楊 禎

(中建材西南勘測設(shè)計有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

地理信息系統(tǒng)通過收集礦山地理信息能夠快速對其中的各項區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，為后續(xù)的開采與測量工作提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持，是礦山開采環(huán)節(jié)中十分重要的應(yīng)用工具。但在實際應(yīng)用過程中，技術(shù)操作人員也必須結(jié)合礦山周圍的環(huán)境和地層實際情況，保證系統(tǒng)得到正確應(yīng)用，促進(jìn)其作用可以全面發(fā)揮。

1 概念解析

1.1 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)指的是一種用來測量地理信息的技術(shù)系統(tǒng)，簡稱為GIS，此系統(tǒng)將計算機技術(shù)地圖學(xué)、地理學(xué)進(jìn)行有效融合，保證在對地理空間信息進(jìn)行收集和處理時，能夠讓計算機技術(shù)的價值全面發(fā)揮，保證最終得到的數(shù)據(jù)信息更加科學(xué)、完善，擁有更強的參考意義，如礦山周圍的地理信息、礦區(qū)的地層構(gòu)造，甚至礦區(qū)上部的大氣層信息也可得到有效收集。在GIS系統(tǒng)中，各地區(qū)的地理信息也可結(jié)合實際情況進(jìn)行有效查詢，保證數(shù)據(jù)信息的價值能夠被有效挖掘，子系統(tǒng)在礦山測量和開采方面有著非常積極的輔助作用。

1.2 礦山測量

礦山測量指的是在礦山建設(shè)和礦產(chǎn)資源開采過程中，為了使規(guī)劃、設(shè)計、勘探、建設(shè)、生產(chǎn)和運營管理等工作落實的效率更高，并獲得令人滿意的測量質(zhì)量進(jìn)行的一系列測繪工作，主要內(nèi)容包括礦區(qū)地面控制、礦區(qū)地形圖有效測繪、測量礦山施工、觀測移動沉降幅度等。繪制礦體幾何圖的測量工作也由多個部分組成，包括地面上的土建工程測量、井下控制測量、施工測量等。在礦產(chǎn)資源開采過程中，必須對巖層與地表移動的沉降進(jìn)行實時性觀測，同時及時對巷道和井深部分的相關(guān)建筑物沉降趨勢進(jìn)行分析，保證礦區(qū)的開采與生產(chǎn)活動能夠得到更多的數(shù)據(jù)支持與指導(dǎo)。圖1為礦山測量工作人員現(xiàn)場測量圖。

圖1 礦山測量工作人員現(xiàn)場測量圖

2 系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

GIS技術(shù)在我國應(yīng)用較晚，因此，實際應(yīng)用過程中還有很多技術(shù)性問題，應(yīng)受到專業(yè)人員的重視并及時解決。例如，礦區(qū)工程測量人員利用GIS系統(tǒng)對礦區(qū)的地理狀況進(jìn)行三維模擬圖繪制時，由于礦區(qū)規(guī)模和地理條件各不相同，因此，在數(shù)據(jù)收集方面可能存在不夠完整、了解不足的情況，這不僅會阻礙后續(xù)的測量與礦產(chǎn)資源開采工作，甚至無法保證測量工作最終獲得的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確、具備較強參考價值的。其次，由于GIS系統(tǒng)只對地理信息進(jìn)行測量，所以無法為礦區(qū)工作人員對礦區(qū)的資源儲量及分布方位進(jìn)行更加精確的定位，同時確定各金屬元素儲量，表1為我國某省某礦區(qū)中鉀元素的儲量表，GIS系統(tǒng)有效應(yīng)用，不僅能夠使金屬地理條件和礦井內(nèi)部的工作環(huán)境得到有效分析，而且能夠指導(dǎo)后續(xù)的資源開采工作落實得更有針對性，技術(shù)操作更加成熟。但不容忽視的一點是，GIS系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中存在確定元素含量功能作用發(fā)揮不夠完全的情況。因此，技術(shù)人員必須在礦區(qū)測量工作中對GIS系統(tǒng)的運行效果進(jìn)行全面總結(jié)，同時結(jié)合礦區(qū)的實際工作情況以及環(huán)境條件來對系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)節(jié)上的完善。必要的情況下，還可以配合其他輔助性系統(tǒng)，讓系統(tǒng)的礦區(qū)資源開采工作指導(dǎo)價值可以全面發(fā)揮。

