計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用探討

亢娟娜，惠鵬飛，王 剛

（1.甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006；2.陜西澄合合陽(yáng)煤炭開(kāi)發(fā)有限公司，陜西 渭南 715300）

采礦工程外部環(huán)境具有一定復(fù)雜性，加之各種不確定的因素較多，導(dǎo)致采礦工程存在的諸多的問(wèn)題，因此，我們可將計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)合理的應(yīng)用當(dāng)中的采礦工程中，不斷優(yōu)化采礦工程的設(shè)計(jì)。并將采礦工作同計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)而從整體提升采礦工程管理水平，更加形象、具體、生動(dòng)的采礦工程的實(shí)踐情況的進(jìn)行全面細(xì)致的分析，從整體上提升采礦工程的整體效益，促使采礦企業(yè)的穩(wěn)健可持續(xù)發(fā)展。

1 計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)簡(jiǎn)介

20世紀(jì)80年代后期首次提出了Visualization（科學(xué)計(jì)算可視化），到了20世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，西方國(guó)外以三維礦床模型為代表的礦用軟件得到了飛速發(fā)展，其中計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)涉及到開(kāi)采輔助設(shè)計(jì)、礦床建模、地質(zhì)資料處理等諸多方面。當(dāng)前計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)已經(jīng)逐漸朝集成化、三維實(shí)體方向進(jìn)行發(fā)展了。根據(jù)官方數(shù)據(jù)顯著，現(xiàn)階段，我們國(guó)家85%以上采礦企業(yè)都是使用，CAD可視化計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，采礦企業(yè)通過(guò)軟件的三維建模技術(shù)繪制三維立體礦井巷道布置系統(tǒng)模型，切實(shí)有效地實(shí)現(xiàn)可視化的目的，進(jìn)而解決采礦工程中所遇到的各種問(wèn)題。

2 計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用分析

2.1 分析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的可視化技術(shù)應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，95%以上采礦工程作業(yè)場(chǎng)所都是在地下。相比其他工程作業(yè)而言，工程較為煩雜且生產(chǎn)過(guò)程所涉及到的環(huán)節(jié)也比較多，整個(gè)工程由動(dòng)力供應(yīng)、通風(fēng)、排水等多個(gè)系統(tǒng)所組成的。因此，整個(gè)工程巷道空間呈現(xiàn)為交錯(cuò)的狀態(tài)，這樣一來(lái)，工程技術(shù)人員就無(wú)法精準(zhǔn)且有效地確定精心系統(tǒng)的巷道空間位置[1]。加之，現(xiàn)階段所采礦工程公橫所使用的資料絕大多數(shù)都是剖面圖和平面圖，缺乏直觀且形象的三維立體框架巷道系統(tǒng)模型，進(jìn)而工作人員只能憑借自己的經(jīng)驗(yàn)或是來(lái)判斷或者是確定巷道的三維位置。如果我們將計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)運(yùn)用到其中，采礦生產(chǎn)工作人員通過(guò)Auto軟件來(lái)構(gòu)件三維立體模型，則可清楚分辨礦井巷道的分布。另外，利用 Auto計(jì)算機(jī)輔助軟件，可有效地讓技術(shù)人員深入了解礦井的三維結(jié)構(gòu)，以便更好地在構(gòu)件三維模型的過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，尋找解決問(wèn)題的方法。另一方面，技術(shù)人員還能在熟悉和掌握Auto計(jì)算機(jī)輔助軟件中，快速了解三維礦山系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，以便更好地在三維立體礦井模型制作完成后，切實(shí)有效地獲取到一個(gè)良好可視效果，最大化地實(shí)現(xiàn)提升采礦工程的生產(chǎn)效率目地性。

2.2 分析數(shù)值模擬的可視化技術(shù)應(yīng)用

想要具有針對(duì)性對(duì)礦山巖層控制和壓力問(wèn)題等做出全面的分析，我們就借助計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建出動(dòng)態(tài)的三維空間，唯有借助計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)才能全面細(xì)致的分析采礦工程的存在的各種影響因素。但是現(xiàn)階段基本上就是技術(shù)人員深入到礦井現(xiàn)場(chǎng)做觀測(cè)，整個(gè)采礦過(guò)程主要是靜態(tài)現(xiàn)象[2]。盡管技術(shù)人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)礦井巷道支護(hù)損害以及巷道的變形等諸多問(wèn)題，但是肉眼根本沒(méi)有辦法透視的看到礦山變形破壞過(guò)程和壓力變化情況。

