可视化管理在煤矿采掘工程动态管理中的应用.pdf

2020 年 7 月 摘要 可视化管理可有效实现管理的透明化尧可视化尧即时化尧高效化袁其已经广泛应用在矿业尧工业生产尧人力资源等各个领域和 生产环节袁同样的可视化管理在煤矿采掘工程动态管理中价值突出遥 随着电子计算机技术的发展袁煤矿采掘工程可视化动态管理引起了 各国的广泛重视袁本文以当前煤矿采掘工程管理常用的方式以及不足为切入点袁简述 CAD尧GIS尧可视化的发展现状和应用原理袁重点论述 基于 CAD 和 GIS 技术的煤矿采掘可视化管理的内容遥 本文研究认为基于 CAD 和 GIS 技术的煤矿采掘可视化管理就是赋予图形工程属 性尧空间属性袁在此基础上袁录入在煤矿采掘过程中产生的动态数据袁并赋予数据以空间属性袁将采掘工程图形尧数据集成化管理结合袁实 时更新袁三维立体的展现煤矿采掘工程动态遥 关键词 可视化管理曰煤矿曰采掘工程曰动态管理 中图分类号 TD821文献标识码 A 文章编号 1673-0038 （2020） 20-0237-02 0 前 言 煤炭是我国的主要能源之一， 被称为 “黑色的金子” ， 对我国经济发 展和能源安全至关重要， 但近些年， 我国煤矿安全事故频发， 严重影响煤 炭产业的发展， 对社会稳定和经济发展也造成了不利影响。采掘工程管 理是煤矿生产技术管理的核心内容， 主要涉及采掘接替、 设计、 安全等问 题[5]， 因此如何全方位的掌握和管理煤矿采掘生产的过程、 兼顾采煤和掘 进、 安生与生产显得尤为重要。随着信息技术的发展， 如何将三维可视化 技术、 CAD 技术、 GIS 技术、数据库技术等应用在煤矿采掘生产管理领 域， 实现煤矿采掘的可视化管理是当代科研工作者必需重视的课题。煤 矿采掘工程的动态可视化管理可以使采掘计划更好科学、 客观、 准确， 可 以大大提高工作效率的同时降低安全事故率，可以产生更高的经济效 益。作者希望通过本文的研究， 以期为煤矿采掘工程动态可视化管理工 作的发展方向提供一定参考。 1 煤矿采掘工程管理现状 采掘工程管理是采矿工程技术人员根据约束条件， 进行的煤矿生产 设计、 编制合理采掘衔接计划、 合理配备生产队组和生产设备、 测量资料 的建库、 安全管理， 涉及地质勘察、 测量工程、 采矿工程和安全工程等多 个学科，科学的采掘工程管理是以最低的成本获取煤炭资源的可靠保 障[6]。而我国传统的煤矿采掘工程管控主要有手工图版管理方法和基于 CAD 平面图形管理，这两种传统的方式存在无法实时更新采掘最新状 态、 采掘失调、 可视化程度低等问题， 且由于很难及时高效的调整设计、 修编计划和图纸， 无法达到科学合理的指导煤矿生产， 导致安全管理滞 后、 无法广泛科学的判断、 管理效果达不到理想效果。地质的复杂性、 煤 层的多变性、 煤矿内部构造复杂性、 生产安全问题的突发性， 采掘生产过 程瞬息万变，持续施加在矿井内部的机械外力会影响井下结构的稳定 性， 可能会导致煤柱、 支护结构等出现位移， 发生安全事故， 因此实时调 整采掘设计、 采掘方案、 达到实时监控显得尤为重要， 近几年， 越来越多 的学者建议依托计算机技术， 发展煤矿采掘工程可视化管理技术。目前， 随着信息技术的发展和对高效高质量管理的要求， 煤矿地质、 采矿、 测量 和安全等各个技术的联动和合作显得尤为重要， 如何实现各个部门数据 的共享、 实时更新、 互惠是提高管理水平必须要解决的问题。 2 基于 CAD、 GIS 等平台的可视化管理技术 可视化管理是指利用电子计算机技术， 基于计算机图形学和图像处 理技术，实时的将生产过程中产生的抽象数据及计算结果转换为图形， 三维立体的展现动态图像， 因此具有简单形象、 通俗易懂、 管理者可以实 时掌握管理对象等的优点。动态可视化是可视化管理的一种模式， 是指 针对具备变化特征的对象进行可视化管理的行为[4]。 CAD 和 GIS 是最为常见的应用在煤矿采掘领域的可视化管理软件。 CAD 软件目前已经应用在采矿工程各个环节， 主要是采用计算机用来绘 制和编辑剖面图、 井巷工程、 矿道立体图、 设计采矿方案等几何图形， 虽 然其具有强大的绘图功能， 但由于其不包含地理属性， 且未能与数据库 兼容连接， 无法实现地理空间意义和实时更新。