魏 勇

（山西宏廈第一建設(shè)有限責(zé)任公司， 山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，數(shù)字化礦山信息成為當(dāng)下主要發(fā)展趨勢(shì)，為給機(jī)械化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)條件，借助各種先進(jìn)的信息技術(shù)設(shè)備，為礦山地質(zhì)測(cè)量提供硬件、技術(shù)支撐，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，打破傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備、條件的限制，實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)字化測(cè)量，并為機(jī)械化開(kāi)采奠定務(wù)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 礦山數(shù)字化測(cè)量技術(shù)概述

1.1 礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量數(shù)字化的概念

在礦山勘探、生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，借助現(xiàn)代通訊設(shè)備或者計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立完善的計(jì)算系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集，這就是礦山地質(zhì)測(cè)量數(shù)字化。對(duì)于礦山生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)而言，數(shù)字化測(cè)量既方便了礦山的管理，又大大提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的礦區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)數(shù)字化[1]。

1.2 數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

數(shù)字化測(cè)量技術(shù)憑借著先進(jìn)的通訊設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)，在礦山測(cè)量中能夠?qū)崿F(xiàn)高效的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，具體表現(xiàn)在四個(gè)方面上：第一，以測(cè)量效率為準(zhǔn)則，數(shù)字化測(cè)量效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)測(cè)量效率；第二，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)制作三維可視圖形，該技術(shù)的使用可大幅度降低測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度，還能更加直觀地反饋出礦山生產(chǎn)相關(guān)的基本要素信息以及礦山地質(zhì)特點(diǎn)；第三，該技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保礦山生產(chǎn)的安全性；第四，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)全方位、無(wú)障礙通信，消除了地質(zhì)結(jié)構(gòu)差異帶來(lái)的影響，并適應(yīng)各種更加復(fù)雜的礦山地質(zhì)生產(chǎn)活動(dòng)[2]。

1.3 在礦山測(cè)量中的應(yīng)用意義

數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在礦業(yè)工程中應(yīng)用，具有非常重要的作用和價(jià)值，在礦山資源勘探中通過(guò)使用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，能夠?qū)⒌V山地質(zhì)信息以數(shù)字化形式呈現(xiàn)，特別是礦山資源開(kāi)采和礦山地面井下作業(yè)過(guò)程中所產(chǎn)生的信息，使用三維可視化技術(shù)將各種動(dòng)靜態(tài)信息全部展現(xiàn)出來(lái)。在整個(gè)過(guò)程中，需要使用各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)，比如導(dǎo)航技術(shù)、空間技術(shù)、自動(dòng)定位和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，全面考慮各類(lèi)因素，包括安全、資源、管理、經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)和礦山，這樣才能有效提高礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高礦山企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力[3]。在礦山地質(zhì)測(cè)量中運(yùn)用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，既能改變礦山生產(chǎn)方式，還能為礦山行業(yè)提供發(fā)展動(dòng)力，提高礦山作業(yè)水平和管理能力。

2 數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用原則

2.2 在地質(zhì)建模中的應(yīng)用

由于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上，所以在礦山地質(zhì)建模中，通過(guò)使用信息傳感設(shè)備，遵守網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)物品與虛擬網(wǎng)絡(luò)有效連接在一起，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的通信和采集交換，為GIS提供信息依據(jù)。建立礦山結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，確保礦山生產(chǎn)環(huán)境的安全性，預(yù)防礦山災(zāi)害的發(fā)生，保護(hù)各種設(shè)備的安全[4]。在礦區(qū)地質(zhì)建模中運(yùn)用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，可直觀、快速了解礦井內(nèi)的實(shí)際生產(chǎn)情況，所以，必須要保障物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全性，對(duì)各個(gè)線路進(jìn)行全面的檢測(cè)，防止線路損壞、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備失效。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能實(shí)時(shí)更新三維GIS和礦圖，與實(shí)際情況保持一致，從而大大提高礦井作業(yè)效率。

2.3 在礦山結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在礦山地質(zhì)測(cè)量中應(yīng)用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)建立并完善GIS系統(tǒng)，能夠呈現(xiàn)出礦山地質(zhì)工程的三維動(dòng)態(tài)效果圖，全面掌握礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)等基本信息。GIS系統(tǒng)的建立與完善對(duì)礦山數(shù)字信息建模具有非常重要的作用，所以，在應(yīng)用過(guò)程中，首先建立完善礦床模型，借助一些原始數(shù)據(jù)，包括物化探、地鉆和地質(zhì)勘探所得到的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)字化，為建模提供原始、真實(shí)的資料。然后使用井下采礦系統(tǒng)和礦山地表平面圖、剖面圖和原始數(shù)據(jù)建立對(duì)應(yīng)的礦山測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)，最后使用礦業(yè)軟件構(gòu)造礦床模型，分別進(jìn)行建模，建模依據(jù)根據(jù)礦產(chǎn)儲(chǔ)量品味。最后分析、總結(jié)各個(gè)礦體，從而為找礦預(yù)測(cè)和采礦規(guī)劃提供務(wù)實(shí)的基礎(chǔ)，并進(jìn)行深入的礦區(qū)地質(zhì)工作。

