礦山軟件關鍵技術及其在煤礦地質工作中的應用

摘要：對煤礦地質勘探領域來說，其技術發(fā)展方向是將地球物理方法、基礎地質勘探手段、地理信息系統(tǒng)和礦山軟件技術有機的結合在一起。尤其在礦山軟件關鍵技術的作用下，煤炭地質主流程信息化和煤炭資源信息化水平將會得到快速的發(fā)展，煤炭資源的綜合勘探技術、勘探精度和煤炭綜合勘探技術體系也必將得到極大的進步。本文以此為視角，對礦山軟件關鍵技術及其在煤礦地質工作中的應用，闡述了礦山地質工作中的常見處理技術，分析和討論了煤礦地質工作中的礦山關鍵技術，最后對數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)的構建進行了探討。

關鍵詞：煤礦地質；礦山；關鍵技術；系統(tǒng)構建

中圖分類號：TD1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 18-0064-01

在對煤礦資源進行開發(fā)之前，需要對其地質狀況進行勘探，通過不同的技術手段對煤層埋藏的儲量、分布等具體情況進行了解和掌握，為后期的開采設計、礦井建設以及生產模式提供一定的現(xiàn)實依據。而在具體的地質勘探過程中，為了更好的揭露煤系，確定煤巖體的賦存狀態(tài)以及相應物質的變化規(guī)律，使不同勘探階段的目的和任務能夠得以完成，工作精度和工作效果都能夠得以實現(xiàn)，是需要將施工方法和多種技術手段進行同時應用的[1]。近年來，我國的數(shù)字化和電子化信息技術逐漸的應用到了煤礦地質工作之中，煤田地質勘探的技術和方法都有了新的飛越。對煤礦地質勘探領域來說，其技術發(fā)展方向是將地球物理方法、基礎地質勘探手段、地理信息系統(tǒng)和礦山軟件技術有機的結合在一起。尤其在礦山軟件關鍵技術的作用下，煤炭地質主流程信息化和煤炭資源信息化水平將會得到快速的發(fā)展，煤炭資源的綜合勘探技術、勘探精度和煤炭綜合勘探技術體系也必將得到極大的進步。本文以此為視角，對礦山軟件關鍵技術及其在煤礦地質工作中的應用，闡述了礦山地質工作中的常見處理技術，分析和討論了煤礦地質工作中的礦山關鍵技術，最后對數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)的構建進行了探討。

一、煤礦地質工作的要求和需要使用的處理技術

（一）鞏固加強地質保障系統(tǒng)

在煤礦地質工作中，鞏固加強地質保障系統(tǒng)是十分必要的。為此，需要從煤礦的特定地質條件出發(fā)，對其地質構造進行全面的掌握，使用有效的技術手段，以滿足勘探先進技術為目標，最終能夠及時、準確的將可靠、客觀的地質資料提供相應的管理和生產部門，保證煤礦地質工作的順利進行。在這一過程中，三維地震預測技術、無線電傳輸技術、鉆探技術和電法勘探技術等會綜合的應用其中，地質構造的變化情況以及這種變化對煤礦生產的影響程度和影響范圍等將會清晰的呈現(xiàn)出來，為煤礦勘探的進行保駕護航。

（二）應用新模式提高煤礦地質工作的質量

為了維持和提供啊煤礦地質工作的效率和效果，提供工作的質量，需要在以下幾個方面做出努力：（1）在有條件的地區(qū)，將無線電坑透儀、瑞利波探測儀、瞬變電磁等先進儀器和技術引入到進行勘探之中，提高地質成果的質量；（2）堅持以地質鉆探為主的模式，在適當?shù)臅r機輔以巷探探測；（3）在地質條件復雜的區(qū)域，為了適應塊段的縮小，需要為其配備適量的輕型支架；（4）通過對三維地震勘探技術的應用，補充二維勘探的不足；（5）在采掘機械的選擇方面，要盡量選擇大功率的機械，以此來提高截割地質構造和煤層頂?shù)装鍘r石的能力，增加設備的使用壽命，提高生產效率，與此同時，要積極的采取措施，加強采掘機械在過傾角較大的褶曲構造的爬坡、防滑、倒架、竄溜等的能力。

