煤矿地质测量空间信息系统及其关键技术.pdf

引言 中国是世界上最大的煤矿生产国之一，随着科 学技术的进步与发展，煤矿开采机械化程度得到明 显的提升， 且大幅度提升了煤矿生产的安全性。 在科 学技术高速发展的背景下，计算机技术和信息技术 逐渐应用到各个行业，大幅度提高工作效率和保证 工作安全， 煤矿生产也不例外。 在煤矿开采和生产过 程中，煤矿地质测量工作是一项非常重要和基础的 工作， 且测量资料具有不确定性、 动态性和活跃性等 特征， 随着时间的推移， 测量数据日益丰富， 构建煤 矿地质测量空间信息系统，可有效预防各种灾害和 重要事故的发生， 提升煤矿安全生产， 还能促进煤矿 企业向网络化、 信息化和安全化方向发展， 对煤矿行 业发展具有重要意义。 1现阶段我国煤矿地质测量空间信息系统发展状况 空间信息系统是基于专家系统的管理系统和计 算机网络技术， 有机结合矿山压力检测系统、 矿井通 风网络监控系统、 气体监测系统和社会信息系统， 是 一种高效、 便捷的管理系统， 而煤矿地质测量空间信 息系统就是将该系统应用到煤矿开采行业中，实现 整体上监测煤矿地质情况，主要应用在大型煤矿企 业中。 从我国大型煤矿企业空间信息系统应用状况来 看， 发展水平较低， 主要体现在两个方面 其一， 信息 系统相对单一，内容简单，主要应用在各个部门之 间； 其二， 信息系统主要用于生产安全监测上[1]。对 于一个大型煤矿企业而言，该系统的应用导致了信 息的严重浪费， 且存在管理程度不高等各种问题， 不 利于实现煤矿地质测量空间的目标。 2煤矿地质测量空间信息系统的框架 煤矿地质测量空间信息系统的构建，必须要结 合实际的作业流程和地质测量部门的具体要求， 并 以采掘空间数据为基础， 借助互联网技术， 实现对各 个生产部门所生产出的数据进行收集、 更新、 整理、 分析、 存储和提取等， 然后根据数据的性质和种类进 行分类， 建立对应的专业图形库和模型库[2]。 根据图 1 系统结构示意图可以看出，煤矿地质 测量空间信息系统共有三个层次，第一层次主要以 空间数据库为基础，子层次包括数据网络管理系统 和开放数据库连接 （Open Database Connectivity， ODBC） ， 子层次主要是收集、 处理各种地质数据， 根 据用户需求将数据进行转化，生成各种专业图表和 图纸； 第二层次在网络环境下应用， 用户根据自己的 需求， 实现对数据的浏览和查询， 并借助 ODBC 实现 对数据库的信息进行开放，并与其它专业应用软件 进行链接；第三层次是将煤矿地质测量以及生产的 各种数据进行汇总， 编制成专业图件， 为煤矿生产提 供智能辅助决策与支持，并向用户呈现多层地质实 体的三维效果图， 提高煤矿生产的安全性。 煤矿地质测量空间信息系统是基于 Windows 环 境下， 可在线实时生产各种煤矿的原始数据， 包括钻 孔数据、 测点数据、 断层数据等等， 并自动收集煤矿 地质测量的各种图片，对现有的图片进行修改和完 善。 煤矿地质测量空间信息系统主要包括四大模块 煤矿地质测量空间信息系统及其关键技术 魏勇 （山西宏厦第一建设有限责任公司， 山西阳泉045000） 摘要 重点分析了我国现阶段煤矿地质测量空间系统的发展状况， 概述了煤矿地质测量空间信息系统的框架， 从信息的采集、 GIS 平台的设计、 专业图形的自动生成和数字化处理技术等四个方面分析煤矿地质测量空间信息 系统的关键技术。 关键词 煤矿地质空间信息系统关键技术框架体系 中图分类号 TD17文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 06-0263-03 收稿日期 2020-05-08 作者简介 魏勇 （1982） ， 男， 测量工程师， 山西宏厦第一建设 有限责任公司地质室主任。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.06.115 总第 206 期 2020 年第6 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 206 No.6， 2020 图 1系统结构示意图 智能辅助决策及支持 图形及属性数据的 Web 查询 地质 水文地质 测量 储量 三维地震 采掘 专业模型库元数据库 专业图形自动生成模块 图形的显示与编辑 系统参数管理 系统信息处理模块 显示文件 数 据 网 络 管 理 系 统 空间 数据 库 O D B C 图 形 库 3D 模 型 多层地质实体的三维可视化 专题与综述 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 图形生成的功能模块、 数据查询的功能模块、 标定解 算的功能模块和数据管理的功能模块[3]。数据管理 模块收集、 整理煤矿地质测量的数据， 并传输到空间 数据库中；标定解算模块根据测量点测量出三点之 间的水平夹角， 输入到对应的数据中， 然后把各个测 量点标识出来； 数据查询模块根据地理位置坐标， 查 询所在位置的实时数据，该模块功能具有灵活的维 护方式和数据储存，大大提高了系统的稳定性和可 扩展性； 图形生成模块最具有实用价值， 对测量数据 进行分析、 归纳、 总结并生成对应的图片， 并空间处 理巷道、 工作面和水平面之间的关系。 3煤矿地质测量空间信息系统的关键技术 在煤矿地质测量过程中，会产生大量的地测数 据， 而系统数据的建立必须使用对应的技术， 此外， 数据库的建立是一个不断变化的过程， 具有丰富性、 动态性和多变性的特征，比如有开采信息、测量条 件、 水文信息和地质信息等。 