使大比例尺測圖技術向數字化、信息化發展。常規的礦建成圖是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作，同時還有大量的室內數據處理和繪圖工作，成圖周期長，產品單一，難以適應飛速發展的礦建工程建設的需要。隨著高新儀器和技術的出現，如全站儀的應用、GEOMAP 系統和電子經緯儀，在野外詳細數據采集使用先進的應用設備同微機數字控制繪圖儀聯合統一起來，形成了一個由野外站點數據采集到數據處理以及圖形編輯與繪圖結合整體化的科學自動化測圖系統。
遙感技術（RS）與攝影成像測量技術也愈來愈廣泛地在礦建測量領域范圍實現應用，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識物體，達到了解物體的目的，突破了傳統測量局限，可以清楚的采集到地下信息，配備高質量、高精度的攝影測量儀器，結合計算機技術中的應用，使得攝影測量能夠提供完全的、實時的三維空間信息。不僅不需要接觸物體，而且減少了外業工作量，具有測量高效、高精度，成果品種繁多等特點。遙感技術開展對地面觀察檢測技術應用實踐領域實現擴展, 現已也已經很大的程度上應用在測量工程。現在的遙感科技在空間的分辨率以及光譜和時間分辨率上實現了大大的提高, 從而可以實現及時、精確地發現到地球表面發生的各種變化。
礦建測量技術的發展趨勢與展望
進入21世紀以來,發達國家和一些發展中國家紛紛構建天地一體化對地觀測體系,以實現全球或區域、全天時、中、高分辨率的時空數字影像數據獲取與更新，努力實現基于數字影像的地球(地理)空間信息的大眾化服務。結合礦建的特點和需求,將這些技術方法加以創造性地應用,同時拓展礦建測量學科新領域。未來礦建測量技術發展趨勢為：（1）建立礦建測量技術應用的詳細規程制度以及與科技發展相適應的人才教育體系。要保證礦山企業在生產過程中的安全并且制止礦產資源的不合理浪費,首先就要開展完善合理的測量技術規范以及生產規程。在近20年中, 礦建測量技術不斷發展, 并且采礦以及安全技術相應的得到迅速發展,由于測繪高科技涉及計算機到科學、信息科學、光電技術系列學科的現代成就的融合, 因此, 需要開展培訓掌握多學科多技術的綜合性人才, 提高這些工作人員的適應能力尤其在測繪高新技術方面增強開發、實施以及應變的能力。（2）高新技術遠遠不會停留在已有水平上，必然有更多高新技術開拓新的領域,更多的先進測量技術將會與礦建測量技術相結合，運用高新技術手段大大降低礦建過程中的勞動成本、縮短生產周期。（3）數字化攝影測量技術同遙感技術實施應用方面，近年來應為高新科學技術的迅猛發展,目前在數字攝影測量科技領域的科學應用有: 衛星遙感技術的現展與應用；機載3維激光掃描與成像技術(LIDAR)；GPS-InSAR集成技術。數字攝影領域涉及的多方面高新科學技術也將應用在礦建測量中, 當然這只是現在一個發展趨勢, 還有待進行下一步的研究, 以便可以更好的實施應用于此方面。總之,現代的礦山工程測量將不斷的與高科技相結合, 形成更先進的測量技術。
在科技飛速發展的未來，礦建測量技術不會僅僅局限在人工手動測量，測量智能機器也人將應用與多傳感器統一集成系統會實現人工智能領域的迅猛發展,其應用操作范圍也將得到擴大,影像、圖像以及數據處理等領域的功能進一步提升。對于復雜的礦建工程系統中，將發展在知識化信息系統基礎上,同大地的測量、地球物理工程以及土木建筑等多學科相結合, 解決在工程項目建設中以及項目實施期間的安全監控、突發災害預防和環境管理的各種問題。礦建測量學科在3S技術礦山應用、數字礦山理論與技術、礦體幾何與礦產經濟、開采沉陷與防護、礦區土地復墾和生態環境重建等領域蓬勃發展,大型化復雜構建建筑、幾何重構、設備實施的三維測量及質量控制, 以及隨著現代化工業生產在自動化管理流程, 生產實施過程控制, 產品質量檢驗與監控的數據信息同定位需求愈來愈高, 將促進三維化測量技術迅猛發展。工程測量會從三維化的工業測量、土木工程建筑測量擴寬至人體機構科學測量。多傳感器科技的混合應用的測量系統也獲得迅猛進步并實現廣泛應用, 如GPS 接收機同電子全站儀或測量機器人集成, 可在大區域乃至國家范圍內進行無控制網的各種測量工作。GPS、GIS 技術將緊密結合工程項目,在勘測、設計、施工管理一體化方面發揮重大作用。
結束語
隨著經濟的進步，礦建工程技術越來越高科技化、信息化，對工程項目的測量技術也將提出很多高要求，這是對我國工程項目測量技術應用發展的嚴峻考驗，同時也伴隨著很多機遇與挑戰。隨著GPS 技術、RS 技術以及數字化測量繪制技術等高新科技術的發展，工程項目測量技術將向著更加科學和自動化的方向發展，同時工程項目測量也將在建筑業內得到更為合理廣泛的應用，促進我國礦建工程測量技術的不斷發展。
參考文獻
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關鍵詞：礦山測量；技術應用 ；數字化
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：P25 文獻標識碼：文章編號：
一、數字礦山的特點和組成
