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        可視化管理在煤礦采掘工程動(dòng)態(tài)管理中的應(yīng)用

        2020-02-17 23:07:00賴宇
        建材與裝飾 2020年20期
        關(guān)鍵詞:可視化煤礦生產(chǎn)

        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(guó)的主要能源之一,被稱為“黑色的金子”,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源安全至關(guān)重要,但近些年,我國(guó)煤礦安全事故頻發(fā),嚴(yán)重影響煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)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(jì)、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(jìn)、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(kù)技術(shù)等應(yīng)用在煤礦采掘生產(chǎn)管理領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)煤礦采掘的可視化管理是當(dāng)代科研工作者必需重視的課題。煤礦采掘工程的動(dòng)態(tài)可視化管理可以使采掘計(jì)劃更好科學(xué)、客觀、準(zhǔn)確,可以大大提高工作效率的同時(shí)降低安全事故率,可以產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。作者希望通過本文的研究,以期為煤礦采掘工程動(dòng)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(jìn)行的煤礦生產(chǎn)設(shè)計(jì)、編制合理采掘銜接計(jì)劃、合理配備生產(chǎn)隊(duì)組和生產(chǎn)設(shè)備、測(cè)量資料的建庫(kù)、安全管理,涉及地質(zhì)勘察、測(cè)量工程、采礦工程和安全工程等多個(gè)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(guó)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(wú)法實(shí)時(shí)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(shí)高效的調(diào)整設(shè)計(jì)、修編計(jì)劃和圖紙,無(wú)法達(dá)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(wú)法廣泛科學(xué)的判斷、管理效果達(dá)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(wàn)變,持續(xù)施加在礦井內(nèi)部的機(jī)械外力會(huì)影響井下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,可能會(huì)導(dǎo)致煤柱、支護(hù)結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)位移,發(fā)生安全事故,因此實(shí)時(shí)調(diào)整采掘設(shè)計(jì)、采掘方案、達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控顯得尤為重要,近幾年,越來(lái)越多的學(xué)者建議依托計(jì)算機(jī)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(duì)高效高質(zhì)量管理的要求,煤礦地質(zhì)、采礦、測(cè)量和安全等各個(gè)技術(shù)的聯(lián)動(dòng)和合作顯得尤為重要,如何實(shí)現(xiàn)各個(gè)部門數(shù)據(jù)的共享、實(shí)時(shí)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(tái)的可視化管理技術(shù)

        可視化管理是指利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù),基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù),實(shí)時(shí)的將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的抽象數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為圖形,三維立體的展現(xiàn)動(dòng)態(tài)圖像,因此具有簡(jiǎn)單形象、通俗易懂、管理者可以實(shí)時(shí)掌握管理對(duì)象等的優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)態(tài)可視化是可視化管理的一種模式,是指針對(duì)具備變化特征的對(duì)象進(jìn)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(gè)環(huán)節(jié),主要是采用計(jì)算機(jī)用來(lái)繪制和編輯剖面圖、井巷工程、礦道立體圖、設(shè)計(jì)采礦方案等幾何圖形,雖然其具有強(qiáng)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(kù)兼容連接,無(wú)法實(shí)現(xiàn)地理空間意義和實(shí)時(shí)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(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、模擬、分析和顯示,最終達(dá)到立體可見的采掘工程現(xiàn)狀?;贑AD、GIS 等平臺(tái)的煤礦采掘可視化管理技術(shù),就是實(shí)時(shí)將煤礦采掘中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)可變的數(shù)據(jù),基于CAD 和GIS 強(qiáng)大的圖形和數(shù)據(jù)管理功能,時(shí)刻對(duì)煤礦采掘過程進(jìn)行監(jiān)管,可在大大提高工作效率的同時(shí)降低安全事故率,可以創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

        3 煤礦采掘工程的動(dòng)態(tài)可視化管理

        煤礦采掘工程的動(dòng)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(shí)時(shí)更新,三維立體的展現(xiàn)煤礦采掘工程動(dòng)態(tài)。煤礦采掘工程的動(dòng)態(tài)可視化管理可以使采掘計(jì)劃更好科學(xué)、客觀、準(zhǔn)確,安全管理也更加準(zhǔn)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(xiǎn)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(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)采礦環(huán)境的三維建模和繪圖,達(dá)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(shí)時(shí)監(jiān)控瓦斯?jié)舛取⑼L(fēng)條件、地下水、地表水、有害氣體、粉塵、以及巖層松動(dòng)、巖層位移等礦井穩(wěn)定性方面可發(fā)揮重要的作用,當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)值超過安全臨界值,煤礦采掘可視化動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)即發(fā)出警報(bào),管理人員可以發(fā)現(xiàn)異常并進(jìn)行處理,從而得以保證生產(chǎn)工作的安全[4]。

        4 結(jié)論

        我國(guó)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(wú)法實(shí)時(shí)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(shí)高效的調(diào)整設(shè)計(jì)、修編計(jì)劃和圖紙,無(wú)法達(dá)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(dá)到實(shí)時(shí)、三維立體的展現(xiàn)煤礦采掘工程動(dòng)態(tài),可以大大提高工作效率的同時(shí)降低安全事故的發(fā)生。

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