王 志 劉偉強 李印洪 姚銀佩 李亞俊 周英烈 劉東銳

(1.湖南有色冶金勞動保護研究院；2.非煤礦山通風防塵湖南省重點實驗室)

礦山巖石力學數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)建

王 志1，2劉偉強1，2李印洪1，2姚銀佩1，2李亞俊1，2周英烈1，2劉東銳1，2

(1.湖南有色冶金勞動保護研究院；2.非煤礦山通風防塵湖南省重點實驗室)

巖石力學參數(shù)的測試和應(yīng)用貫穿于礦山建設(shè)和生產(chǎn)的全過程，為了便于管理、查找、分析和應(yīng)用這些參數(shù)，采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Microsoft Access為載體，開發(fā)了巖石力學參數(shù)數(shù)據(jù)庫，存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，再利用Visual Basic語言編制針對數(shù)據(jù)的編輯、查詢、輸出和分析處理等程序，實現(xiàn)了資源的數(shù)字化管理，提高了數(shù)據(jù)資料的管理和應(yīng)用水平。

巖石力學參數(shù) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) Access 數(shù)據(jù)分析

巖石力學參數(shù)在礦山的建設(shè)與生產(chǎn)過程中是必不可少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，對礦山井巷和采場的布置、支護、結(jié)構(gòu)參數(shù)等有重要影響，只有即時準確地掌握這些參數(shù)，并通過定量計算和分析，才能做出既經(jīng)濟又安全實用的工程設(shè)計[1]。所以，在礦山建設(shè)生產(chǎn)過程中應(yīng)重視這些參數(shù)的測試、收集和管理。

中國黃金集團河北峪耳崖金礦開采深度已達600余m，井下生產(chǎn)范圍大，南北長1 400 m，東西寬1 200 m，礦山生產(chǎn)過程中空間和時間跨度均比較大。因此，在不同標高和區(qū)域生產(chǎn)所面臨的巖石性質(zhì)和地應(yīng)力的差異很大，而時間跨度地增大，使巖石力學參數(shù)的收集、整理和查找的難度增大。因此，建立礦山巖石力學參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，及時收集整理各階段、各時期巖石力學測試數(shù)據(jù)，具有重要意義。

巖石力學數(shù)據(jù)庫研究已有報道，如中國科學院武漢巖土力學研究所建立了“巖石力學參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”[2-3]；國家地震局地殼應(yīng)力研究所建立了“中國大陸地殼應(yīng)力環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”[4]；中國石油大學建立了針對油田的“巖石力學與地應(yīng)力數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”[5]。前者主要收集已發(fā)表于各期刊文獻中的巖石主要物理力學參數(shù)作為分析巖體力學參數(shù)取值的基礎(chǔ)，后兩者與本文的研究對象不同。本文研究的數(shù)據(jù)庫主要用于全面收集礦山的巖石力學參數(shù)資料，并實現(xiàn)必要的分析處理功能。

該數(shù)據(jù)庫以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Microsoft Access為載體，存儲所測試的巖石力學參數(shù)，利用Visual Basic語言編制針對巖石力學參數(shù)的編輯、查詢、輸出和分析處理等程序。

1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)建及特點

1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建

采用模塊化程序設(shè)計與分類儲存數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法構(gòu)建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，既便于系統(tǒng)功能模塊的組合，又使儲存數(shù)據(jù)分類明確，便于操作和維護。根據(jù)需要設(shè)計4個功能模塊：安全管理模塊、數(shù)據(jù)編輯模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)分析模塊。其中數(shù)據(jù)編輯和數(shù)據(jù)查詢兩個模塊平行置于各分類數(shù)據(jù)之下。巖石力學參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)框架如圖1，軟件主界面如圖2。

圖1 巖石力學參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)框架

圖2 巖石力學參數(shù)數(shù)據(jù)庫主界面

(1)安全管理模塊。該模塊包括用戶登陸界面，系統(tǒng)提供兩種登錄權(quán)限：管理員權(quán)限和一般用戶權(quán)限。管理員可以對數(shù)據(jù)庫進行編輯(添加、修改、刪除等)、查詢、分析和修改登錄密碼等操作；一般用戶只能進行數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)分析，可避免多人對數(shù)據(jù)庫的管理，造成數(shù)據(jù)混亂。

(2)數(shù)據(jù)編輯模塊。該模塊包括數(shù)據(jù)添加、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)刪除等子模塊，負責對數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)本身進行操作。

