計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用研究

亢娟娜，惠鵬飛

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

隨著我國礦業(yè)發(fā)展速度的加快，在礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用上進(jìn)入了新的時(shí)期，同時(shí)也為生產(chǎn)的安全與效率提出了更高的要求。在信息時(shí)代下，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在采礦工程中發(fā)揮著巨大作用，如通過數(shù)值模擬技術(shù)、GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)采掘規(guī)劃和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。

只有結(jié)合采礦工程實(shí)際情況，科學(xué)合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，才能促進(jìn)我國礦業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 數(shù)值模擬技術(shù)

數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于采礦工程時(shí)，通過數(shù)值計(jì)算方法分析圍巖穩(wěn)定性、巖土工程等，在完成數(shù)據(jù)收集、整理后形成理想化模型，并在運(yùn)行后進(jìn)行整合計(jì)算，獲得最終結(jié)論。在此過程中會(huì)用到有限元法、離散元法、有限差分法和加權(quán)余量法等，常見的數(shù)值模擬軟件包括ADINA與ANSYA，通過應(yīng)用這些軟件能夠?qū)崿F(xiàn)有限元分析。

其作用如下：第一，將利用流體理論測(cè)試分析填充材料性能，促進(jìn)了新工藝的發(fā)展。第二，在分析熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)以后，解決了熱動(dòng)力為開采造成的限制。第三，數(shù)值模擬分析耦合現(xiàn)象，可以適時(shí)預(yù)測(cè)采礦中出現(xiàn)的地下滲水等問題。而利用FLAC與UDEC，能夠模擬圍巖穩(wěn)固性，通過彈性的理論避免巖體出現(xiàn)破壞、非線性變形等現(xiàn)象，同時(shí)可以掌握不同巖性地質(zhì)體情況[1]。宏觀上看按照非線性與微觀線彈性的劃分方法，在微觀上若單元為均質(zhì)，具備明顯彈性變形特點(diǎn)，且因?yàn)橛泄?jié)理與裂隙，讓微元間接觸出現(xiàn)了非連續(xù)的特征。采取這種方法能夠?yàn)橄锏绹鷫禾峁?zhǔn)確信息，通過地表的沉降來分析巖體蠕變的特點(diǎn)等。

2 GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)

應(yīng)用GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)時(shí)需要充足礦山信息，內(nèi)容有實(shí)際地質(zhì)地形圖、網(wǎng)絡(luò)圖及平面設(shè)計(jì)圖等，并提供技術(shù)報(bào)告、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等信息。

構(gòu)建的過程中需要發(fā)揮出GIS軟件的功能，在現(xiàn)實(shí)的條件下加大開發(fā)力度，同時(shí)將空間分析與應(yīng)用模型用于礦山模擬上，將準(zhǔn)確的信息傳輸?shù)紾IS系統(tǒng)內(nèi)[2]。在采礦工程中常用EAM系統(tǒng)、OA系統(tǒng)和GPS卡車調(diào)度系統(tǒng)等進(jìn)行地測(cè)，加強(qiáng)對(duì)各種信息的管理，不斷對(duì)GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行完善。

由運(yùn)行情況分析可知，地面通信總站應(yīng)用了系統(tǒng)軟件，安裝所需通訊設(shè)備與數(shù)據(jù)傳輸中斷，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)合理設(shè)置下來，并應(yīng)用地質(zhì)數(shù)據(jù)智能終端傳感器，可以實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行采集。

通過這種方法，能夠利用客戶端了解人員工作狀態(tài)、礦中車輛分布情況、工作環(huán)境溫濕度等信息，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無線GPRS等，可以將相關(guān)數(shù)據(jù)提供給主管部門，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)采掘的遠(yuǎn)程監(jiān)控，便于掌握地質(zhì)環(huán)境的實(shí)際變化規(guī)律等。在應(yīng)用GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)后，采取信息化定位監(jiān)管的方法，提升了采礦工程的安全和效率。

