煤礦地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)關鍵技術研究

楊成意 焦亞頂 李志君

摘 ?要：煤礦的建立需要進行非常復雜的前期準備工作，其中煤礦地質(zhì)測量工作便是前期準備工作中極為重要的環(huán)節(jié)。測量的目的不僅是為煤礦開 采提供科學有效的數(shù)據(jù)，更重要的是能保證煤礦工作人員的生命安全。煤礦地質(zhì)的測量工作需要測量人員不斷提高自身的工作能力和專業(yè)水平， 提高測 量的精準度，在提高開采效率的基礎上降低煤礦開采的投資成本。

關鍵詞：煤礦地質(zhì);測量空間;信息系統(tǒng);研究

引言

中國是世界上最大的煤礦生產(chǎn)國之一，隨著科學技術的進步與發(fā)展， ?煤礦開采機械化程度得到明顯的提升，且大幅度提升了煤礦生產(chǎn)的安全 性。在科學技術高速發(fā)展的背景下，計算機技術和信息技術逐漸應用到各 個行業(yè)，大幅度提高工作效率和保證工作安全，煤礦生產(chǎn)也不例外。在煤 礦開采和生產(chǎn)過程中，煤礦地質(zhì)測量工作是一項非常重要和基礎的工作， ?且測量資料具有不確定性、動態(tài)性和活躍性等特征，隨著時間的推移，測 量數(shù)據(jù)日益豐富，構建煤礦地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)，可有效預防各種災害 和重要事故的發(fā)生，提升煤礦安全生產(chǎn)，還能促進煤礦企業(yè)向網(wǎng)絡化、信 息化和安全化方向發(fā)展，對煤礦行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1 現(xiàn)階段我國煤礦地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)發(fā)展狀況

空間信息系統(tǒng)是基于專家系統(tǒng)的管理系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡技術，有機結 合礦山壓力檢測系統(tǒng)、礦井通風網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)、氣體監(jiān)測系統(tǒng)和社會信息 系統(tǒng)，是一種高效、便捷的管理系統(tǒng)，而煤礦地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)就是 將該系統(tǒng)應用到煤礦開采行業(yè)中，實現(xiàn)整體上監(jiān)測煤礦地質(zhì)情況，主要應 用在大型煤礦企業(yè)中。從我國大型煤礦企業(yè)空間信息系統(tǒng)應用狀況來看， ?發(fā)展水平較低，主要體現(xiàn)在兩個方面：其一，信息系統(tǒng)相對單一，內(nèi)容簡 單，主要應用在各個部門之間;其二，信息系統(tǒng)主要用于生產(chǎn)安全監(jiān)測 上。對于一個大型煤礦企業(yè)而言，該系統(tǒng)的應用導致了信息的嚴重浪費， ?且存在管理程度不高等各種問題，不利于實現(xiàn)煤礦地質(zhì)測量空間的目標。

2 煤礦地質(zhì)測量目前存在的問題

2.1 ?煤礦行業(yè)信息化平均水平不高

現(xiàn)如今，許多煤礦單位由于工作人員的整體學歷偏低，對計算機和 信息處理沒有相應的認識和理解，導致空間信息系統(tǒng)得不到就有的重視。 即便是煤礦的機械化水平隨著時代技術的發(fā)展有了整體性的提高，在信息 整理的問題上，有些煤礦單位依然還是采取傳統(tǒng)的地質(zhì)測量的紙質(zhì)上交方 式，這樣的操作方式已經(jīng)沒有辦法滿足礦井生產(chǎn)的各個方面。因此，急需 引入全新技術手段的煤礦單位，已經(jīng)到了不得不重視研究空間信息系統(tǒng)關 鍵技術的進程，以此來打造高效的生產(chǎn)和提供完善的安全保障。

2.2 ?煤礦行業(yè)未將地質(zhì)信息數(shù)據(jù)化

我國的煤礦擁有復雜的地質(zhì)條件，煤礦工作人員經(jīng)常會在數(shù)據(jù)采集的 過程中，受到來自巖溶陷落、瓦斯突出等問題的影響，從而難以準確測量 煤礦的生產(chǎn)安全。這種需要定期排查的煤礦工作，僅依靠人的大腦是難以 精確計算對比煤礦的所有空間信息點。然而，傳統(tǒng)的煤礦地質(zhì)測量工作又 未將信息化技術納入其中進行考量，是以如今許多煤礦地質(zhì)測量，依然還 停留在人為標注和圖解的階段，沒有進一步的發(fā)展，對煤礦的長期開采以 及人員安全都存在很大的影響。