表1 某礦區(qū)中鉀元素的儲量表 單位：萬t

3 地理信息系統(tǒng)在露天開采礦山測量中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合功能的有效應(yīng)用，不僅能夠使GIS系統(tǒng)對礦區(qū)地理信息進(jìn)行更加全面的收集，還可以與其他礦區(qū)的測量工作進(jìn)行有效對接，保證測量設(shè)備中的所有測量數(shù)據(jù)都能夠及時上傳到自身系統(tǒng)中，并與自身收集到的系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的存儲與管理。最為重要的一點，GIS系統(tǒng)可以依據(jù)礦區(qū)種類、礦區(qū)地理條件來對信息進(jìn)行有效的分門別類，并做單獨儲存。與此同時，在對數(shù)據(jù)背后的價值進(jìn)行挖掘時，可直接依據(jù)實際需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行抓取，并建成模型。最后，根據(jù)分析結(jié)果對礦區(qū)的具體位置進(jìn)行精準(zhǔn)確定，保證礦區(qū)工作人員在組織落實找礦測量和開采技術(shù)工作時，獲得更多的數(shù)據(jù)性參考。

3.2 信息管理

為了使各項工作的落實效果更好，技術(shù)人員還需要多種數(shù)據(jù)信息的輔助，保證工作開展方向是準(zhǔn)確的、方法是正確的。例如，露天開采礦山測量工作組織落實過程中，測量人員首先要對礦區(qū)的具體位置、信息、勘測信息、開采信息以及礦區(qū)周圍的建筑信息等多種信息進(jìn)行有效收集，然后對這些信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，依據(jù)露天采礦需要，對不同階段、方位上的工作進(jìn)行信息支持。不僅對礦區(qū)信息收集工作進(jìn)行了步驟、流程上的簡化，配合應(yīng)用的信息管理系統(tǒng)更加科學(xué)、適宜，能夠最大程度地減輕礦區(qū)工作人員任務(wù)負(fù)擔(dān)。需要注意的一點是，在地理信息系統(tǒng)沒有得到有效應(yīng)用之前，信息收集工作主要由地質(zhì)勘探工作人員組織落實，繁重的信息收集工作不僅會耗費大量的時間和人力、物力成本，效率低且獲得到的數(shù)據(jù)精確度不足。中間還可能因為各種影響因素的存在而出現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果誤差較大或是遺漏等情況，給礦區(qū)礦產(chǎn)資源開采工作的高水平組織落實帶來了諸多障礙。

3.3 建立模型

不同地區(qū)的礦區(qū)地理條件差異較大，尤其礦產(chǎn)容易產(chǎn)生于地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的區(qū)域。所以，對地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘探時，阻礙因素非常多，不僅很難對礦機內(nèi)部的實際情況進(jìn)行有效探明，若毫無安全設(shè)施與防護(hù)裝備情況下進(jìn)入到礦區(qū)開展測量工作，還可能會因為不夠熟悉內(nèi)部環(huán)境而致使測量人員受到意外傷害。如果測量設(shè)備被損壞，那么不僅測量工作無法在規(guī)定時限內(nèi)高質(zhì)量水平落實，而且測量隊伍還要蒙受巨大的經(jīng)濟損失。而GIS系統(tǒng)的模型建立功能可以直接根據(jù)礦區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，保證礦區(qū)內(nèi)部的地理條件得到更加精確、詳細(xì)的顯示，與此同時，以三維模擬圖的方式展示在礦區(qū)勘查工作人員的眼前。模擬圖不僅可以對礦區(qū)內(nèi)部環(huán)境條件進(jìn)行三維立體形式的展示，而且測量工作人員可以直接通過模擬圖對礦區(qū)內(nèi)部的地理實際情況進(jìn)行分析，保證在不接觸破碎地層區(qū)域的情況下對內(nèi)部工作環(huán)境進(jìn)行熟悉與掌握，使測量工作擁有更高的可控性，進(jìn)而獲得更高的工作落實質(zhì)量和效率。