從數字礦山的基本定義中我們就可以看出，數字礦山是一種綜合性很強的應用系統，它具備了多種功能特性：數字礦山是以企業的內部網絡作為“道路”；將采礦、現實模擬、科學計算與智能化作為“工具”；把采礦過程中的專業數據和應用模型作為“載體”；以真實的三維地學模擬和采礦資料作“包裝”，以不同地質條件下的礦業開采數據和系統更新做“保障”；以礦山為“調度”。數字礦山通過將這些環節進行合理的調配和整合，從而實現礦也開采過程中，信息及時化、自動化和礦山開采的高效率。最終實現整個開采和生產過程，在沒有人的干預下實現礦業開采和生產的自動化管理。數字礦山系統是由五個部分組成，分別是：信息采集系統、調度系統、功能系統、包裝系統、核心系統。這個五個系統在礦山生產和開采的運營過程中都有著非常重要的作用。
1.信息采集系統。所謂信息采集系統，是在礦山的開采過程中，將信息資料和具體數據進行搜集和整理并存儲起來。信息采集系統又可劃分成為幾個小系統，比如說對礦山的測量、勘察、傳輸和記錄這幾個信息采集子系統。這個環節中重要的一點是實現信息資料數據的數字化。
2.調度系統。這里所指的調度系統是通過拓展建設和維護、繪圖與傳輸等一些基本功能，實現對信息數據訪問的控制，做好開放端口和生產調度的協調工作，加強管理。
3.功能系統。功能系統作為數字礦山系統中的重要組成部分，它的主要作用是負責為數字礦山系統提高各種專業虛擬和分析研究功能，通過對一些數據的分析研究和整理，為數字礦山系統的正常運行提供一定的理論基礎。
4.包裝系統。在數字化礦山系統中，包裝系統主要是為其提供專業的模型工具，并做好不同地理環境下的礦山資料數據和信息資料的篩選功能。
5.核心系統。核心系統主要是在數字化礦山系統中，實現對信息資料數據和各種模具的統一化管理。為企業管理者作出正確的決策提供正確決策分析和理論依據。
信息資料數據作為數字礦山系統中的核心，有著十分重要的作用。與礦山息息相關的地理空間環境數據倉庫和以及屬性數據倉庫是數字礦山系統的基礎。在這個基礎之上通過建立相關的模具倉庫，對礦業的開采、生產、和發展等提供相關的應用模型。比如冒頂預計、冒頂計算、頂板脫離計算、開采陷落計算、水位量設計、甲烷聚集模型等內容。數據倉庫中所存儲的所有資料數據和模具倉庫中所存放的所有礦業模型。就是通過被各種“工具”在數字礦山的“道路”上，輸送的數字“載體”。所以在實現礦山測量的數字化過程中，最主要的就是建立一個全面的地理環境信息系統和地理空間劃分應用系統。
二、礦山數字化測量技術
1.礦山測量任務
礦山測量因具有一定的的特殊性和多學科交叉性,曾單獨為一個專業,它的發展和進步與三個方面密切相關：一是采礦技術和礦業工程的發展及要求；二是測繪科學技術與儀器設備的發展；三是其它學科的發展與影響。礦山測量工作者擔負著礦山地面和地下三維空間的測量、定位與制圖，礦體幾何，儲量管理及開采監督，開采沉陷觀測及開采損害防護等任務。近十多年來,資源、環境、災害和人口問題成為人類社會發展的四個重大問題。國內外資料表明,礦山測量工作者在礦區和工礦城市環境的動態綜合監測,環境評價,及礦區環境信息管理,礦區開采信息管理系統,開采沉陷區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為主導的空間信息技術將逐漸應用于礦山測量及礦山建設與生產中,對現代化采礦工業起到優質高效服務和輔助決策的作用。現代礦山測量的主要任務可概括為:在礦山勘測、設計、開發和生產運營階段,對礦區地面和地下空間資源(以礦產資源和土地資源為主)和環境信息進行采集、存儲、處理、顯示、分析、利用,為合理有效的開發資源、保護資源、保護環境、治理環境服務,為工礦區可持續發展服務。
2、主要研究內容與目標
在數字礦山建設中,就礦山測量而言,除常規的礦井建設、生產中的測量任務之外,應特別重視以下的研究:礦圖數字化與數字化成圖—自動化礦山地學信息采集系統;礦山開采環境的綜合評價與治理—礦山開采環境四維動態信息系統;GIS和GPS(全球定位系統)結合及其在礦山開采環境監測與治理中的應用—礦山開采環境實時監測系統;礦山環境信息系統的質量模型及其精度不確定性處理—礦山開采環境信息系統的誤差分析系統。
（1）礦圖數字化和數字化成圖—自動化礦山地學信息系統
礦圖數字化和數字化成圖將成為礦山GIS數據采集的基本手段。實現數據采集自動化是降低礦山GIS成本的重要途徑。綜合利用不同的數據源(井上下測量、數字化礦圖、地勘信息、航測遙感信息等)、建立適合礦山各類應用的基礎地理空間信息數據庫及分層信息(包括設備位置及屬性信息),建立好礦山地學信息系統。同時注重模式識別和專家系統理論。研究的最終目標是實現礦圖數據采集、識別和處理的自動化。
1)三維可視化技術
三維可視化技術是對礦山數據建立模型并進行立體化描繪的技術手段,它將數據轉化成可視的形象,具體能夠表現礦體的空間位置、地形形態、礦井上下的操作演示,形象直觀,能夠增強工作人員的理解,增強開發過程中的精確度,并且能夠增強礦山工作的安全性。實際運用中經常使用3DMAX和Maya設計軟件。首先,要建立模型。就是通過軟件中的點、線、面的合理配合與調度,根據相關數據,建立礦體的數字化模型,能夠展現礦體的位置與形狀,模擬開發工作的具體細節。其次要對模型貼材質。通過第一步的建模,我們大致可以了解礦體的宏觀形象,而貼材質就是要根據實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性。第三,進行渲染,主要就是給模型加上光照。模擬實際情況,合理安排光源的位置與光的強弱,將模擬的畫面渲染出來。第四,制作動畫。就是根據DV拍攝的實際情況,模擬動畫場景,將靜止的物體動態化。這一步可以實現對工作場景的動畫模擬,監測可操作性,規避不必要的風險。