地理信息系统 （GIS） 是以 地理空间数据为基础， 对空间相关数据进行采集、 管理、 操作、 模拟、 分析 和显示， 最终达到立体可见的采掘工程现状。基于 CAD、 GIS 等平台的煤 矿采掘可视化管理技术，就是实时将煤矿采掘中产生的动态可变的数 据， 基于 CAD 和 GIS 强大的图形和数据管理功能， 时刻对煤矿采掘过程 进行监管， 可在大大提高工作效率的同时降低安全事故率， 可以创造更 高的经济效益[3]。 3 煤矿采掘工程的动态可视化管理 煤矿采掘工程的动态可视化管理就是基于 CAD、 GIS、可视化技术 等， 赋予图形工程属性、 空间属性， 将采掘工程图形、 数据集成化管理结 合， 实时更新， 三维立体的展现煤矿采掘工程动态。煤矿采掘工程的动态 可视化管理可以使采掘计划更好科学、 客观、 准确， 安全管理也更加准确 和系统[2]。基于 CAD 和 GIS 技术的煤矿采掘可视化管理首先将煤矿基础 地质图形和数据录入系统中， 比如地质构造、 回采区和丢煤区、 煤层巷道 等采掘工程、 危险高发区、 煤田开采技术边界线等数据和图形[1]， 绘制和 编辑平面图、 剖面图、 安全控制和三维建模。在此基础上， 录入在煤矿采 掘过程中产生的动态数据， 并赋予数据以空间属性， 使复杂因素定量化、 数字化和可视化， 实现对采矿环境的三维建模和绘图， 达到数字化与可 视化完美融合[7]。 基于 CAD 和 GIS 技术的煤矿采掘可视化管理在实时监控瓦斯浓 度、 通风条件、 地下水、 地表水、 有害气体、 粉尘、 以及岩层松动、 岩层位移 等矿井稳定性方面可发挥重要的作用，当监测数值超过安全临界值， 煤 矿采掘可视化动态管理系统即发出警报， 管理人员可以发现异常并进行 处理， 从而得以保证生产工作的安全[4]。 4 结 论 我国传统的煤矿采掘工程管控主要有手工图版管理方法和基于 CAD 平面图形管理， 存在无法实时更新采掘最新状态、 采掘失调、 可视化 程度低等问题， 且由于很难及时高效的调整设计、 修编计划和图纸， 无法 达到科学合理的指导煤矿生产。 将 CAD、 GIS 和可视化技术结合， 赋予图形工程属性、 空间属性， 集 中管理采掘工程地理空间数据和其他各种属性数据，将采掘工程图形、 数据集成化管理结合， 可达到实时、 三维立体的展现煤矿采掘工程动态， 可视化管理在煤矿采掘工程动态管理中的应用 赖 宇 （贵州林东煤业发展有限责任公司龙凤煤矿， 贵州 毕节551800） （下转第 239 页） 地质 勘察 测绘 237 2020 年 7 月 参考文献 [1]刘子玉.GPS-RTK 技术在测绘大比例尺地形图的应用[J].砖瓦世界， 2019 （8） 5. [2]孙羽， 杨婷婷.GPS-RTK 配合 CASS 软件快速绘制大比例尺数字地形 图[J].山西建筑， 2018， 44 （13） 208-209. [3]薛晖， 张策.GPS-RTK 技术在水库水下地形图测绘中的应用探究[J].科 技与创新， 2019 （23） . [4]王瑶， 张甜甜.GPS-RTK 技术在数字化地形图中的应用[J].城市建设理 论研究 电子版， 2019 （9） . [5]杨昆仑.无人机倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘方面的应用 [J].测绘技术装备， 2019， 21 （1） 84-88. [6]王晓.吕梁职院 GPS-RTK 图根控制点位的精度检测和分析[J].山东工 业技术， 2019 （10） 165， 162. 收稿日期 2020-06-04 作者简介 李国强 （1988-） ， 男， 汉族， 甘肃秦安人， 助理工程师， 本科， 主 要从事测绘、 施工等技术工作。 区的正下方和四周进行煤层开采或者复采， 以保证建筑安全性。 参考文献 [1]韩春凯.老采空区上方建筑地基稳定性评价及建筑地基处理与基础设 计[J].建材与装饰， 2018 （42） 84-85. [2]周桂林.新建建筑荷载下采空区地基稳定性评价与分析[J].华北科技学 院学报， 2017， 14 （2） 23-27. [3]海龙， 隋淑梅， 高会春， 等.