3 計(jì)算機(jī)采掘規(guī)劃

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)學(xué)模型，可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)采掘規(guī)律，根據(jù)采礦工程實(shí)際情況作出深入分析，確保各環(huán)節(jié)工作的規(guī)劃更加科學(xué)合理。

采掘規(guī)劃能夠?yàn)楦鞣N礦山生產(chǎn)作業(yè)提供指導(dǎo)，以前計(jì)劃顯得不夠系統(tǒng)與科學(xué)，大多按照傳統(tǒng)方法來調(diào)配，很少考慮到實(shí)際情況，導(dǎo)致作業(yè)效率很低。

而通過對(duì)數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，讓規(guī)劃應(yīng)用變得更加靈活。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的幫助下，能夠讓海量信息得到有效處理，計(jì)算過程也更快，利用計(jì)算機(jī)建模方式，讓采掘規(guī)劃更加直觀與清晰[3]。

當(dāng)前計(jì)算機(jī)采掘規(guī)劃方法如下所示：采取單目標(biāo)線性規(guī)劃理論、動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論進(jìn)行分析，在計(jì)算處理上由計(jì)算機(jī)完成，從而獲得最優(yōu)解。而現(xiàn)在更多通過模擬數(shù)學(xué)理論、ES技術(shù)為理論等進(jìn)行建模，并發(fā)揮出計(jì)算機(jī)在運(yùn)算速度、準(zhǔn)確性上的優(yōu)勢(shì)。

在計(jì)算機(jī)采掘規(guī)劃發(fā)展過程中，讓生產(chǎn)規(guī)劃更加合理，提升了計(jì)劃編制系統(tǒng)的適用性，可以及時(shí)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)點(diǎn)作出調(diào)整，從而有效解決各種問題，推動(dòng)了礦山的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提升。

4 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)

建立的數(shù)據(jù)庫主要涵蓋采礦工程各方面內(nèi)容，如地質(zhì)、工程等情況，對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫來說，需要應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)，有效整合監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，深入分析工程實(shí)際環(huán)境環(huán)境與現(xiàn)狀狀況。

對(duì)采礦工程來說，涉及了很多方面的數(shù)據(jù)，如地質(zhì)地形、測(cè)繪數(shù)據(jù)、工程勘查及實(shí)時(shí)生產(chǎn)等，以文檔、表格及圖形等方式存在，需要進(jìn)行大量的處理[4]。

為發(fā)揮出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的作用，應(yīng)該按照來源、取值等對(duì)各實(shí)體的屬性作出分類，建立起完善的數(shù)據(jù)模式，利用數(shù)字化建模形式，把所有數(shù)據(jù)作出屬性歸類，同時(shí)找出其中的聯(lián)系在關(guān)系數(shù)據(jù)庫內(nèi)存入。這樣就有效集成了信息，并利用有機(jī)聯(lián)系方法，能夠在檢索、查詢和分析中應(yīng)用。由于礦山生產(chǎn)信息變化因素較多，要想讓系統(tǒng)更具實(shí)時(shí)性，應(yīng)該利用MAPGIS等軟件，可以有效采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)，并讓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與分析圖表結(jié)果得到妥善儲(chǔ)存，在對(duì)具體情況進(jìn)行分析后在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中得出結(jié)果，從而完成了動(dòng)態(tài)化的管理，讓采礦工程需求得到滿足。

5 結(jié)語

總之，近年來我國采礦工程技術(shù)發(fā)展速度很快，其問題的研究也變得更加復(fù)雜與多樣，在采礦工程中通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠提升礦山生產(chǎn)的系統(tǒng)性、高效性、安全性及實(shí)時(shí)性。今后我們還需要進(jìn)一步研究新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合采礦工程實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用，不斷提升采礦作業(yè)的信息化水平，這樣既能夠保證生產(chǎn)作業(yè)效率的有效提升，也能為整個(gè)采礦工程的安全、穩(wěn)定推進(jìn)創(chuàng)造良好條件，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的穩(wěn)步提升。