对于煤矿开采和生产而 言， 这些信息具有非常重要的作用， 且必须进行实时 更新整合分析，为各个部门生产提供准确的数据参 考， 确保开采、 生产工作的顺利开展。所以在地质测 量中经常使用到 GPS、 遥感和数字摄影等等[4]。数据 库的建立是整个系统运行的基础和前提，故在建立 数据时需要满足用户的基本需求，以及提供生成图 形的数据接口， 同时可在网络环境下运行， 所以数据 库建立要在目前常用的操作平台上。数据库管理主 要是 B-S 管理模式和 C-S 管理模式， B-S 管理模式 主要为相关部门和后勤部门提供辅助工作，实现对 各种数据的查询和访问， 满足自身工作的需求； C-S 管理模式主要为测量人员提供对应的服务，实现对 数据库中的数据进行修改、 更新和管理等等。 在煤矿地质测量工作中，必定会产生大量的图 片和资料，借助扫描数字化技术和手扶跟踪数字化 技术， 实现对现有的成果图件进行完善和更新。 同时 为其它专业软件提供数据接口，该接口主要作用是 直接提取数据库中的图形以及属性数据。 GIS 平台是煤矿地质测量空间信息系统的一部 分，该平台主要是处理地质测量后所产生的数据信 息，根据数据信息的类型和特点建立在线处理和可 视化的数据库，在该数据库中各种数据信息都可以 根据实际生产需求自动生成对应的图件[5]。比如平 面设计图和煤岩层含量的对比图，这些图件具有直 观的效果， 满足实际煤矿生产、 开采的基本需求。在 GIS 平台设计中，图形数据结构的设计需要具有层 次结构， 其目的是便于管理和使用。 为了提高 GIS 平 台的可维护性、 可操作性、 稳定和模块化， 必须要使 用对象技术， 促使图形数据结构有着根本性的飞跃。 另外 GIS 平台主要用于煤矿地质测量，故要具有动 态性特征、 空间性特征、 时代性特征和成分性特征， 突出系统的专业性。 专业图形的自动生成是建立在设计、生产基本 资料基础之上， 是地测工作的最终成本表现形式， 常 见的图形有柱状类、 剖面类和平面类。 柱状类图形的 关键技术主要体现在三个方面，各栏之间的关系协 调、 岩层与地层系统的文字处理、 岩性符号柱状的绘 制， 另外还需要对柱状图设置自由定义功能[6]。剖面 类图形的关键技术主要体现在两个方面，即剖面基 础数据的准备和剖面处理技术。基础数据的准备主 要是针对数据的获取， 可以直接从数据调取， 也可以 根据空间数据库的相交关系获取；剖面处理技术重 点处理离散的数据绘制地质剖面图。平面类图形处 理的内容较多， 比如采掘工程、 各类边界曲线、 储量 计算块段、 各类等值线、 煤层小柱状等等， 关键技术 可以任意切剖面、 自动对应与动态修改剖面和平面、 自动生产 TIN、 自动计算平面上损失量和储量等等。 除此之外， 还有 3D 模型的构建， 能够实现实时、 全 过程监控， 提高煤矿开采、 生产的安全性， 提高测量 结果的准确性。 常用的制图软件有 CAD 和 mapinfo，数字化制 图技术可在煤矿地质测量空间信息系统中发挥实质 性价值和真正的作用[7]。精通这些制图技术， 可以有 效、 具象化处理空间元素的具体性质， 直观描述主体 对象， 并高效处理各种数据， 提升煤矿开采、 生产效 率和品质， 确保煤矿稳定和安全生产。 4结语 在煤矿开采机械化背景下， 煤矿行业构建地质测 量空间信息系统， 对安全生产和大规模开采具有非常 重要的意义和作用， 特别是在新世纪环境下， 部分关 键技术的有效应用， 大大提高了煤矿地质测量工作的 系统性和科学性， 并大幅度降低煤矿生产的安全事故 发生率， 促使煤矿地质测量工作向安全和高效方向发 展。 另外， 在煤矿行业不断发展的情况下， 空间信息系 统要不断更新优化， 充分利用各种先进的技术， 才能 有效推动煤矿行业向可持续化方向发展。 参考文献 [1]马贺成.地测空间管理信息系统软件在煤矿地质数据分析中的 应用[J].煤， 2018， 27 （4） 41-43. [2]李乃刚.煤矿地质测量空间信息系统及发展趋势的分析[J].中 国化工贸易， 2019， 11 （10） 230. [3]詹俊.煤矿地质测量空间信息系统及发展趋势的分析[J].内蒙 264 2020 年第 6 期 古煤炭经济， 2017 （20） 50-51. [4]郭瑞东， 王广汉.试分析煤矿地质测量中空间信息系统的关键 技术[J].山东工业技术， 2016 （20） 59-60. [5]胡金龙.煤矿地质测量空间信息系统及其关键技术[J].建筑工 程技术与设计， 2019 （16） 3691. [6]丁宏.空间信息系统在煤矿地质测量中的应用分析[J].矿业装 备， 2018 （5） 92-93. [7]黄俊杰.地测空间信息系统在煤矿地质测量中的应用[J].区域 治理， 2018 （38） 286. （编辑 张卓娅） Coal Mine Geological Survey Spatial Ination System and Its Key Technology Wei Yong （Shanxi Hongsha No.1 Construction Co., Ltd., Yangquan Shanxi 045000） Abstract At the present stage, the development of coal mine geological survey spatial system is analyzed, the framework of coal mine geological survey spatial ination system is summarized, and the key technologies of coal mine