2)數字化資料處理技術
在礦山測量工作中的數據處理,主要是指對數字、圖形、以及文字和表格的處理,包括采集、處理及存儲。在實際工作中主要是利用計算機對測量數據進行加工整理,制作電子化表格,并進行數據共享。在這個過程中要運用到專業化的數字處理軟件,像VB等,這樣能夠有效建立數字數據庫,并能夠增強數字共享性及以維護性和易保存性。
(2)礦山開采環境的綜合評價與治理—礦山開采環境四維動態信息系統
礦山開采環境綜合評價與治理不僅包括傳統的開采沉陷預測與安全開采方案評估,礦區塌陷區綜合治理與動態環境評價、礦區土地管理與區域規劃等內容,更重要的是采用GIS技術手段。針對礦山開采空間狀態是隨時間和生產發展而變化的特點,在現有GIS數據模型基礎上,研究適用于礦山開采環境的空間和時間綜合四維數據模型,建立有效的礦山地理信息系統。該系統應達到如下目標:
1)實現各類地質采礦條件下開采沉陷的四維動態模擬,為礦山開采沉陷的綜合治理(建筑物保護、安全開采方案、保護煤柱設計,采動滑坡治理等)提供依據。
2)實現礦區生產管理的動態模擬,為主管部門提供決策咨詢。
3)實現礦區土地資源(地面覆蓋物、地下管道工程、塌陷區生態復墾)自動化管理,為礦區開采環境的綜合評價與治理提供依據。
(3)GPS和GIS結合及其在礦山開采環境監測中的應用—礦山開采環境實時監測系統.GPS定位技術是美國自70年代初期開始研制的新一代衛星導航和定位系統。目前,我國已開始應用GPS定位技術。對于礦山開采環境研究而言,主要是采用GPS定位技術采集地面動態坐標數據,并采用GIS進行數據管理和空間分析,從而獲得所需信息。最終達到直接采用GPS技術對GIS作實時更新,建立礦山開采環境的實時監測系統。
三、結束語
礦山測量工作是礦山生產建設的基礎性工作。一直以來在礦山測量時都沿用傳統的手工計算和繪圖方法,但是隨著現代計算機和通信技術的迅猛發展,傳統的方法顯然已經不能適應時代的變化,一味的固守反而會阻礙礦山測量工作的發展,因此加大數字化技術在礦山測量中的應用是必然趨勢。
參考文獻：
篇7
全國正在規劃建設的13處大型煤炭基地,其中西部地區占7個,西北地區占5個。目前西部地區礦業工程專業的畢業生需求量較大,從近3a采礦工程等專業畢業生就業率高達90%以上就能說明這一點。所以必須針對西部地區經濟特點等實際情況,提高西部礦業工程大學生的綜合素質、科研及創新能力等綜合素質。在這種意義上稱之為“基于西部情結的綜合素質”,也就是說西部的人才培養體系主要依靠西部人來支撐與建設。
1特色及優勢分析
根據調研資料分析[4~6],結合我校西部礦業這一特色與優勢學科的實際情況,對國內外目前礦業工程力學課程體系與實驗示范(基地)構建的模式及特色進行全面分析,其主要包括以下幾大優勢。
1)國際優勢及特色。在國外,采礦專業,目前只有美國的西弗吉尼亞大學、哥倫比亞大學、賓尼法尼亞州立大學、印度礦業學院、英國諾丁漢大學、澳大利亞的新南威爾士大學等還保留有采礦專業,波蘭的礦業領域人才培養也已經萎縮。在國內,只有我校擁有西部惟一的礦業工程一級學科,而中國礦業大學、太原理工大學、山東科技大學、重慶大學雖然還開設有礦業類基礎工程專業的課程,但畢業生所服務的地區很少涉及西部礦區。
2)項目構建優勢。2000年山東科技大學獲得的教育部教改項目“礦業類專業課程體系整體優化與實踐”屬于“世行”貸款21世紀初高等教育教學改革項目,并于2002-12-17在西安交通大學由教育部召開的高等理工科教育教學改革交流會上進行了經驗交流交流,獲得好評與認可。但是針對力學實驗教學與示范建設,涉及西部礦山工程力學實驗教學改革卻是鳳毛麟角。
3)地域優勢。若僅從工程力學的角度進行教改項目申請,在西安乃至全國,我校均不占優勢,如果站在西部礦業工程人才培養的角度來進行礦山工程力學實驗教學與示范構建,我校有獨特的優勢。西部地區經濟相對東部地區落后,這是不爭的事實。西部的教育更需要加強,貧困地區必須立足自己的實際,培養自己的高素質精英人才。作為西部地區的高等教育,尤其是工程基礎類專業的教育,對西部經濟發展有重要奠基性作用,其教育內涵必須拓寬與拓深。隨著國家對西部大開發的力度逐漸加大加強,西部礦山能源的戰略地位已經凸顯,采礦類優秀能源科技人才的培養、質量提高、需求模式等問題更是亟待研究的重大問題之一。
4)學科特色優勢。我校在礦業工程領域雖然已形成特色和優勢,但還需借鑒國內外著名大學相關課程設置與教學改革的成就和做法,結合我校礦業工程類專業課程與教學體系的建設以及畢業生綜合素質拓展進行綜合建設,以教學研究型大學的定位,爭取建成西部礦山工程力學教學與示范基地或平臺,為鞏固我校西部礦業特色以及夯實內涵奠定基礎。從傳統的基礎力學與礦業工程專業的課程設置方面分析,采礦工程專業學生的數學、力學知識學習較多,但有關礦山工程力學(包括巖石力學、巖層控制學、井巷工程、瓦斯動力學以及工程流體力學等)的教學與示范建設還比較薄弱,這一矛盾在近2a從采礦工程與安全工程專業的研究生招生與教育過程中也凸顯出來。
