煤礦地質(zhì)測量信息的概念數(shù)據(jù)模型研究

崔麗玲

(神華寧夏煤業(yè)集團紅柳煤礦，寧夏靈武750408)

0 引言

在煤礦地質(zhì)測量的概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計過程中，需要綜合考慮兩方面的問題：一是，礦山基礎(chǔ)信息的來源，即不同的礦山地質(zhì)測量分支學(xué)科；二是，礦山信息在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的用途及相互關(guān)系，并對其進行分類。

1 煤礦地質(zhì)測量信息的數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)流程

1.1 煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)工作

煤礦地質(zhì)基礎(chǔ)工作主要包括編寫地質(zhì)報告（勘探地質(zhì)報告、建井地質(zhì)報告、生產(chǎn)地質(zhì)報告）、地質(zhì)說明書（采區(qū)說明書、掘進說明書、回采說明書）以及編繪符合《煤礦測量規(guī)程》和《煤礦地質(zhì)測量圖例》的地質(zhì)圖紙，如礦井地質(zhì)地形圖（l：2000-1：10000）、礦井可采煤層底板等高線圖及儲量計算圖（1：2000-1：5000）、礦井煤（巖）層對比圖（1：200或1：500）、煤系地層綜合柱狀圖（1：200或1：500）、采區(qū)地質(zhì)剖面圖（l：500或l：2000）、采區(qū)分煤層底板等高線圖（l：500或1：2000）等，另外，還有許多成果資料、臺帳、卡片和素描圖，如井田大中型地質(zhì)構(gòu)造臺帳、井筒石門煤點臺帳、井上下地質(zhì)鉆孔成果臺帳（以井下鉆孔為主）、鉆孔成果卡片（主要為地面鉆孔）、地質(zhì)構(gòu)造素描卡片、井筒、石門見煤點柱狀卡片、石門、斜井、巖石上下山素描圖、巖石大巷素描圖、主要煤巷素描圖、立井素描圖等。

1.2 煤礦測量基礎(chǔ)工作

煤礦測量基礎(chǔ)工作除了編制日常所需的生產(chǎn)施工進度圖（l：500-1：2000）、重要巷道施工放樣圖（l：500-1：1000）、地面控制網(wǎng)和近井點平面圖、井下控制導(dǎo)線網(wǎng)圖、工作交換圖之外，還需編繪符合《煤礦測量規(guī)程》和《煤礦地質(zhì)測量圖例》要求的基本礦圖，如井田區(qū)域地形圖（l：2000或l：5000）、工業(yè)廣場平面圖（l：500或l：1000）、采掘工程平面圖（l：1000或l：2000）、井上下對照圖（l：2000或l：5000）、主要保安煤柱圖（l：1000或l：2000）、井筒斷面圖（l：200或l：500）、井底車場平面圖（l：200或1：500）、主要巷道斷面圖（l：1000或1：2000），以及處理許多計算成果資料，主要包括地面等級網(wǎng)和近井點坐標計算成果及臺帳、井上下水準測量成果及臺帳、井上下導(dǎo)線點計算成果及臺帳、三量（開采、準備、回采煤量）計算成果及臺帳、聯(lián)系測量成果資料及臺帳、陀螺儀測量成果資料及臺帳、測距量邊計算成果臺帳、貫通測量導(dǎo)線計算成果臺帳、工程標定解算臺帳等。

1.3 水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作

水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作主要包括編繪符合《煤礦水文地質(zhì)規(guī)程》和《煤礦地質(zhì)測量圖例》的水文地質(zhì)圖紙，如礦井充水性圖（l：2000或1：5000）、綜合水文地質(zhì)圖（1：2000或l：5000）、水文地質(zhì)剖面圖（l：1000-1：5000）、綜合水文地質(zhì)柱狀圖（l：500）、主要含水層等水位（壓）線圖（l：2000-1：10000）、礦井涌水量與相關(guān)因素動態(tài)曲線圖等，同時處理許多技術(shù)成果資料，如氣象資料臺帳、鉆孔水位及井泉動態(tài)觀測臺帳、地表水文觀測成果臺帳、礦井涌水量觀測成果臺帳、抽（放）水試驗成果臺帳、井下水文鉆孔臺帳、水質(zhì)分析成果臺帳、封閉不良鉆孔臺帳、井下突水點臺帳等。