（三）通過優(yōu)化設計避讓復雜的地質構造

在對采區(qū)與工作面進行設計之前，需要認真對地質構造的特點與可靠程度進行細致的分析。在這一過程中，需要進一步的結合采掘方法與礦井生產接續(xù)等相關因素，設計出最佳的設計方案，避讓復雜的地質構造。具體做法包括：（1）在煤礦開采的過程中，可能會遇到斷層等特殊的地質構造，此時，應該制定出相應的具體的實施方案和措施，并對其產生的經濟效益進行全面的比較和評估；（2）設計規(guī)程必須嚴格按照有地質部門正式審批的地質說明書進行；（3）對條帶開采的實際情況進行仔細的勘測，合理安排采掘工作面，最大限度的避讓斷層構造與煤層變薄區(qū)，然后以探明構造的變化情況為依據，對其進行重新的設計和布置；（4）在上述工作完成之后，需要對工作面采后進行認真的總結，對生產和煤炭資源回收方面等存在的問題與不足進行重新討論和評價。

二、煤礦地質工作中礦山軟件關鍵技術與應用

（一）煤炭遙感技術

該技術是計算機軟件技術與現(xiàn)代信息技術有效結合的產物。煤炭遙感技術的工作原理是把空間遙感技術應用到了探測與煤礦地質工作之中，作為一種高新技術，煤炭遙感技術的實時性和準實時較強，能夠快速、客觀的反應勘測的內容和數(shù)據，在整體性也具有明顯的優(yōu)勢特征。尤其是近年來，隨著計算機軟件技術的不斷進步，煤炭遙感技術也得到了突破性的進展，一個更加完整的煤炭遙感科學體系基本構建完成。在當前乃至以后的一段時期，煤炭遙感技術在煤礦地質勘探中的應用會進一步的繼續(xù)沿著與GIS額GPS相互融合的方向發(fā)展，在計算機軟件技術的支撐下，具有更高準實時性、具有半自動化和半智能化功能的煤礦地質資源調查信息系統(tǒng)將會成為煤礦企業(yè)應用的重點技術，為煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學的決策依據。

（二）數(shù)據挖掘技術

數(shù)據挖掘技術被認為是繼網絡技術后計算機技術的新亮點，是計算機技術的一個重要應用，它通過對大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的實際信息的分析和處理，從中提取出難以依靠直覺發(fā)覺知識和信息，這些知識和信息的屬性是潛在有用的，并且在一定程度上會違背人類的直覺。有可能應用該關鍵技術的礦山地質工作領域有建立成礦模型、資源儲量地質可靠程度標準劃分、礦石質量控制、圍巖和礦石穩(wěn)定性的分類等。數(shù)據挖掘技術應用與煤礦地質工作之中，主要是應用其綜合處理結構化信息、非結構化信息與半結構化信息的功能。

（三）煤礦地質鉆探技術

在新科學、新技術的影響下，在煤礦地質工作中得到廣泛應用的地質鉆探技術因其較高的自動化水平、靈活的操作性能，以及較高的機械效率，得到了越來越廣泛的應用，并且隨著應用范圍的不斷擴展和應用層面的不斷深入，該技術的進展和提高程度都是十分快速的。而這一狀況的出現(xiàn)，是與其相關軟件的嵌入不可分割的。其中，使用繩索取芯技術能夠有效減少人工勞動強度，提高工作效率，滿足各項經濟技術指標；使用和推廣鉆進參數(shù)探測技術能夠通過各傳感器實時掌握鉆桿的旋轉速度等參數(shù)。跟據這些參數(shù)，又能夠及時、準確的調整操作，提高鉆進質量和工作效率。以上兩種礦山勘探技術經過多年的發(fā)展，已經得到了越來越多的煤礦企業(yè)的應用。