5)人才需求優勢。礦業工程學科中涉及到的采礦工程等專業屬于礦業工程類基礎性專業,畢業生在礦山主要從事礦山生產(安全開采與災害防治)技術管理與科學研究方面的工作,要求基礎知識扎實,綜合性強。從現場反饋的信息亦如此。在教學改革中拓寬專業后需要夯實工程力學(礦山巖石力學與巖層控制)知識及實際應用能力,尤其是工程現場所需要的工程力學監測方面的儀器儀表相關配套課程與知識體系。這樣畢業生到現場后能立即找到自己的定位,為后期發展奠定基礎。
2理論教學平臺內涵構建
2.1內涵構建目標與關鍵
隨著現代科學技術與生產組織模式對高等教育要求的不斷提高,人們更多地傾向采用項目(case)教學法來培養學生的實踐能力、社會能力以及其他關鍵能力。根據國家教育部門有關的方針和政策,結合我校的優勢學科和已經取得的一系列優秀教學科研成果情況,要實現西部礦業工程力學理論與工程實踐的滲透,完成教學內涵的拓展,“基礎厚、專業寬、能力強、素質高”的目標是理論教學平臺構建的關鍵。
1)基礎厚:系統學習理論力學、材料力學、彈性力學、結構力學等基礎理論與礦山工程力學(主要包括礦山巖體力學、巖層控制學、井巷工程、礦山工程流體力學等)實驗課程;
2)專業寬:在系統掌握礦山工程力學基礎與實驗(實踐)理論的前提下,拓展對實驗數據的深入分析與問題解決;
3)能力強:能對所遇到的工程問題形成正確判斷,提高研究與創新能力;
4)素質高:能綜合提出(或解決)現場工程問題的技術方案和具體運作程序,為決策者提供依據。
2.2關鍵教學手段
根據目前我校的教學軟硬件建設環境,該課程開設的前提條件是學生建立在已經參加過認識實習和已經建立現場工程感性認識的基礎上。教學方法主要采用4種:①理論教學;②實驗室觀摩與體驗(有條件的情況下,自己親自動手開展實驗);③進行野外巖(土)石的參觀與實踐;④采用論文(大作業)和考試相結合的方式進行考核。
要有效實現以上過程,概括地講,Case教學法是最有效的教學方法。該方法是由美國著名教育家、伊利諾易大學教授凱茲博士和加拿大教育家、阿爾伯特大學教授查理博士共同推創的一種以學生為本的教學法。該教學法在北美高校廣為使用,因效果良好頗受歡迎,是符合構建教學理論、促進學生全面發展的科學的教學方法。清華大學等著名高校的教學研究人員,在構建性教學理論的指導下,結合我國高校的教學改革,進行了深入研究,取得了重大進展。由于礦業工程力學專業及課程的特點和學生畢業后所從事工作環境的特殊性,在力學課程教學與實踐中采用Case教學法是非常有必要的。
2.3網絡輔助教學
為了更好地實現以上教學手段,需要利用校園網、數字化和視頻資料輔助進行Case教學,其中數字化格式主要為下列3種(正在進行修改素材):①MSWord文檔,主要是教案和本書的主要教學與授課的關鍵點;②MSPowerPoint文檔,主要授課講義;③AdobePDF文檔,為網絡教學提供圖片等素材。另外,為了及時更新教學內容,反映本課程或學科的當前狀況,摒棄教學內容陳舊等缺陷,采用(最新)科研成果進課堂和教學名師上講臺等模式,對豐富課程內涵和提高教學質量大有裨益。
3實驗示范教學平臺構建
創建一流大學離不開實驗室,建設教學研究型大學要有完善的本科教學體系的實驗室條件保障、研究生培養的實驗室條件保障[7,8]。為此,結合我校的礦業工程的西部特色,提出整合資源、組建礦山工程力學實驗示范教學的平臺。
3.1實驗教學平臺建設
1)構建以巖石力學性質伺服試驗系統(MTS)為中心的基礎實驗平臺。以巖石力學伺服試驗系統(MTS)為中心,對已建巖石力學實驗室進行改造,構建巖石(土)力學行為基礎實驗平臺,進行巖層控制和巖土工程領域的基礎教學與實驗研究。
2)建設以三維可加載相似模擬系統為中心的物理模擬實驗教學平臺。圍繞“大比例可加載三維實驗模型系統”“固-液-氣三相模擬實驗系統”“可變角塊體模擬架”,構建物理模擬實驗平臺,以提高試驗測試水平和精度為目標,使物理模擬向定量化和可重復性發展,進行巖層運移和圍巖災變控制理論教學和實驗技術教學與研究。
3)以三維相似模擬實驗平臺、固液氣三相模擬實驗臺和數值模擬實驗系統為中心,結合數值模擬試驗系統和邊坡穩定性物理實驗系統,建設礦區地表移動與環境災變預測實驗平臺,對西部特殊賦存條件下礦山開采引發的邊坡穩定基礎理論和控制技術、采動損害主導因素與控制機理的基礎理論和方法以及礦區地質環境承載能力的基礎理論和技術體系進行教學與研究。
篇8
關鍵詞：礦山測量；高新技術；重要性
中圖分類號：TD1文獻標識碼： A 文章編號：
前言
礦山測量主要是指在礦山建設以及采礦過程中，為礦山進行設計規劃、建設、勘探、運營管理、生產等的測繪工作。主要包括了礦區地形測繪、地面控制網測繪、施工測繪、礦體幾何圖測繪、地表沉降和位移觀測等。因此，礦山測量也為相關工作者提出了更高的要求，在測量過程中引用高新技術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、礦山測量技術取得的成就
礦山測量是以礦山規劃設計、生產運營管理、勘探建設、礦山報廢等為基礎實施測繪的一門交叉性學科。改革開放以來，隨著我國礦山建設的不斷增多，對礦山測量提出了更多的新任務、新要求以及新課題。因此，礦山測量要實現數據管理標準化、規范化、科學化；礦山測量數據采集和數據處理要實現規格化、自動化和數字化；礦山測量的數據應用和數據傳播要實現多樣化、社會化以及網絡化。由此，礦山測量開始逐步引入了GPS技術、GIS技術、PS技術、先進地面測量儀器、數字化測繪技術等，多種技術的廣泛使用有力的推動了我國礦山測量事業的發展；其次，微電子技術、電子計算機技術、空間技術、激光技術以及測繪科技等的進步也為礦山測量提供了新方法和新手段。