geological survey spatial ination system are analyzed from four aspects ination collection, GIS plat design, automatic generation of professional graphics and digital processing technology. Key words coal mine geology; spatial ination system; key technology; framework system Design and Application of KJ164 Coal Mine Drainage Monitoring System Wang Peng （Datong Coal Mine Group Baidong Mining Company, Datong Shanxi 037001） Abstract In order to improve the intelligent management level of underground water pump in coal mine, strengthen the monitoring and management of pump operation parameters, count the daily displacement changes in underground, and reduce the influence of pump operation noise on pump workers hearing, Datong Coal Mine Group Baidong Mining Company has installed a KJ164 coal mine drainage monitoring system in the main drainage pump room of C5 floor by equipment selection calculation combined with the actual situation on the spot. By the field test, the system realizes the unattended of the main drainage pump room on the C5 floor, and has achieved remarkable results in the intelligent direction of coal mine underground. Key words coal mine; intelligence; drainage system; unattended [4]徐利辉.井下泵房自动化控制系统的应用[J].现代矿业， 2019 （9） 179-181． （编辑 赵婧） （上接第 253 页） Application of Automatic Control System of the Scraper Conveyor Zhang Meng （Production Technology Division of Xishan Coal Power Group Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030053） Abstract A new automatic control system for scraper conveyor is proposed to deal with the problems of frequent start-up with load, difficulty of start-up, large vibration impact and poor stability of chain protection. The technologyies adopted to this equipment are following the flexible starting principle is used to optimize the starting characteristics of the scraper conveyor, which greatly improves the starting stability; the double closed-loop speed control strategy is used to control the starting of the scraper conveyor, which effectively improves the flexibility and accuracy of the speed adjustment during the operation of the scraper conveyor; the chain overload protection flow of the scraper conveyor is optimized, which significantly improves the safety of the conveyor under the chain clamping condition. Key words scraper conveyor; automatic control; clasp; flexible start （上接第 246 页） 魏勇 煤矿地质测量空间信息系统及其关键技术265