3.4 規(guī)劃資源

伴隨時代發(fā)展，國民經(jīng)濟水平的不斷提升，我國各行各業(yè)在高速運作過程中也產(chǎn)生了較大的礦產(chǎn)需求。但是由于我國在礦產(chǎn)開采過程中受到技術(shù)、設(shè)備等因素的限制，無法滿足社會需要，因此，為了保證資源得到更高水平的開發(fā)與利用，相關(guān)管理部門與工作人員必須對礦產(chǎn)信息進(jìn)行科學(xué)的整理與分析，保證我國的礦產(chǎn)資源分布以及總量得到更加精確的數(shù)字確定，按照行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的實際需求，對資源進(jìn)行更加科學(xué)的分配，促進(jìn)資源價值的全面發(fā)揮，對礦山的測量和開采工作進(jìn)行更加專業(yè)科學(xué)的指導(dǎo)，保證資源開采地區(qū)和資源需求地區(qū)之間獲得更加全面的對接。在礦山露天開采區(qū)域組織落實測量、開采、生產(chǎn)等工作時，為保證工作組織協(xié)調(diào)水平更高，技術(shù)人員還需通過參考文檔、圖片、數(shù)據(jù)等方式，依據(jù)信息規(guī)劃出更加科學(xué)合理的資源分配方案。

3.5 合理生產(chǎn)

借助GIS系統(tǒng)落實露天開采礦山的測量工作，工作人員從繁重的工作任務(wù)當(dāng)中解脫出來，還可幫助測量工作人員以更加直觀的方式對礦井周圍以及礦區(qū)內(nèi)部的信息進(jìn)行全面掌握，保證工作人員能夠?qū)ΦV區(qū)測量工作進(jìn)行更有效的操控，維護(hù)最終的測量工作落實質(zhì)量，并進(jìn)一步提升工作人員在測量工作中的人身安全。此外，借助GIS系統(tǒng)獲得的測量數(shù)據(jù)，測量工作人員還可以對礦山中的礦產(chǎn)資源量進(jìn)行合理估算，并依據(jù)估算結(jié)果對后期的礦山開采工作進(jìn)行開采速度和生產(chǎn)周期的對應(yīng)，維護(hù)最終的礦區(qū)資源開采效率，并為礦產(chǎn)資源開采企業(yè)獲取更多的經(jīng)濟效益。

3.6 礦山數(shù)字化

尤其對于露天開采區(qū)域來說，礦山的信息測量工作因受到外部復(fù)雜環(huán)境因素的影響不僅工作落實難度大，同時較為艱苦。因此，承擔(dān)礦山測量和開采技術(shù)活動的工作人員必須擁有良好的心理素質(zhì)，可在崎嶇不平的地理條件、艱苦卓絕的工作環(huán)境中以更高的水平組織落實好相關(guān)測量工作，保證得到的測量數(shù)據(jù)結(jié)果精確度，擁有更強的參考性。GIS系統(tǒng)的有效應(yīng)用，不僅能夠使測量工作人員對測量區(qū)域的地理條件和礦區(qū)內(nèi)部工作環(huán)境進(jìn)行全面了解，而且可以給設(shè)備技術(shù)方式以及其他準(zhǔn)備工作提供更多的指導(dǎo)，保障測量儀器和系統(tǒng)能夠得到有效連接，使儀器的工作因為規(guī)劃而能夠以更高的質(zhì)量和更高的效率落實，保證各儀器設(shè)備能夠在實際組織調(diào)配過程中發(fā)揮著更強大的測量價值。

從當(dāng)前的測量和礦區(qū)開展現(xiàn)狀上看，工作還主要由人工承擔(dān)。因此，可以在GIS系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，配合更多先進(jìn)的智能設(shè)備與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，保證設(shè)備系統(tǒng)之間的連接水平更高，能夠在應(yīng)用的過程中保證設(shè)備的自動化屬性更強。例如，對復(fù)雜環(huán)境條件擁有較強適應(yīng)性的機器人設(shè)備，不僅可以代替人工深入到環(huán)境較為復(fù)雜的礦區(qū)內(nèi)部，還可以保證數(shù)據(jù)測量工作獲得更好的落實效果。這種GIS系統(tǒng)與智能化設(shè)備將連接的礦山區(qū)域測量工作開展，不僅可以節(jié)省人力、物力，而且能簡化礦區(qū)測量和開采工作的步驟，使礦井下的工作開展效率更高。

4 結(jié) 語

GIS系統(tǒng)在礦區(qū)工作組織落實過程中的有效應(yīng)用，不僅可以使測量工作人員等任務(wù)得到有效減輕，而且可以輔助工作人員對露天開采礦山周圍的性質(zhì)構(gòu)造與環(huán)境進(jìn)行有效的信息收集，保證相關(guān)工作的開展能夠得到更多引導(dǎo)與參考，這不僅使礦山生產(chǎn)工作的智能程度更高，而且促進(jìn)了礦產(chǎn)資源生產(chǎn)工作朝著一體化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，維護(hù)各項生產(chǎn)工作的落實合理性。

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