二、現代高新技術在礦山測量中的應用
（一）GPS技術在礦山測量的應用
GPS技術也叫做全球衛星定位技術，是上世紀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航系統。隨著GPS技術在實業中的應用逐步廣泛，礦山測量領域也開始積極引入。PTK技術，即實時動態技術就是在GPS技術基礎上發展起來的，其可以提供流動站在指定坐標系中的三維定位結果，并將精度深入到厘米級、PTK測量可以不用布置各級控制點，僅僅依靠一定數量的基準控制點就能夠準確的、高精度的測定圖根控制點、地物點、地形點、界址點等坐標，并利用相應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用
作為當前應用最為廣泛的測繪儀器，全站儀將光學技術與電子技術相結合，并將電子經緯儀、測距儀等優點集于一身。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、電于一身的最新科學成果，一般以電子手簿、內部存儲器或者存儲卡的方式進行數據記錄，能夠有效的接受外部計算機下達的指令，并利用計算機向外部輸出數據。當前，國際上相對比較先進的全站儀有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緯儀的優點，操作十分簡便，數據可以通過電子手簿與計算機進行直接通訊，一般礦山測量、工程測量、地籍測量、地形測量、井下測量工作等領域都可以使用全站儀。以全站儀為代表的數字化、智能化儀器將會成為礦山測量儀器未來發展的重點方向之一。
（三）慣性測量系統在礦山測量中的應用
慣性測量系統，也叫做ISS系統，是一種集自主式、全天候、機動靈活和快速多能優點于一體的導航定位技術，可以用于礦山測量、工程測量以及大地測量等領域，其利用慣性導航原理來獲取經緯度、方位角、高程、垂線偏差、重力異常等數據。具體來說，慣性測量系統包括兩大類：捷聯式系統、平臺式系統。ISS在測繪領域中的應用主要包括以下幾個方面：第一，管線監測、地殼變形、定位、地標沉陷監測；第二，對已有控制點的加密、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，地下作業測量等。就目前發展形勢來看，實現ISS與GPS優勢組合成為了高精度定位導航的發展方向之一。兩者的結合可以同時確定大地水準面和三維坐標，從而提高定位導航的精度。一般情況下，慣性測量系統在礦山測量中主要應用于礦山井下測量，目前該系統在礦山測量中的應用并不深入，有待后續進一步的改進。
（四）GIS技術在礦山測量中的應用
地理信息技術，即GIS技術，是一個集空間科學、計算機科學、信息科學、測繪遙感科學、管理科學、環境科學于一體的新興學科。而且，其技術優勢不僅僅只是在于地理數據采集存儲、分析、管理和三維可視化顯示與成果輸出，還在于預測預報、空間提示等功能。目前GIS技術已經發展成為了一個比較成熟的技術科學，并在地質礦產、氣象海洋、農林水利、測繪、環境監測、區域開發、城市規劃、國防建設等方面都發揮著越來越重要的作用。
（五）RS技術在礦山測量中的應用
遙感技術，即RS技術，由于具備大面積同步觀測、數據綜合性、可比性、時效性以及經濟性等優勢，得到了眾多領域的認可和普及。在現實操作過程中，各種尺寸的地形圖都可以通過RS技術來獲取，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的重要性
上述多種高新技術應用于礦山測量具有十分重要的意義，具體來說，主要表現在以下幾個方面：第一，隨著科學技術的不斷進步，礦山測量需要更加精確化和細致化，因此，數據處理中數據模型的建立、分析和辨識將成為礦山測量必須具備的基本技術；第二，在大型礦山工程或者變形觀測數據處理過程中，只有發展以高新技術為基礎的信息系統，才能夠進一步的與地球物理、水文地質、大地測算、土木建筑等學科相結合，從而進一步的實現測量過程中的安全監測，防范災害產生，保護生態環境；第三，高新技術逐步已經擴展到了礦山測量的各個階段、各個環節，其在未來的應用范圍將會得到進一步的拓展，影像、數據和圖形處理方面的能力也會進一步的增強；第四，GPS和GIS技術相結合的工程項目，在礦山勘測、設計施工管理等方面都發揮著十分重要的作用，在未來也會成為礦山測量的一個主流方向之一；第五，在礦山測量中使用高新技術可以減少人員投入，而且在精度和作業效率方面也都有很大的提高，出錯率非常低。而且，在建筑物十分密集的地方，利用PTK測設圖根控制點配合全站儀進行測圖，可以極大程度的提高測圖速度和測圖精度；第六，高新技術的使用是實現礦山測量智能化、自動化、集成化、數字化、可視化難得的機會。
總結
礦山測量是一門交叉性學科，其進步和發展與高新技術的引用程度密切相關。以礦業工程新技術和相關科學技術為基礎的礦山測量未來需要形成集數據采集、管理、處理、分析、傳輸、應用為一體的自動化、智能化技術系統，并為礦山建設的可持續發展提供高端技術支持。實踐證明，高新技術給現代礦山測量帶來了重大技術手段的變革，方便了礦山測量工作者日常工作，也必將會為其帶來更大的便利。
參考文獻
[1]康清宣.應用高新技術在礦山測量中的重要性[J].礦業工程.2012(3).
