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第15卷第11期 2006年11月 中 国 矿 业 CHINA MININGMAGAZINE Vol. 15 , No. 11 November 2006 矿井通风网络图形系统的研制 陆 刚 韩可琦 韩文骥 丁兆国 中国矿业大学能源与安全工程学院 徐州221008 摘 要根据矿井通风网络图绘制和应用的要求,介绍了矿井通风网络图形系统的系统结构及构成, 描述了系统实现过程中节点和分支几何图形建立的方法,阐述了几何图形与属性数据一体化管理的原 理,在此基础上设计了以网络图绘制为核心的矿井通风网络图形系统。 关键词矿井通风 通风网络 图形系统 中图分类号 TD725 文献标识码 B 文章编号 1004 - 4051 2006 11 - 0068 - 03 SOLUTION TO MINE VENTILATION NETWORK GRAPHICS SYSTEM Lu Gang Han Keqi Han Wenji Ding Zhaoguo College of Energy Resource and Safety Engineering , CUMTXuzhou 221008 Abstract The purpose of this paper is to introduce software procedure of mine ventilation network graphic system. It introduces structure and of mine ventilation network graphic system. According to the need of practical application and drawing standard of mine ventilation network graphics , s used in development process to realize node and branch geometry are described , and principles of integrative man2 agement of geometry and property data are given also . Key words Mine ventilation Ventilation network Graphic system 收稿日期 2006 - 03 - 28 1 引言 矿井通风网络图是通风管理的重要图件,是进 行通风网络解算或优化调节的基础。通风网络图的 主要作用,是直观明了地反映矿井井巷间的连接关 系及风流的流动路线。 从网络图所表达的内容和形式来分析,通风网 络图中包含了三类数据一类是图的结构数据,即 分支与节点的连接关系;一类是物理图形数据,即 网络图的节点坐标和分支形状等,也就是网络图的 视觉效果;一类是与分支相关联的参数即权值,即 通风网络节点和分支的属性数据,如节点编号、分 支编号、分支属性等。 在这三类数据中,网络结构数据和权值函数是 主要内容,而图形数据则是表现形式。对于给定的 通风系统,其网络结构数据是唯一的,即各节点、 分支的联接关系是确定的,必须反映出节点和分支 的数目及联接关系;但图形数据可以变化,即图形 数据是不确定的,节点位置和分支的长度与巷道交 叉点的位置和巷道的实际长度没有直接关系,巷道 的长度只作为通风网络的一个权值,而不通过图中 分支长度来反映。 根据图论中对图的区分,矿井通风网络图具有 以下特点① 有限图。一个矿井通风系统,风流都 是经过有限条巷道由进风井到出风井,相对应的通 风网络图同样也是由有限个节点和有限条分支组 成。② 非简单图。矿井通风系统中往往存在着并联 通风,如主、副井并联进风,多条巷道并联回风 等,反映到矿井通风网络图中为重边。③ 有向连通 图。矿井通风系统是一个有风流流动的连通体系, 在网络图中常用分支的方向表示相应巷道的风流方 向。④ 赋权图。进行通风网络解算或通风管理,需 要了解巷道的某些参数如风阻、风量、断面大小、 支护情况等,这些相关参数总是与网络图中的对应 分支相关联。 