1.4 資源回收與儲量管理工作

資源回收與儲量管理工作除了編繪符合《生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程》和《煤礦地質(zhì)測量圖例》的儲量圖紙，如采區(qū)儲量計算圖（1：1000或1：2000）、礦井儲量計算圖（1：1000-l：5000）、工作面損失計算圖（l：500-l：1000）、分煤層損失計算圖（l：1000或1：2000）外，還包括填報大量的儲量計算成果動態(tài)數(shù)字臺帳，如：礦井儲量動態(tài)數(shù)字臺帳、礦井儲量計算基礎(chǔ)和匯總數(shù)字臺帳、礦井儲量增減、轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出、注銷臺帳、逐年、逐月采出量臺帳、分工作面、分月的各種損失分析及損失率計算臺帳、分采區(qū)、分煤層、分季的各種損失分析及損失率計算基礎(chǔ)臺帳、全礦井分水平、分煤層的各種損失分析及損失率計算基礎(chǔ)臺帳、開采期末的工作面、采區(qū)、全礦井損失率臺帳及開采結(jié)束后重新核算的損失率臺帳、地質(zhì)及水文地質(zhì)損失臺帳、三下壓煤量臺帳（水體、鐵路和建筑物）、報損煤量臺帳等。

2 煤礦地質(zhì)測量信息的數(shù)據(jù)流程

雖然煤礦地質(zhì)測量基礎(chǔ)工作涉及大量的各種圖件、臺賬、報表，但是，這些圖件、臺賬、報表等都是由基礎(chǔ)測量、鉆探、現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查資料經(jīng)過處理、計算、整理而加工的，對以上礦山地質(zhì)測量所涉及的資料進行歸類整理，形成圖1所示的數(shù)據(jù)流程圖，在該圖中箭頭指向為數(shù)據(jù)加工、處理方向。

圖1 礦山地質(zhì)測量信息的數(shù)據(jù)流程圖

3 煤礦地質(zhì)測量空間數(shù)據(jù)庫的概念化設(shè)計

煤礦地質(zhì)測量基礎(chǔ)工作的歸類、數(shù)據(jù)源的整理，以及數(shù)據(jù)流程的分析，為構(gòu)成煤礦地質(zhì)測量基礎(chǔ)信息的組成，提供了一個基本概念。其后的工作是立足于用戶需求調(diào)查分析，對煤礦地質(zhì)測量實體進行概念化設(shè)計，從抽象的角度描述信息的概念模型（即構(gòu)建實體的基本元素以及反映這些基本元素之間的聯(lián)系），并以E-R（實體一關(guān)系模型）圖的形式表示，形成概念數(shù)據(jù)庫。

概念數(shù)據(jù)庫是反映數(shù)據(jù)存儲的視圖，概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括數(shù)據(jù)庫的名稱、標識、主關(guān)鍵字和數(shù)據(jù)內(nèi)容列表等。其中，列表可以是數(shù)據(jù)元素，也可以是數(shù)據(jù)元素組，概念數(shù)據(jù)庫一般用數(shù)據(jù)庫名稱及其內(nèi)容（簡單數(shù)據(jù)或復(fù)合數(shù)據(jù)）的列表來表達。概念模型可以描述實體之間的聯(lián)系（包含、組成、關(guān)聯(lián)等），說明實體類型歸屬的分類級別。最終，形成煤礦基礎(chǔ)信息分類的思路和模式。