篇9
論文摘要：目前，隨著信息化技術的發展，大量與礦山有關的信息都必須依托GIS（Geographic Information System）技術對礦山數據進行收集、整理、處理、分析。GIS作為目前發展最迅速的高新技術之一，將其應用在礦山，可以大大地推動礦山生產經營管理的現代化進程。因此，構建基于GIS的數字礦山勢在必行。本文從我國數字礦山的現狀出發，探討了數字礦山的功能體系，對建設數字礦山的關鍵技術進行分析，并簡要介紹了北京東方泰坦科技有限公司的Titan（泰坦）空間信息基礎平臺軟件總體實施情況。
0 引言
自美國前副總統戈爾于1998年1月在“數字地球：21世紀如何認識我們的星球”的演講中首次提出數字化地球的概念及其框架以來，數字化的概念和實踐陸續出現在各個具體的產業和領域中，數字化信息技術也越來越深刻地影響著人類社會的發展。根據國家“十五”計劃對企業信息化的要求，要利用信息化帶動礦山等傳統企業的發展[1]。
GIS(Geographic Information System)是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數據的計算機信息系統，是描述、存儲、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門新興的交叉學科。以GIS為平臺，構建數字礦山DM（Digital Mine）是對所有與礦山有關的數據信息進行數字化，可以實現信息處理、檢索、輸出的自動化、可視化、與地理關系的一體化，以便礦山進行計算機輔助設計、礦產資源預測和礦山生產的動態管理等，以達到充分合理開發利用資源，謀求礦山開發的最佳社會經濟效益和環境效益的目的。
1 我國礦山信息化現狀分析
近年來，我國礦山行業的信息化建設雖然有了較大發展，但總體狀況仍然很不容樂觀。在礦山勘察、規劃、設計、生產、管理等信息化領域，與發達國家的差距越來越大。我國礦山沒有把信息資源當作礦山的重要戰略資源之一加以統籌開發與綜合利用，更沒有形成信息資源充足、系統性能穩定的礦山信息基礎設施。總體來說存在以下問題：
1.1 礦山信息化總體水平較低
我國是一個礦業大國，礦山行業是勞動密集型行業，信息化程度很低。除了少部分礦山企業有較先進的各種信息管理系統外，大部分礦山尚處于信息管理的初級階段，沒有很好地利用信息技術促進企業的發展，缺乏統籌規劃，從而導致這個層次上的礦山企業沒有較好的計算機網絡設施，沒有共享的網絡信息數據，也就使這類礦山企業在以信息為主導的知識經濟面前沒有優勢可言[2]。
1.2 大部分企業只注重硬件投資，忽視了軟件的開發、管理與應用
大部分企業沒有建立適合企業生產發展的礦山基礎信息數據庫，缺乏完善的地學煤礦空間信息系統、儲量資源管理系統及三維地質模型系統等，沒有形成一個完善的礦山軟件體系。
1.3 對現代信息化認識不足
雖然礦山企業對信息化的認識與以往相比有了一定程度的提高，但與國家信息化建設要求的要利用信息化帶動礦山等傳統企業的發展尚有較大差距。在信息化項目建設上，各個礦山也相差很大，僅有那些效益好、規模大，市場觀念和現代管理意識強的大中型礦山企業對信息化需求較為強烈[3]。
1.4 信息資源管理不夠完善
目前，已有一部分企業雖然已經開通了企業內部通信網絡，但絕大多數企業網站僅僅是網絡的簡單擴充上，并沒有充分利用網絡進行深層次的信息資源開發，缺乏共享的、網絡化的信息資源，不能使企業內部及企業與客戶之間的進行有效地信息溝通，直接影響企業的生存與發展。
2 DM的理念及功能體系研究
2.1 DM的涵義
DM是建立在數字化、信息化、虛擬化和集成化基礎上的，由計算機網絡管理的管、控一體化系統。它綜合生產、經營、管理、環境、資源、安全與效益等各種因素，使企業在實施綠色采礦的條件下實現整體協調優化，以增強礦山企業在市場中的競爭能力和適應能力，其最終目標是實現礦山的高度信息化、自動化與高效率。
2.2 DM基本特點
DM具有以下六大特征：
2.2.1 應具備完善的企業數據傳輸網絡。DM建設中的各種海量數據、模型的管理、應用與共享是通過網絡來進行的，這就需要建立一個寬帶、高速和雙向的通訊網絡平臺，確保數據在礦山企業內外的高速傳輸，以利于礦山產品、經營等社會化信息在網上的快速傳遞，便于礦山信息的公眾共享和產品市場的實時運作。
2.2.2 具備完整的礦業信息數據庫及礦業應用模型，數字礦山的核心就是數據倉庫。時空數據倉庫、礦業應用模型等核心系統能夠管理著礦山地物的幾何信息、拓撲信息和屬性信息，管理著礦山工程、設計、生產、決策服務等重要環節，如：礦山開采沉陷設計、儲量計算、瓦斯聚集程度模型等。
2.2.3 真三維地學模擬(3DGM)、各類數據挖掘工具等包裝系統；3DGM和數據挖掘對“數據與模型倉庫”中的海量數據與模型，進行數據與模型的過濾和重組。
2.2.4 以測量(包括數字攝影測量、GPS、大地測量及井下常規測量)、地球物理探測、遙感技術為綜合手段來建立精確、全面的礦山綜合信息數據采集與更新系統。
2.2.5 以采礦CAD(MCAD)、虛擬現實(VR)、仿真(CS)、科學計算(SC)、可視化(VS)、辦公自動化等多技術高度集成[7]。采礦CAD、虛擬現實、仿真、科學計算、可視化等系統，不僅能夠對礦山井上的各種作業條件進行3D模擬，而且可以對井下的地質、地層分布情況進行準確的模擬與虛擬分析，還可以對即將下井作業的礦工進行虛擬的井下條件培訓，提高他們的安全意識和工作效率。