2 系统结构构成 根据矿井通风网络图的作用,矿井通风网络图 形系统一方面要具有完备的图形功能,同时要与分 支和节点属性数据实现连接,几何图形能够保存属 性数据,便于通风网络管理。结合系统分析,矿井 通风网络图形系统功能设计如图1。 1图形存取 能保存和读取通风网络图形相关的几何属性数 第11期陆 刚等矿井通风网络图形系统的研制 图1 矿井通风网络图形系统功能结构 据,并且能选择数据存取的格式和路径等,能对几 何图形在编辑窗口的状态进行动态跟踪判断。 2基本绘图 能绘制通风网络图形构成中的节点、连线、通 风设施,并能自动给各节点分别标号,对连线指定 方向。还具备基本几何图形的绘制,如直线、折 线、圆等操作。 3图形编辑 能对整个工作区域的图形进行扫描、分类,可 区分节点和连线分支,并对节点和连线分支几何数 据和属性数据进行检查,判断分支和节点数据的完 整性。还具有对图形进行单选、多选操作,并对选 中的图形实施复制、粘贴和删除操作。 4图形操作 实现图形系统工作区域的漫游、放大、缩小, 可对选中的几何图形进行任意角度旋转、基于某一 位置的对齐、移动。 5图形设置 图层设置可根据图形特征进行分层管理,如网 络解算层、火风压模拟层等设定,线型及图形颜色 设定等。 6图形数据 图形工作区域中的巷道分支、节点有对应的图 形ID号,各巷道分支和节点的对应属性数据通过 该ID号关联。 3 系统实现 311 界面设计 由于目的不同,矿井通风网络图形管理的范围 也不同,有时是整个矿井的通风网络管理,有时是 某个采区的通风网络图,有时甚至是某几条分支构 成的网络图。因此,通风网络管理是一个多任务的 管理系统,针对不同任务的网络图和相关数据都能 存储。 选择或新建工作任务后进入主窗口,主窗口是 用户与程序交互的最主要界面,通风网络图形管理 功能主要在主窗口中完成,由标题、菜单条、工具 条、图形箱、状态条、用户绘图区等部分组成。 312 网络图形绘制 矿井通风网络图形主要由节点和巷道分支构 成。节点在实现中设定了“标号”功能,在图形工 作区域中标定节点,同时为每个节点进行自动编 号,节点编号唯一。实现中采用了下面的过程。 procedureTMainFrm.DrawCircleRing x , y double ; / /画圆并编号 巷道分支采用带有箭头的连线,连线表示分 支,箭头表示分支的风流方向。对每个分支也赋予 唯一的编号,实现中采用了如下的过程。 procedureTMainFrm.DrawLinkLinex1, y1,x2,y2 double ; / /画连线 313 属性数据输入 通风网络的巷道分支数据,直接在图形系统的 工作区域以“双击”连线的方式进行数据输入, “即输即可视”,输入的分支数据在数据表中能够看 到,如巷道名称、长度、周长等数据。节点的数据 输入和分支数据输入类似。采用该方式数据输入非 常方便、快捷,而且差错率大大降低。 314 图形交换 AutoCAD是世界流行的通用CAD软件,具 有图形绘制、编辑和文件管理等多种功能。为了充 分利用AutoCAD的一些强大功能如图形的输 入、输出及编辑等和矿井通风网络图形系统的专 用功能,需要在矿井通风网络图形系统和Auto2 CAD的数据文件之间进行数据转换,可以和Au2 toCAD以DXF格式文件进行数据传输和共享。 315 图形数据关联 空间数据结构是图形系统的基石,通风图形系 统通过空间拓扑结构建立通风系统图形的空间数据 模型,并定义各空间数据之间的关系,从而实现图 形和数据库的结合。 将几何图形与属性数据一体化管理,几何图形 数据通过索引字段“图形ID”和通风网络属性数 据表关联,实现了几何图形对象和属性数据表中的 记录一一对应起来,实现了几何数据和属性数据的 共同查询浏览、编辑等功能,如图2。 图2 几何图形与属性数据关联示意图 316 功能扩展 图形系统为功能模块服务,在通风网络图形系 统管理的基础上,根据通风管理的实际需要,目前 96 中 国 矿 业第15卷 我们开发了阻力测定数据处理、网络解算、风量调 节等功能模块。