地理信息系統(tǒng)在礦區(qū)開采沉陷中的應(yīng)用研究

王洪敏 李洪剛

摘?要：近年來，我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展迅速，煤礦行業(yè)的發(fā)展也有了進(jìn)步。煤礦地理數(shù)據(jù)是煤礦生產(chǎn)、安全管理、災(zāi)害分析與防治、應(yīng)急救援、無人采礦等的重要技術(shù)支撐，涉及煤礦地測(cè)、采、掘、機(jī)、運(yùn)、通等幾乎所有業(yè)務(wù)部門。煤礦地理數(shù)據(jù)的采集、處理、管理和表達(dá)具有特殊的行業(yè)背景，生產(chǎn)、安全管理等方面的地圖有幾十種之多，它們有不同的用途或適合不同的業(yè)務(wù)，需要具有極高的準(zhǔn)確性。而地理信息系統(tǒng)既是智慧礦山的技術(shù)支撐，又是智慧礦山的表現(xiàn)形式。可以說地理信息系統(tǒng)將是智慧礦山不可或缺的工具。可以滿足煤礦各種工作的有序開展，并且能夠?yàn)楹罄m(xù)的工作奠定良好的基礎(chǔ)條件。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng);礦區(qū)開采沉陷;應(yīng)用研究

【中圖分類號(hào)】P208??【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【文章編號(hào)】1674-3733（2020）18-0223-01

地理信息系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)平臺(tái)為基礎(chǔ)建設(shè)的一項(xiàng)集數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、運(yùn)算、分析、管理等為一體的技術(shù)平臺(tái)，在現(xiàn)代化礦山建設(shè)及地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中應(yīng)用極為廣泛。礦山地質(zhì)勘查產(chǎn)生了大量的圖件、數(shù)據(jù)、探礦工作資料等，隨著時(shí)間的積累，礦山資料類型、數(shù)量越多，導(dǎo)致圖件、數(shù)據(jù)等的利用率較低。將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中，根據(jù)資料信息的差異分門別類建立相應(yīng)的管理數(shù)據(jù)庫(kù)，就可快速的查閱需求信息，提高數(shù)據(jù)等的利用率?；诖耍疚暮?jiǎn)要的分析了地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用。

1?地理信息系統(tǒng)

煤礦井下各自動(dòng)化設(shè)備通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)、PLC、井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)等控制系統(tǒng)的工作站，運(yùn)用OPC接口采集各控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，然后與煤礦地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，最終形成礦井綜合信息平臺(tái)。地理信息系統(tǒng)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”。地理信息系統(tǒng)是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)量學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門學(xué)科，具有獨(dú)立的體系。地理信息系統(tǒng)在功能上具有空間數(shù)據(jù)的獲取、顯示、分析、處理和應(yīng)用等功能。是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地上或地下空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

2?地理信息系統(tǒng)在礦區(qū)開采沉陷中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1?提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和處理效能。

GIS技術(shù)用于礦井開采沉陷預(yù)測(cè)和控制工作中，借助技術(shù)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)采集以及圖像處理功能，能夠針對(duì)礦井周圍的重點(diǎn)開采區(qū)域開展相關(guān)地質(zhì)構(gòu)造、礦層結(jié)構(gòu)、水文狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息的采集和處理，能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的硬件功能目標(biāo)。目前，GIS技術(shù)正在快速發(fā)展中，涉及計(jì)算機(jī)中相關(guān)程序和各種地學(xué)信息數(shù)據(jù)，還能夠滿足用戶用這一系統(tǒng)進(jìn)行三維立體空間地理模型的構(gòu)建需要，在礦體沉陷問題上，借助地理信息系統(tǒng)應(yīng)用，只需要在系統(tǒng)中將相關(guān)的地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)信息輸入系統(tǒng)中，構(gòu)建相應(yīng)的三維立體模型，幫助相關(guān)施工人員更加直觀的對(duì)于相關(guān)信息進(jìn)行把握，滿足視覺觀察以及模擬操作的管理需要，還可以實(shí)時(shí)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)分析，相關(guān)工作人員可以針對(duì)重要的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)取。

2.2?靈活處理圖形。

GIS技術(shù)系統(tǒng)中的圖像處理以及信息顯示功能，能夠滿足多種形式的要求，根據(jù)相關(guān)的圖像顯示方法應(yīng)用，可以針對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的圖像化轉(zhuǎn)化，滿足直觀化的觀察需要，針對(duì)一些復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確全面的采集，針對(duì)采集到的相關(guān)圖像以及圖像數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)有效整合利用，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，為相關(guān)煤礦礦區(qū)沉陷問題提供比較直觀的圖示，工作人員可以根據(jù)相關(guān)的模型以及巖層結(jié)構(gòu)圖示，了解相應(yīng)施工環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的沉陷問題，針對(duì)重要的危險(xiǎn)因素進(jìn)行排出，針對(duì)不可避免的安全威脅因素做好預(yù)防和保護(hù)措施，保證整體施工進(jìn)程中，礦井結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性把握。