3 煤礦地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)的關鍵技術

3.1 ?空間信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的整合收集與分析

煤礦地質(zhì)的測量與開采，其對應數(shù)據(jù)庫的建立是一個動態(tài)性、隨時增 減的過程。煤礦開采過程中，煤礦的開采情況具有不穩(wěn)定性，產(chǎn)生大量數(shù) 據(jù)信息，例如地質(zhì)、水文、測量條件與開采信息、儲存情況、人力資源的 分配以及總體經(jīng)濟效益都會受其影響。這些信息必須同步進行整合分析， ?以滿足各個部門對于信息的實時需求而保證工程的順利開展。通常，空間 信息系統(tǒng)主要運用C-S和B-S兩種管理模式。 ?C-S模式，主要是測量人員用于 對測量數(shù)據(jù)的操作，測量人員通過C-S管理模式對數(shù)據(jù)開展日常管理、修 改、更新等。 ?B-S模式則是用于煤礦開采的后勤或相關管理部門的輔助工 作，對所需數(shù)據(jù)予以訪問、查詢，參考數(shù)據(jù)然后對比煤礦開采情況與煤礦 經(jīng)營情況進行相應的分析，再根據(jù)市場變動情況以調(diào)整開采計劃。大部分 的國資煤礦產(chǎn)業(yè)，由于在建國以來就開始開采煤礦，多年的開采積攢了豐

富的工作經(jīng)驗，但同樣也形成了一定的傳統(tǒng)固化思維。因此，空間信息系 統(tǒng)的重要運作效能之一，即是獲取對應的實質(zhì)性價值的資料信息。

3.2 ?煤礦地質(zhì)測量專業(yè)圖形的生成

煤礦地質(zhì)類的常用圖形主要分為平面類、剖面類及柱狀類3類。平面 類主要包括工作面循環(huán)作業(yè)圖、通風系統(tǒng)圖、采掘平面圖、采區(qū)布置圖等; 剖面類主要包括地質(zhì)剖面圖、采區(qū)剖面圖;柱狀類主要用來對比巖層、 工作面頂?shù)装逯鶢顖D及鉆孔柱狀圖。（ 1 ）平面圖的處理。平面圖中一般 包括點狀標志、邊界線、等高線等信息。在進行平面圖處理的過程中，應 根據(jù)地質(zhì)測量數(shù)據(jù)動態(tài)對原有平面圖進行修改。（ 2 ）剖面圖的處理。在 進行剖面圖的生成時，要在剖面上清楚標出含水層、地層分界線、地質(zhì)構 造等信息。是礦方進行采掘設計計算、布置勘探生產(chǎn)工具的重要依據(jù)。 （ 3 ）柱狀圖的處理。柱狀圖是所有地質(zhì)圖中最為規(guī)范的，主要對鉆孔或 地形進行說明性描述。進行柱狀圖生成時，要注意各欄之間的協(xié)調(diào)關系、 地質(zhì)系統(tǒng)及地質(zhì)符號的使用等。

3.3 ?GIS平臺設計的關鍵技術

GIS平臺是煤礦地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)的一部分，該平臺主要是處理 地質(zhì)測量后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)數(shù)據(jù)信息的類型和特點建立在線處理 和可視化的數(shù)據(jù)庫，在該數(shù)據(jù)庫中各種數(shù)據(jù)信息都可以根據(jù)實際生產(chǎn)需求 自動生成對應的圖件。比如平面設計圖和煤巖層含量的對比圖，這些圖件 具有直觀的效果，滿足實際煤礦生產(chǎn)、開采的基本需求。在GIS平臺設計 中，圖形數(shù)據(jù)結構的設計需要具有層次結構，其目的是便于管理和使用。 ?為了提高GIS平臺的可維護性、可操作性、穩(wěn)定和模塊化，必須要使用對 象技術，促使圖形數(shù)據(jù)結構有著根本性的飛躍。另外GIS平臺主要用于煤 礦地質(zhì)測量，故要具有動態(tài)性特征、空間性特征、時代性特征和成分性特 征，突出系統(tǒng)的專業(yè)性。

3.4 ?制圖中的數(shù)字化處理技術

常用的制圖軟件有CAD和mapinfo，數(shù)字化制圖技術可在煤礦地質(zhì)測量 空間信息系統(tǒng)中發(fā)揮實質(zhì)性價值和真正的作用。精通這些制圖技術，可以 有效、具象化處理空間元素的具體性質(zhì)，直觀描述主體對象，并高效處理 各種數(shù)據(jù)，提升煤礦開采、生產(chǎn)效率和品質(zhì)，確保煤礦穩(wěn)定和安全生產(chǎn)。 ? 結束語

在煤礦開采機械化背景下，煤礦行業(yè)構建地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)，對 安全生產(chǎn)和大規(guī)模開采具有非常重要的意義和作用，特別是在新世紀環(huán)境 下，部分關鍵技術的有效應用，大大提高了煤礦地質(zhì)測量工作的系統(tǒng)性和 科學性，并大幅度降低煤礦生產(chǎn)的安全事故發(fā)生率，促使煤礦地質(zhì)測量工 作向安全和高效方向發(fā)展。另外，在煤礦行業(yè)不斷發(fā)展的情況下，空間信 息系統(tǒng)要不斷更新優(yōu)化，充分利用各種先進的技術，才能有效推動煤礦行

業(yè)向可持續(xù)化方向發(fā)展。

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