2.2.6 建立完善的礦山GIS系統。MGIS作為現代礦山信息化辦公與決策的公共平臺，作為各類礦山軟件集成和各類模型融合的公共載體，在礦山業務的全過程中起著決定性作用。面向21世紀DM的MGIS系統應該是一個能為采礦業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[4]。
.3 DM功能體系
2.3.1 礦井測量信息系統
礦區層面的礦井測量信息系統主要包括各礦測量報表和各種圖紙的生成與更新，以及礦測資料的網絡化管理。報表主要是指掘進巷道尺度報表；各種圖紙包括采掘工程平面圖、井上下對照圖以及井下控制網展點圖等。
2.3.2 礦井水文地質信息系統
主要包括：基礎水文地質信息管理子系統、礦井涌水量計算和水害防治子系統、水化學信息管理子系統、礦區水資源評價與管理子系統等。
2.3.3 煤礦儲量及資源回收信息系統
主要包括：煤層三維空間可視化模型建立、礦井儲量基礎庫、礦井動態儲量信息子系統、礦井儲量分類統計報表的輸出、礦井儲量庫數據管理與查詢、礦井儲量資源回收管理子系統等。
2.3.4 礦井生產自動化監測與控制系統
主要包括：綜采工作面監控系統、膠帶機監控系統、機電設備自動化系統。可根據煤礦的實際情況，采用有線、無線等多種方式建立各種監測、監控系統和通信系統，接入綜合業務網。采集的井上/井下生產數據及地面各控制系統的實時數據擬采用工業以太網前沿傳輸技術，傳遞到相應的中央服務器或根據地域劃分的應用服務器，能夠實現地域調度和集團總體管理。
2.3.5 礦井寬帶多功能移動通信系統的開發與應用
工作頻率可根據需要，在4MHz帶寬的范圍內任意設定，多個信道自動掃描、自動分配，并在手機和基站上自動顯示；與地面公用有線電話網和無線移動電話網聯網；手機和基臺的發射功率連續可調，滿足各種不同礦井的不同需求，為今后的人員跟蹤、機車跟蹤、圖像傳輸和井下尋呼系統提供技術平臺和傳輸通道。
3 DM建設關鍵技術
3.1 DM建設總體技術體系
DM的實現與應用涉及GIS、虛擬現實、網絡、多媒體、數據庫和海量數據存儲等多種高新技術，集成應用是其實現的關鍵。因此，DM建設將是一個復雜的系統工程，需要一大批科技工作者和技術人員不斷努力才能實現。依據DM的數據流程下圖1列出了從數據獲取、數據傳輸、數據存儲、數據處理和數據共享等層面的DM總體技術框架。
3.2 以GIS為平臺的DM建設關鍵技術
基于DM建設的目標和主要內容，對現代先進技術進行集成創新，應完成以下關鍵技術的攻關，為不同的礦山企業做出符合國情、符合企業實際的基于GIS的DM建設技術方案。
3.2.1 礦山空間數據庫管理與數據挖掘技術
針對礦山數據信息的復雜性、海量性、不確定性和動態多源、多精度、多時相和多尺度性的特點，為統一管理和共享數據，必須研究一種新型的空間數據庫管理技術，其中包括礦山數據的分類組織、分類編碼、元數據標準、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據庫中快速提取專題信息，發掘隱含規律，認識未知現象和進行時空發展預測等，必須研究一種高效、智能、符合礦山思維的數據挖掘技術。礦山數據挖掘技術是指從海量的礦山數據中提取專題信息、發掘隱含規律、認識未知現象和進行時空發展預測的過程。這些規律和知識對礦山的安全、生產、經營與管理能發揮預測和指導作用，可以方便未經專門培訓的用戶和各業務部門工作人員共享和使用海量礦山信息。
篇10
關鍵詞：礦山 地質災害 危險評估 技術問題 探討
礦山地質災害會對礦山周邊居民的生產生活造成影響，嚴重時會導致人員傷亡事故的發生，還會對自然資源造成浪費，不利于國家經濟的可持續發展。近些年，我國大小礦山地質災害問題頻發，給國家和人們造成了巨大的損失，嚴重影響了社會的穩定發展。國家必須要制定出一套切實可行的地質災害危險評估方案，運用相關的技術條件有效降低地質災害造成的不必要的損失。
1 礦山地質災害危險性評估范圍的確定方法
劃定礦山地質災害危險性評估范圍是災害危險評估中的重要環節，能為后續工作打下堅實的基礎。劃定評估范圍就必須要以計劃采礦用地范圍為依據，由礦區外緣向外擴散一個特定范圍，當遇到特殊的地段時，可以根據具體情況，將整個發育區和有可能造成事故的地區劃分到危險評估范圍中。針對以下幾種情況，地質災害危險評估范圍確定方法也存在差異。
1.1 露天開采礦井的地質災害危險評估范圍
露天開采礦井常見的地質災害有滑坡、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而引起的一系列二次災害。所以，在研究推算露天開采礦井的地質災害危險評估范圍時，一定要考慮到礦井邊坡穩定性的問題，嚴密地計算出礦井邊坡的影響范圍，并以此為推導依據，確定露天開采礦井的災害評估范圍。
1.2 地下開采型礦井的地質災害危險評估范圍
地下開采型的礦井由于深入地下作業，在開采完成之后很容易形成采空區，使得礦井上覆巖層出現變形情況，從而引發一系列的地質災害。在研究推算危險范圍的時候，一定要運用專業的推導公式進行運算，并結合實際情況，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形成的地表裂隙范圍。