老采空区新建建筑地基稳定性物理模拟研究 [J].中国安全科学学报， 2016， 26 （10） 93-98. [4]庄岩.采空区新建建筑地基稳定性评价[J].中国新技术新产品， 2016 （11） 119-120. [5]李维.煤矿老采空区上建筑地基稳定性评价[J].采矿技术， 2013， 13 （4） 45-48， 68. [6]张晓杰， 徐建新， 杜硕， 等.煤矿采空区建筑地基稳定性评价[J].河北联 合大学学报 自然科学版， 2012， 34 （3） 137-140. 收稿日期 2020-06-08 作者简介 张建军 （1986-） ， 男， 汉族， 甘肃通渭人， 工程师， 本科， 主要从 事岩土工程勘察、 地质灾害、 环境地质工作。 可以大大提高工作效率的同时降低安全事故的发生。 参考文献 [1]任军.分析煤矿采掘工程动态可视化管理理论与应用[J].能源与节能， 2019 （12） 37-39， 77. [2]雷航超.基于 GIS 的煤矿采掘衔接计划动态可视化管理系统[J].山西冶 金， 2019， 42 （1） 65-67. [3]牛昌盛.煤矿采掘工程动态可视化管理理论与应用研究[J].能源与节 能， 2018 （11） 144-145. [4]李晓疆.煤矿采掘工程动态可视化管理理论与应用的思考[J].内蒙古煤 炭经济， 2018 （11） 83， 85. [5]王马峰.基于 GIS 的煤矿采掘生产状态可视化管理系统研究[D].太原 太原理工大学， 2010. [6]邢存恩.煤矿采掘工程动态可视化管理理论与应用研究[D].太原 太原 理工大学， 2009. [7]邢存恩， 王神虎， 崔永丰， 等.基于 GIS 的煤矿采掘衔接计划动态可视化 管理系统[J].太原理工大学学报， 2008 （1） 75-78. 收稿日期 2020-06-06 作者简介 赖 宇 （1985-） ， 男， 汉族， 贵州毕节人， 助理工程师， 本科， 研究 方向为采掘工程。 拟化技术、移动边缘计算技术进行卫星测量数据的汇总以及端与端传 输， 得出最终的国土数据分析报告。而测量人员在使用卫星设备进行国 土面积测量时也应当对地理国情监测数据进行分析， 得出国土数据的记 录值。最后， 测量人员应当将卫星设备所统计的国土数据值与地理国情 监测数据中所记录的国土情况进行对比， 从而确保国土测量的准确性。 3.3 实现自动化、 智能化检测 目前， 我国的耕地分为三个级别分类。在国土三调一级类可以分为 耕地、 种植园用地、 林地、 草地、 商服用地、 工矿仓储用地、 公共管理与公 共服务用地、 交通运输用地、 水利设施用地， 其他土地等。而国土三调中 对耕地的分类与地理国情监测数据中对耕地的分类有异曲同工之妙， 即 地理国情监测数据会按照耕地的级别实现动态数据的记录监测。可以采 取地类互相格式转换， 数据互相利用， 减少数据的重复工作， 提高工作进 度和效率。基于此， 管理人员应该持续整合地理国情监测数据， 形成由底 层到上层的动态识别与监控，完成整体化国土三调的相应数据评估， 形 成智慧监视， 自动处理， 智慧交流等全盘功能。 例如， 管理人员要按照国土三调实际业务， 保证国土三调的具体业 务集成化操作， 实现地理国情监测数据的二次应用， 明确操作指令， 主动 发布巡检任务， 将问题转化为事件， 纳入后续的数据管控中。 4 总 结 国情数据监测与国土三调工作息息相关， 管理人员应该基于国土三 调的实际任务加强对地理国情监测数据成果的应用， 不断提高国家自然 资源统计精准性。而且管理人员也应当形成定期检查， 以常态化的服务 机制， 完成国土资源的有偿使用、 合理开发， 保证国土三调工作有序运 行。 参考文献 [1]杨志文.分析地理国情监测在三次国土调查中的应用[J].建材与装饰， 2020 （7） 250-251. [2]董文峰.地理国情监测内容分类与指标体系构建的方法探讨[J].经纬天 地， 2019 （1） 46-50， 53. 收稿日期 2020-06-09 作者简介 吴洪蕊 （1988-） ， 女， 满族， 黑龙江哈尔滨人， 工程师， 本科， 从 事测绘工作。 （上接第 235 页） （上接第 236 页） （上接第 237 页） 地质 勘察 测绘 239