(3)數(shù)據(jù)查詢模塊。該模塊包括數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)輸出等子模塊。數(shù)據(jù)查詢可根據(jù)工程名稱和巖石名稱兩個指標進行單獨查詢或組合查詢，數(shù)據(jù)輸出子模塊可將查詢的結(jié)果輸出為Excel格式文件，便于進一步應(yīng)用。

(4)數(shù)據(jù)分析模塊。該模塊負責對數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)進行分析處理，處理方法包括對各工程巖體進行初步的CSIR分類、BQ分級、工程巖體力學參數(shù)的取值分析，以及根據(jù)地應(yīng)力空間模型進行不同空間位置的地應(yīng)力計算等。

1.2 系統(tǒng)特點

(1)數(shù)據(jù)全面。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包含所有與巖石力學有關(guān)的參數(shù)，包括現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)和實驗室測試的巖石物理力學參數(shù)，并可將礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程不同時期測試的數(shù)據(jù)陸續(xù)錄入系統(tǒng)中，不斷完善系統(tǒng)數(shù)據(jù)，使之更加全面?？梢詽M足所有對巖石力學相關(guān)數(shù)據(jù)信息的存儲、查詢、瀏覽和分析的需要。

(2)使用方便。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件采用友好的Windows標準界面，適合大多數(shù)人的操作習慣，操作簡單，無需編寫程序代碼，適合本專業(yè)或跨專業(yè)人員使用。

(3)數(shù)據(jù)安全。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)全部來源于原始巖石力學相關(guān)測試報告，且在數(shù)據(jù)錄入的過程中，數(shù)據(jù)庫具有一定的自動檢測功能：如設(shè)置組合主鍵，防止數(shù)據(jù)重復(fù)錄入；檢測數(shù)據(jù)類型是否符合要求，以防數(shù)據(jù)失真等。同時設(shè)置不同登錄權(quán)限，只有管理員才能對數(shù)據(jù)進行添加、刪除和更新操作，一般權(quán)限只有查詢、輸出和數(shù)據(jù)分析功能，保證了數(shù)據(jù)的安全可靠。

(4)可擴充和提升。測試和收集巖石力學參數(shù)是為了進行礦山工程中的巖石力學分析計算，而巖石力學分析方法是持續(xù)發(fā)展的。本系統(tǒng)在開發(fā)過程中為進一步的分析方法留有接口，可以根據(jù)研究進展和需要進一步開發(fā)數(shù)據(jù)分析處理功能，使本軟件的功能得到進一步提升。

2 結(jié) 語

巖石力學參數(shù)是礦山生產(chǎn)建設(shè)中的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)資料，在測試過程中往往需要花費大量的人力和財力。因此，管理和應(yīng)用這些數(shù)據(jù)，使之更好地為礦山生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)，是巖石力學工作者和礦山管理人員需要考慮的問題。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立，使巖石力學參數(shù)的存儲、查找和分析更加合理、規(guī)范、便捷，提高了這些參數(shù)的管理和應(yīng)用程度，節(jié)省了大量查找數(shù)據(jù)的時間?？蒲腥藛T和技術(shù)人員可以根據(jù)要查找的數(shù)據(jù)類型，通過工程名稱和巖石名稱等指標，在不同分類數(shù)據(jù)中直接查詢到符合條件的數(shù)據(jù)，并可將查詢結(jié)果輸出為Excel格式文件，方便應(yīng)用。也可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析的不同方法，對需要的巖組參數(shù)進行分析，為設(shè)計、計算、模擬等提供處理之后的數(shù)據(jù)，避免大量的計算工作。該系統(tǒng)的許多功能尚不完備，應(yīng)在以后的研究工作中不斷開發(fā)，并及時將后續(xù)測試得到的巖石力學參數(shù)錄入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，使之不斷完整。特別是數(shù)據(jù)分析模塊，可根據(jù)以后研究的分析方法對數(shù)據(jù)進行更精確合理的處理。

[1] 蔡美峰.巖石力學與工程[M].北京：科學出版社，2002.

[2] 劉 春.巖石力學參數(shù)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與取值研究[D].武漢：中國科學院研究生院，2003.

[3] 徐高巍，白世偉，賀懷建.巖石力學參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)和研究[J].巖土力學,2005,26(6):1005-1008.

[4] 謝富仁.中國大陸地殼應(yīng)力環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫項目成果介紹[J].國際地震動態(tài),2006,333(9):20-25.

[5] 吳成斌，陳 勉，張廣清.巖石力學與地應(yīng)力數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用[J].石油工業(yè)計算機應(yīng)用,2009(1):28-33.

2015-04-13)

王 志(1985—)，男，工程師，碩士，410014 湖南省長沙市雨花區(qū)香樟路601號。