1.3 特殊地段的地質災害危險評估范圍
當勘測活動遇到一些特殊的地段，如泥石流高發地段、地陷區等，工作人員應該結合實際情況和自身的經驗，將災害危險評估范圍擴大到100米之外的安全地帶。
2 地質災害危險性分級評估標準
2.1 危險性較大的情況
一般來說，礦區周邊的溝谷區、具有發生滑塌事故的地形條件地帶和土地沙漠化嚴重地區發生地質災害的可能性較大。不僅如此，采礦礦層厚度和層數大小也是影響礦區發生地質災害的重要條件。當采礦礦層厚度超過十米、采礦層數超過兩層時，危險系數將會直線上漲，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生幾率，會對井下作業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出現泥石流災害，對礦區周邊的自然環境造成嚴重破壞。
2.2 危險性中等的情況
在礦區周邊的風沙地貌區、曾經出現大面積地陷災害或具有輕度水土流失現象的地區較為容易發生地質災害。這些地區開采礦層厚度一般大于三米，但采礦層數僅為一層，上覆基巖和土層的厚度往往超過七十米，較為堅固，不易發生形變。該區域的居住人口較少、密度較小，居住范圍較廣，人口分布較為分散。而且，這些地區基本不具備誘發泥石流的條件，相對來說較為安全。
2.3 危險性偏小的情況
地質災害危險系數較小的地區往往不存在滑塌情況，水土流失情況也較為輕微。這些地區不僅開采礦層厚度小于三米、采礦層數只有一層，而且上覆基巖和土層的厚度超過七十米，極不容易對地表造成裂隙或其他地質災害，一般不具備泥石流的誘發條件，基本上不可能出現滑坡泥石流災害。
3 礦山地質災害防治注意要素
相關部門進行礦山地質災害危險性評估工作，主要是為了保障礦區周邊居民的人身財產安全不受到損害，最大程度上保護礦區周邊地區的生態環境不受采礦活動的影響，迎合了國家的可持續發展戰略要求，能有效防止地質災害的發生。
3.1 數字化礦山的運用
數字化礦山平臺包含了許多系統（如圖一所示），它可以通過數據倉庫集成技術，建立完備的礦山數據資料中心，有效地整合和利用生產數據。除此之外，還能夠借助地質測量模型和三維仿真等核心技術，幫助降低礦井安全生產和管理難度，是一項十分實用的現代化技術。
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數字化礦山是數字化地球在礦山開發中的應用，通過在礦山范圍內建立一個三維坐標主線的方式，將礦山中的主要信息構建成一個專業的礦山信息模型，幫助工作人員快速精準地了解礦山中的各種信息。
一般來說，結合礦山安全監測數據和虛擬現實技術，能夠有效為礦業的生產、經營、管理、安全等提供原庫調用服務，能夠為礦區的地質災害危險性評估工作提供技術支持，以達到減少工作人員的負擔、推動工作進度、提高工作效率的目的。
3.2 加強日常生產地質管理工作
3.2.1 有效延長礦山壽命
礦產資源是短期內的不可再生資源，一座礦山的礦產量有限，要想延長礦山的壽命，就必須要加強地質管理工作，擴大對盲礦和新礦床的找尋范圍，運用科學化的技術手段，提高找礦的準確度，結合新的理論和技術，盡可能地延長礦山的使用壽命，體現科學發展觀的重要思想，實現資源的優化配置。地質技術管理工作還能解決由于礦山復雜的內部結構而導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 礦產資源的合理開發利用
在地質管理過程中，必須要采用有力措施、結合先進的科學技術手段，實現礦產回收率最大化。礦山在開工建設之前，必須要保證工作人員進行實地考察以獲取健全的地質數據資料，為后續評估工程提供充足的數據支持，達到防治礦區地質災害的目的。
3.3 工程措施
在具體的防治過程中，應該時刻提高警惕，盡量在災害發生前進行有效預警和防御措施，對于可以避免的地質災害盡可能地采取避讓的態度，如遇到實在避免不了的地質災害，則一定要結合先進的科學技術，制定出一個切實可行的災害治理方案，以確保礦山工程的安全、順利運行。
地質災害防治工程的技術類型主要可以分為三類（如圖二所示）：主動型、被動型和復合型。
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4 結束語
綜上所述，近些年，我國大小礦山地質災害問題頻發，不僅對社會的穩定發展造成了惡劣影響，也給國家的自然資源和人民的人身財產安全造成了巨大損失。國家必須要針對礦山地質災害問題進行危險評估工作，以有效降低地質災害造成的危害，使國家自然資源得到優化配置。還應該制定出一套切實可行的地質災害危險評估方案，分三種情況（露天開采礦井、地下開采型礦井和特殊地段）去劃定地質災害危險評估范圍。可以通過對礦區周邊地區的地形、地貌特點開采礦層厚度和層數等信息，分析判斷出該地區出現地質災害的風險等級；還可以通過加強日常地質管理工作、使用數字化礦山平臺等方式實現礦山地質災害防治工作，盡可能地避免不必要的人員傷亡和經濟損失。
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