3?地理信息系統(tǒng)在礦區(qū)開采沉陷中的應(yīng)用

3.1?地理信息系統(tǒng)的礦山測(cè)繪中的應(yīng)用。

地理信息系統(tǒng)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)建設(shè)完善的礦山勘查資料數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而為礦山后期開采設(shè)計(jì)、深部找礦勘查以及礦山不同類型資料的綜合運(yùn)用提供幫助;二是3D建模功能的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)三維立體礦山建設(shè)，直觀的指導(dǎo)深部找礦勘查工作及采礦設(shè)計(jì)工作等。

3.2?地理信息系統(tǒng)在多源數(shù)據(jù)找礦模型建設(shè)中的應(yīng)用。

地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作進(jìn)行至某一階段，如詳查階段、勘探階段等，需要建立相應(yīng)的找礦模型。找礦模型的建立是基于多源數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，如物探數(shù)據(jù)、化探數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、地質(zhì)勘查資料等的綜合運(yùn)用，是進(jìn)一步研究區(qū)域找礦和深部找礦的重要參考依據(jù)。因此，如何將多源數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的應(yīng)用并建立更加合理的三維模型至關(guān)重要，而地理信息系統(tǒng)龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算以及3D建模功能能夠?qū)⒍嘣磾?shù)據(jù)很好的反映在同一模型上，即能夠很好將礦區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖、礦體三維展布特征、鉆孔、探槽、平硐、物化探、遙感等信息集成至同一模型中，直觀的表達(dá)出不同地質(zhì)體在三維空間中的變化規(guī)律，為進(jìn)一步深部找礦勘查以及采礦設(shè)計(jì)提供直觀的、可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.3?地理信息系統(tǒng)在礦區(qū)開采沉陷中的應(yīng)用策略。

隨時(shí)信息技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、智慧地球新概念的出現(xiàn)，人們對(duì)信息的需要日益提高，使得地理信息系統(tǒng)（GIS）在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)中獲得了日益廣泛的應(yīng)用。為促進(jìn)地理信息系統(tǒng)（GIS）在礦井開采沉陷中的有效應(yīng)用，必須要提升相關(guān)工作人員對(duì)于這一技術(shù)的應(yīng)用和操作水平。通過培訓(xùn)，讓相關(guān)工作人員可以在掌握地理信息系統(tǒng)（ArcGIS）各種基本操作、功能和技術(shù)，以及空間數(shù)據(jù)的有關(guān)理論、技術(shù)及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)分析綜合運(yùn)用能力，在學(xué)習(xí)過程中提升自身的施工技術(shù)水平和質(zhì)量，有利于推進(jìn)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.4?井上、下配電系統(tǒng)圖。

井上、下配電系統(tǒng)圖包括高、低壓供電系統(tǒng)圖、電氣設(shè)備布置圖等。井上、下配電系統(tǒng)圖功能包括供電制圖、設(shè)備選型、整定計(jì)算、數(shù)據(jù)庫(kù)管理和圖庫(kù)管理五大模塊。具體包括：①供電制圖包括繪圖工具欄，設(shè)置圖框，井下圖庫(kù)，繪制電纜，操作圖例，操作電纜，自動(dòng)生成各類信息表格等功能。②設(shè)備選型包括電動(dòng)機(jī)、變壓器、電纜、綜保、開關(guān)等各種電器的選型以及負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、長(zhǎng)時(shí)載流、短路電流、電壓損失、起動(dòng)電壓損失等的計(jì)算模塊。③開關(guān)整定包括高壓配電箱、移變高低壓側(cè)、饋電、啟動(dòng)器、組合開關(guān)和綜保等保護(hù)模塊。④自動(dòng)生成供電報(bào)告對(duì)于系統(tǒng)所做的任何設(shè)置、計(jì)算和整定，系統(tǒng)可以對(duì)任何單獨(dú)的計(jì)算或設(shè)置模塊進(jìn)行有選擇性的生成，也可以生成一個(gè)整體的供電設(shè)計(jì)報(bào)告。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在提高礦山資料信息社會(huì)化服務(wù)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，較少了礦山管理工作量，提高了礦山管理效率，為今后建設(shè)智能化礦山、三維立體礦山奠定了基礎(chǔ)。在今后的發(fā)展中，多源數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用是發(fā)展趨勢(shì)，不同勘查技術(shù)的三維模型建設(shè)是深部找礦勘察設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)。因此，該項(xiàng)技術(shù)無論在礦山管理還是開采過程中均具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]劉燕華.煤礦一張圖協(xié)同機(jī)制及關(guān)鍵技術(shù)研究[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2016.