一般地說，煤礦地質(zhì)測量實體分為地上和地下兩個部分。地上部分包括地形、工業(yè)廣場、氣象、水系、道路、勘探線、居民點等，地下部分包括地層、巷道、構(gòu)造等。其中每一項內(nèi)容均可細分，如地上部分的水系包括河流、池塘、井泉；構(gòu)造包括斷層、褶皺、侵入體等。

概念化設(shè)計可以概括描述信息實體之間聯(lián)系和歸類級別，但不能詳細的描述實體的信息結(jié)構(gòu)和信息處理過程。如鉆孔的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括鉆孔基本信息結(jié)構(gòu)、鉆孔彎曲測量信息結(jié)構(gòu)、鉆孔的地質(zhì)信息結(jié)構(gòu)、鉆孔孔深校正信息結(jié)構(gòu)、鉆孔標志面結(jié)構(gòu)以及勘探線信息結(jié)構(gòu)等，其中鉆孔基本信息結(jié)構(gòu)：={含義：紀錄鉆孔基本采集信息如類別、空間位置等；組成：〔鉆孔編號、類別、方位角、傾角、空間X，Y坐標和高程Hj}；鉆孔彎曲測量信息結(jié)構(gòu)={含義：紀錄與鉆孔彎曲有關(guān)參數(shù)的實測數(shù)據(jù)；組成：[鉆孔編號、實測位置、實測方位角、傾角、X，Y坐標和高程H] }；鉆孔的地質(zhì)信息結(jié)構(gòu)戒含義：紀錄鉆孔巖層、巖性及填充花紋等信息；組成：〔鉆孔編號、層號、巖礦芯長度、巖礦芯名稱、填充花紋代號等] }；鉆孔孔深校正信息結(jié)構(gòu)抓組成：鉆孔編號、紀錄深度、誤差值}；鉆孔標志面結(jié)構(gòu)：{組成：鉆孔編號、層號、孔深、標志面名稱、傾角等}；勘探線信息結(jié)構(gòu)={含義：紀錄勘探線及其上鉆孔點的相關(guān)信息；組成：[勘探線編號、鉆孔編號、起止坐標和高程] }。而鉆孔數(shù)據(jù)處理過程包括：鉆孔投影平面圖={輸入：鉆孔基本信息；輸出：鉆孔平面圖；說明：對鉆孔空間位置坐標進行投影變換，生成投影平面分布圖}；交互式勘探線繪制釗輸入：鉆孔基本信息和平面圖；輸出：勘探線信息。說明：在鉆孔分布平面圖中交互繪制勘探線，形成地質(zhì)信息基本信息文件}；巖性柱狀圖繪制戒輸入：鉆孔地質(zhì)信息和勘探基本信息；輸出：巖性柱狀圖。說明：根據(jù)勘探線的鉆孔地質(zhì)信息繪制柱狀圖}；勘探線剖面圖繪制：{輸入：勘探線信息、鉆孔彎曲測量信息、孔深校正信息和巖性柱狀圖；輸出：剖面圖。說明：采用插值擬合勘探線空間位置并精確定位鉆孔的實際走向}。因此，概念化模型不能滿足煤礦基礎(chǔ)信息的數(shù)據(jù)模型設(shè)計的基本要求，應(yīng)當(dāng)在此基礎(chǔ)上對信息進行邏輯數(shù)據(jù)模型的設(shè)計，以便將信息結(jié)構(gòu)或者信息處理過程在屬性表中細化。

4 結(jié)束語

總之，從勘探到生產(chǎn)，隨著煤礦基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的增加，對地質(zhì)體控制程度、精度和認識程度越來越高。煤礦數(shù)據(jù)是海量數(shù)據(jù)，無論是地物、地貌等幾何信息、拓撲信息和屬性信息，煤礦系統(tǒng)的運作，還是在時間和空間上，時時刻刻都在發(fā)生變化。因此，如何合理、科學(xué)地對煤礦基礎(chǔ)信息進行分類編碼，有效地管理、利用煤礦基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮其增值作用，是煤礦空間信息管理的一個重要內(nèi)容。

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