图2即为通风网络解算模块的实现 演示,经过通风网络分支自动编号、排序、选回 路、迭代计算后,得到了风网相关数据,系统自动 将解算数据结果在图形上显示。 4 结语 矿井通风网络图形是矿井通风安全管理的基 础,为阻力数据测定处理、通风网络解算、风量调 节及通风系统模拟优化等功能模块的实现提供良好 的图形平台,结合图形系统的研制过程,从该系统 的结构和系统的实现来看,该系统有以下特点 1矿井通风网络图形系统界面友好,功能丰 富,操作简单快捷,可完成矿井通风网络图形的绘 制、编辑、显示、输出和图形数据的组织、存储以 及绘图参数设置等任务; 2全面采用了面向对象技术,大大提高了系 统的可维护性和功能的可扩充性; 3可实现与AutoCAD图形以DXF格式进 行动态数据交换,充分利用了AutoCAD的图形的 输入输出、编辑等强大功能,提高了系统的扩展和 兼容性。 4矿井通风网络图形系统的实现,为矿井通 风管理其它工作的开展提供了良好的平台,可以实 现阻力数据测定处理、通风网络解算、风量调节及 通风系统模拟优化及火灾模拟,将图形系统和功能 模块完整地结合起来,能够及时准确的显示相关功 能模块的数据处理结果。 参考文献 〔1〕 王德明.基于面向对象技术开发的矿井通风图形系统[J ]1 煤炭学报, 2000 , 25 5 . 〔2〕 黄力波,刘彦伟,李志强,杨运良.矿井通风网络图[J ]. 焦作工学院学报自然科学版 , 2002 , 21 1 . 〔3〕 沈斐敏.矿井通风微机程序设计与应用[ M].北京煤炭 工业出版社, 1995. 上接第67页 按爆破地震对井巷和地下建筑物影响的安全距 离经验公式RK 3 QR≥KW分别进行计算, 为保护巷道和设施的安全,采场在保证爆破补偿空 间的前提下应有足够的矿石垫层。破顶爆破安全距 离R地 130m ,R冲 100m ,R人 400m。 破顶爆破时,由于药量较大,在爆区上下水平 的- 760m出矿进路及- 730m水平出矿穿脉,分 别实施了堆坊及阻波墙,防止冲击波破坏,对出矿 系统和相邻设施起到了有效的保护作用。 大爆 破 施 工 作 业 时,严 格 遵 照 国 家 标 准 GB6722 - 2003爆破安全规程。起爆前,井下工作 人员应停止作业并撤离。爆破后,经3～5h的加强 通风,经检查空气合格,工作面安全检查后,方能 恢复生产。 317 爆破效果 通过研究和现场爆破试验,在地下大型矿山采 场落矿方式上取得了突破,初步统计试验采场用此 顶爆破技术产生直接经济效益65万元。 1为保证生产能力提供了条件,采场爆破次 数少,没有拉槽底效率作业,作业工序简化。采用 7m分层爆破落矿和厚大 12 ～14m揭顶爆破, 一次爆破矿量多,保证了采场大量连续崩矿。 2简化采场地压管理,有利于凿岩硐室的稳 定。用凿岩巷道代替凿岩硐室,避免大面积开挖凿 岩硐室,凿岩水平可以留有大尺寸连续矿柱。 3有利于爆破作用控制,获得良好的矿岩破 碎质量,爆堆块度均匀,改善了矿岩破碎质量,大 块率低,提高出矿效率20 以上。 4炸药单耗低, 0132～0136kg/ t ;每米崩矿 量大, 26～31t/ m ;降低了生产成本。 4 结语 束状深孔等效孔径当量球形药包爆破是一项创 新的爆破工艺技术。为揭示这一新爆破技术的作用 规律,提供实际应用技术的设计计算依据,进行了 系统的前期试验研究,在冬瓜山深井高应力缓倾斜 铜矿床52 - 2采场成功进行了采场爆破工业试验, 并取得了良好效果。该爆破技术具有创新性和实用 性,有效广阔的推广应用前景。 参考文献 〔1〕 杨承祥,罗周全1 深井高应力高温缓倾余矿床开采技术研究 [J ]1 金属矿山, 2005 4 7 - 91 〔2〕 J1 查德威克1 大规模采矿方法发展现状[J ]1 国外金属矿 山, 2002 11 〔3〕 Wellmann F. , Miranda M.Forced Caving With Large Di2 ameter at EI Teniente Mine The Seventh International Sym2 posium on Rock Fragmentation by Blasting , Beijing 20021 07