2.4 在測(cè)量定位中的應(yīng)用

在礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量中使用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，可有效檢測(cè)礦山地形地貌，并提供準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。地質(zhì)測(cè)量結(jié)束后，將各種有效的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)化信息，繪制三維地形可視化立體圖形，從而準(zhǔn)確定位礦山的具體地位[5]。在開(kāi)采區(qū)和剝離區(qū)應(yīng)用，可以精準(zhǔn)劃分施工區(qū)和開(kāi)采區(qū)的邊界，另外，還能及時(shí)擺脫距離因素和氣候?qū)ΦV區(qū)地質(zhì)測(cè)量的影響因素，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位，從而保障礦山地質(zhì)測(cè)量工作有序進(jìn)行。

2.5 在機(jī)械化開(kāi)采中的應(yīng)用

礦區(qū)機(jī)械化開(kāi)采逐漸成為煤礦主要發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)械化開(kāi)采需要科學(xué)、準(zhǔn)確的測(cè)量，確保機(jī)械化開(kāi)采順利進(jìn)行。數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在機(jī)械化開(kāi)采中應(yīng)用，可提升機(jī)械化開(kāi)采效率，促使礦區(qū)開(kāi)采更加規(guī)范化、合理化，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，逐漸機(jī)械化開(kāi)采也離不開(kāi)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)。

3 數(shù)字化技術(shù)在礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量中的展望

要想實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化，在礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量中應(yīng)用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，就必須引用各種有效、先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行研發(fā)，重點(diǎn)研究領(lǐng)域是系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和管理層的應(yīng)用。

3.1 礦山數(shù)據(jù)采集與挖掘技術(shù)

地質(zhì)本身具有動(dòng)態(tài)性、不確定性、海量性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，所以在礦山地質(zhì)測(cè)量中，礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)同樣具有這些特點(diǎn)，要想確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，就必須使用更為先進(jìn)的儲(chǔ)存技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提高數(shù)據(jù)信息的利用價(jià)值，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)數(shù)據(jù)中隱藏的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)最大化開(kāi)采[6]。

3.2 礦山模型可視化技術(shù)

礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量工作主要是為后期的開(kāi)采、管理提供最有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)，提高決策者決策的科學(xué)性，所以在礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量中使用礦山模型可視化技術(shù)十分重要。礦山模型可視化技術(shù)是通過(guò)使用測(cè)量技術(shù)、物探技術(shù)和鉆孔技術(shù)模擬三維地質(zhì)，產(chǎn)生實(shí)時(shí)、有效的真實(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的可視化采礦活動(dòng)，確保后期礦山采礦活動(dòng)順利進(jìn)行。

3.3 快速定位與無(wú)線傳輸技術(shù)

礦山開(kāi)采主要是在地下區(qū)域工作，在測(cè)量過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)信號(hào)問(wèn)題，該問(wèn)題一直是傳統(tǒng)礦井測(cè)量的一個(gè)難題，所以為了有效實(shí)現(xiàn)礦區(qū)地下定位，必須要開(kāi)發(fā)出自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)和新型快速定位技術(shù)，比如影像匹配技術(shù)[7]。除此之外，還能研發(fā)無(wú)線傳輸技術(shù)，因?yàn)樵诘V區(qū)地下通信困難，通過(guò)研發(fā)快速、準(zhǔn)確、清晰的通信技術(shù)，克服礦井低下通信困難的問(wèn)題，滿足礦井地下作業(yè)的需求。

3.4 采礦機(jī)器人技術(shù)

要想實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生產(chǎn)自動(dòng)化，就必須要打破傳統(tǒng)開(kāi)采觀念，從觀念上改變，結(jié)合目前礦區(qū)開(kāi)采基本情況和當(dāng)下先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，設(shè)計(jì)一個(gè)具有時(shí)代意義的智能采礦機(jī)器人，并將數(shù)字化測(cè)量技術(shù)運(yùn)用到采礦機(jī)器人中，發(fā)揮數(shù)字化和機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)全周期、全過(guò)程數(shù)字化管理整個(gè)礦區(qū)，并真正意義上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、機(jī)械化和數(shù)字化，推動(dòng)礦區(qū)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，提高采礦效率。

4 結(jié)語(yǔ)

在礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量中應(yīng)用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)具有非常重要的意義和價(jià)值，故當(dāng)下應(yīng)使用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，借助各種先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和信息技術(shù)，滿足礦區(qū)工程測(cè)量各項(xiàng)需求，提高礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。另外，在礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量中運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)下發(fā)展趨勢(shì)，特別是在機(jī)械化煤礦開(kāi)采中，需要加大研究力度，特別是開(kāi)發(fā)更為先進(jìn)的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，解決礦山實(shí)際地質(zhì)測(cè)量過(guò)程中所遇到的各種問(wèn)題，改變當(dāng)下工作意識(shí)和模式，提升工作人員專(zhuān)業(yè)技能，以期在未來(lái)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)能夠進(jìn)一步推動(dòng)礦業(yè)工程向可持續(xù)方向發(fā)展。