對(duì)此，則可使用計(jì)算機(jī)樹脂模擬的可視化技術(shù)，對(duì)礦山的各種問(wèn)題進(jìn)行模擬，全面且清晰的顯出礦山不同部分的變形情況和整個(gè)礦山的變化情況。如，在采礦過(guò)程中，礦山頂板巖層受力變形過(guò)程的數(shù)值模擬，頂板巖層上部為邊界，這樣就可以根據(jù)礦山的深度以及各個(gè)層次分布情況來(lái)施加重力，頂板巖層下邊為固定點(diǎn)，兩側(cè)是支邊，進(jìn)而有效地根據(jù)保持水平方的穩(wěn)定性。此外，技術(shù)人員還可以利用計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)，對(duì)開(kāi)對(duì)頂板巖層的應(yīng)力做出計(jì)算，進(jìn)而有效地獲取礦產(chǎn)的分布情況，全面演示整個(gè)礦山的空間變化情況和整體結(jié)構(gòu)情況，精準(zhǔn)的分析礦山的巖層控制、礦山壓力問(wèn)題。通過(guò)上述可知，在采礦工程中應(yīng)用數(shù)值模擬的可視化技術(shù)，能切實(shí)有效地的同其他計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)有機(jī)融合在一體，這種技術(shù)必定是我國(guó)采礦行業(yè)的穩(wěn)健長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展的不可獲取重要技術(shù)。

2.3 分析地質(zhì)測(cè)量的可視化技術(shù)應(yīng)用

我們國(guó)家地域遼闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)豐富且多樣化，這樣一來(lái)，就給采礦工程的生產(chǎn)和管理帶來(lái)的較高的難度系數(shù)，阻礙了采礦施工的順利進(jìn)行。所以，采礦人員在采礦施工之前，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)切實(shí)全面細(xì)致的做好開(kāi)采區(qū)地質(zhì)測(cè)量，了解并掌握外不同礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的規(guī)律，以便順利有序開(kāi)展采礦作業(yè)，防止意外安全事故的發(fā)生。采礦技術(shù)人員在進(jìn)行資質(zhì)測(cè)量時(shí)，可以充分計(jì)算機(jī)可視化地震勘探和聲波探測(cè)技術(shù)，進(jìn)而全面了解采礦區(qū)局部地層的結(jié)構(gòu)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及礦物質(zhì)的分布情況和所在位置，更好地獲取測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)以及地震勘探數(shù)據(jù)等。這樣有利于更好地根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)所得出了數(shù)據(jù)繪制出等面紙、等值線等，詳細(xì)的呈現(xiàn)出礦藏的走向、范圍。另一方面，技術(shù)人員還可以根據(jù)計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)所得相關(guān)數(shù)據(jù)以及所繪制出曲線圖，準(zhǔn)確的解釋各種原始數(shù)據(jù)，有效地獲取礦藏分布情況和儲(chǔ)存量。故而，我們通過(guò)地質(zhì)測(cè)量的可視化技術(shù)應(yīng)用，可在很大程度上使采礦工程中的打井作業(yè)具有一個(gè)精準(zhǔn)且全面的指導(dǎo)，有效減少無(wú)效井位數(shù)量，進(jìn)而更好地在提升提高開(kāi)采效率、約開(kāi)采成本、促使企業(yè)綜合效率的提升的方面發(fā)揮出至關(guān)重要的作用。此外，隨著GIS的不斷深入推廣，讓地質(zhì)信息得采集、分析、管理應(yīng)用等越來(lái)越快捷方便，與此同時(shí)，也是有效地將采礦參數(shù)信息、采礦參數(shù)信息切實(shí)有效的轉(zhuǎn)化為地圖，呈現(xiàn)出不同數(shù)據(jù)間的空間關(guān)系，有利于相關(guān)技術(shù)人員更好地通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中數(shù)字地圖、影像資料來(lái)全面分析礦山的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及分布情況，

3 結(jié)語(yǔ)

概言之，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)礦產(chǎn)的需求量越來(lái)越大，因此，我們必須要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)對(duì)煤礦開(kāi)采的方法的研究、創(chuàng)新出更多的新技術(shù)，了解礦井的三維空間結(jié)構(gòu)，加快采礦作業(yè)效率，促使企業(yè)綜合效率的提升，促使我國(guó)才可的穩(wěn)健可持續(xù)發(fā)展。