可視化管理在煤礦采掘工程動態(tài)管理中的應(yīng)用

賴宇

（貴州林東煤業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司龍鳳煤礦，貴州 畢節(jié) 551800）

0 前言

煤炭是我國的主要能源之一，被稱為“黑色的金子”，對我國經(jīng)濟發(fā)展和能源安全至關(guān)重要，但近些年，我國煤礦安全事故頻發(fā)，嚴重影響煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展也造成了不利影響。采掘工程管理是煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理的核心內(nèi)容，主要涉及采掘接替、設(shè)計、安全等問題[5]，因此如何全方位的掌握和管理煤礦采掘生產(chǎn)的過程、兼顧采煤和掘進、安生與生產(chǎn)顯得尤為重要。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，如何將三維可視化技術(shù)、CAD 技術(shù)、GIS 技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等應(yīng)用在煤礦采掘生產(chǎn)管理領(lǐng)域，實現(xiàn)煤礦采掘的可視化管理是當代科研工作者必需重視的課題。煤礦采掘工程的動態(tài)可視化管理可以使采掘計劃更好科學(xué)、客觀、準確，可以大大提高工作效率的同時降低安全事故率，可以產(chǎn)生更高的經(jīng)濟效益。作者希望通過本文的研究，以期為煤礦采掘工程動態(tài)可視化管理工作的發(fā)展方向提供一定參考。

1 煤礦采掘工程管理現(xiàn)狀

采掘工程管理是采礦工程技術(shù)人員根據(jù)約束條件，進行的煤礦生產(chǎn)設(shè)計、編制合理采掘銜接計劃、合理配備生產(chǎn)隊組和生產(chǎn)設(shè)備、測量資料的建庫、安全管理，涉及地質(zhì)勘察、測量工程、采礦工程和安全工程等多個學(xué)科，科學(xué)的采掘工程管理是以最低的成本獲取煤炭資源的可靠保障[6]。而我國傳統(tǒng)的煤礦采掘工程管控主要有手工圖版管理方法和基于CAD 平面圖形管理，這兩種傳統(tǒng)的方式存在無法實時更新采掘最新狀態(tài)、采掘失調(diào)、可視化程度低等問題，且由于很難及時高效的調(diào)整設(shè)計、修編計劃和圖紙，無法達到科學(xué)合理的指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)，導(dǎo)致安全管理滯后、無法廣泛科學(xué)的判斷、管理效果達不到理想效果。地質(zhì)的復(fù)雜性、煤層的多變性、煤礦內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜性、生產(chǎn)安全問題的突發(fā)性，采掘生產(chǎn)過程瞬息萬變，持續(xù)施加在礦井內(nèi)部的機械外力會影響井下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可能會導(dǎo)致煤柱、支護結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)位移，發(fā)生安全事故，因此實時調(diào)整采掘設(shè)計、采掘方案、達到實時監(jiān)控顯得尤為重要，近幾年，越來越多的學(xué)者建議依托計算機技術(shù)，發(fā)展煤礦采掘工程可視化管理技術(shù)。目前，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和對高效高質(zhì)量管理的要求，煤礦地質(zhì)、采礦、測量和安全等各個技術(shù)的聯(lián)動和合作顯得尤為重要，如何實現(xiàn)各個部門數(shù)據(jù)的共享、實時更新、互惠是提高管理水平必須要解決的問題。

2 基于CAD、GIS 等平臺的可視化管理技術(shù)

可視化管理是指利用電子計算機技術(shù)，基于計算機圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，實時的將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的抽象數(shù)據(jù)及計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形，三維立體的展現(xiàn)動態(tài)圖像，因此具有簡單形象、通俗易懂、管理者可以實時掌握管理對象等的優(yōu)點。動態(tài)可視化是可視化管理的一種模式，是指針對具備變化特征的對象進行可視化管理的行為[4]。

CAD 和GIS 是最為常見的應(yīng)用在煤礦采掘領(lǐng)域的可視化管理軟件。CAD 軟件目前已經(jīng)應(yīng)用在采礦工程各個環(huán)節(jié)，主要是采用計算機用來繪制和編輯剖面圖、井巷工程、礦道立體圖、設(shè)計采礦方案等幾何圖形，雖然其具有強大的繪圖功能，但由于其不包含地理屬性，且未能與數(shù)據(jù)庫兼容連接，無法實現(xiàn)地理空間意義和實時更新。地理信息系統(tǒng)（GIS）是以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、模擬、分析和顯示，最終達到立體可見的采掘工程現(xiàn)狀?；贑AD、GIS 等平臺的煤礦采掘可視化管理技術(shù)，就是實時將煤礦采掘中產(chǎn)生的動態(tài)可變的數(shù)據(jù)，基于CAD 和GIS 強大的圖形和數(shù)據(jù)管理功能，時刻對煤礦采掘過程進行監(jiān)管，可在大大提高工作效率的同時降低安全事故率，可以創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益[3]。

3 煤礦采掘工程的動態(tài)可視化管理

煤礦采掘工程的動態(tài)可視化管理就是基于CAD、GIS、可視化技術(shù)等，賦予圖形工程屬性、空間屬性，將采掘工程圖形、數(shù)據(jù)集成化管理結(jié)合，實時更新，三維立體的展現(xiàn)煤礦采掘工程動態(tài)。煤礦采掘工程的動態(tài)可視化管理可以使采掘計劃更好科學(xué)、客觀、準確，安全管理也更加準確和系統(tǒng)[2]?；贑AD 和GIS 技術(shù)的煤礦采掘可視化管理首先將煤礦基礎(chǔ)地質(zhì)圖形和數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)中，比如地質(zhì)構(gòu)造、回采區(qū)和丟煤區(qū)、煤層巷道等采掘工程、危險高發(fā)區(qū)、煤田開采技術(shù)邊界線等數(shù)據(jù)和圖形[1]，繪制和編輯平面圖、剖面圖、安全控制和三維建模。在此基礎(chǔ)上，錄入在煤礦采掘過程中產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù)，并賦予數(shù)據(jù)以空間屬性，使復(fù)雜因素定量化、數(shù)字化和可視化，實現(xiàn)對采礦環(huán)境的三維建模和繪圖，達到數(shù)字化與可視化完美融合[7]。

基于CAD 和GIS 技術(shù)的煤礦采掘可視化管理在實時監(jiān)控瓦斯?jié)舛?、通風(fēng)條件、地下水、地表水、有害氣體、粉塵、以及巖層松動、巖層位移等礦井穩(wěn)定性方面可發(fā)揮重要的作用，當監(jiān)測數(shù)值超過安全臨界值，煤礦采掘可視化動態(tài)管理系統(tǒng)即發(fā)出警報，管理人員可以發(fā)現(xiàn)異常并進行處理，從而得以保證生產(chǎn)工作的安全[4]。

4 結(jié)論

我國傳統(tǒng)的煤礦采掘工程管控主要有手工圖版管理方法和基于CAD 平面圖形管理，存在無法實時更新采掘最新狀態(tài)、采掘失調(diào)、可視化程度低等問題，且由于很難及時高效的調(diào)整設(shè)計、修編計劃和圖紙，無法達到科學(xué)合理的指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)。

將CAD、GIS 和可視化技術(shù)結(jié)合，賦予圖形工程屬性、空間屬性，集中管理采掘工程地理空間數(shù)據(jù)和其他各種屬性數(shù)據(jù)，將采掘工程圖形、數(shù)據(jù)集成化管理結(jié)合，可達到實時、三維立體的展現(xiàn)煤礦采掘工程動態(tài)，可以大大提高工作效率的同時降低安全事故的發(fā)生。