（四）三維地震勘探技術

近年來，三維地震勘探技術得到了越來越廣泛的應用。其中的原因是，用戶的要求越來越高，加之大容量高速計算機的發(fā)展和在煤礦地質工作中的應用，人們開始傾向于對海量的地震勘探數(shù)據進行全面的處理，而這正是三維地震勘探技術得以提出和得到飛速發(fā)展的原因。三維地震勘探技術的探測精度較高，能夠對小構造進行高精度的探測。這種技術應用，使得那些條件資源優(yōu)越、較早使用該技術的礦區(qū)得到了較大的收益，在這一事實面前，越來越多的煤礦以及一些待開發(fā)井田的業(yè)主們，也開始要求進行三維地震勘探，這種對二維地質勘探技術的升級，即向三維地質勘探技術的轉移已經成為大勢所趨。但是，在最初，三維地震勘探技術在應用時工作量較大，也會產生較高的成本，在技術方面也并不十分成熟。但是，經過近幾年的發(fā)展，一些新的技術、方法和手段不段的應用其中，使得該技術得到了逐步的完善和發(fā)展，工作精度得到了較大幅度的提高，工作成本也顯著的降低。

三、數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)的構建——基于煤礦地質工作的分析

（一）模型的建立

數(shù)字礦山的空間數(shù)據模型是有真實依據的，是在對真實礦山空間的充分認識基礎上通過抽象形成的[2]。其工作原理是通過計算機軟件識別、處理真實礦山的空間實體和空間地理現(xiàn)象，尋找不同對象之間的相互聯(lián)系，可以看作是真實礦山到數(shù)字礦山的一種“直接映射”。一般情況下，數(shù)字礦山模型的組成需要以下要素：數(shù)據操作、數(shù)據結構與數(shù)據的完整性約束，其內容體現(xiàn)在以下三個方面：（1）數(shù)據操作是施加在對象上的一組操作，是對數(shù)據動態(tài)特征的描述；（2）數(shù)據結構用于描述數(shù)據的靜態(tài)結構，包括應用所涉及的對象類與對象類所具有的特征和它們之間的關系；（3）數(shù)據的完整性約束指的是對數(shù)據靜態(tài)與動態(tài)特征的某種限定，它定義了相容的數(shù)據庫狀態(tài)的集合與所允許的狀態(tài)改變。

（二）數(shù)字礦山信息系統(tǒng)數(shù)據特性

對數(shù)字礦山信息系統(tǒng)來說，其數(shù)據具有以下特征：（1）地測數(shù)據的表征性。這是表征地質體的狀態(tài)及其屬性的一種普遍形式，能夠對地質體的形狀、變化趨勢等方面進行描述；（2）地測數(shù)據的可用性、可處理性和可替代性；（3）地測數(shù)據的時效性，在不同時間段內獲取，地測數(shù)據是通過長期積累、逐提增加而形成的時間序列數(shù)據[3]；（4）地測數(shù)據具有多樣性，這些數(shù)據往往涉及到不同的來源、地點、領域以及載體等；（5）地測數(shù)據具有不確定性、相關性和模糊性。

（三）礦山工程地質數(shù)據庫的實現(xiàn)

（1）地質數(shù)字化管理系統(tǒng)。地質數(shù)字化管理系統(tǒng)運用高效率、高穩(wěn)定性的VC++作為數(shù)據庫操縱語言對數(shù)據進行管理[4]。系統(tǒng)通過良好的交互界面對煤礦的基礎地理數(shù)據、水文地質基礎數(shù)據、地質構造基礎數(shù)據和工程地質基礎數(shù)據等地質信息數(shù)據庫的數(shù)據進行集成，實現(xiàn)數(shù)據信息的管理和維護，完成鉆孔坐標校正、各類報表及臺帳的動態(tài)管理等一系列較復雜的業(yè)務處理。（2）鉆孔數(shù)據管理。鉆孔數(shù)據是通過鉆探方法獲取的地下地質資料，包括鉆探資料、綜合成果、測井成果三類數(shù)據，每類數(shù)據相互關聯(lián)、互為補充。其中，鉆探成果涉及巖石名稱、層厚、累計深度等，綜合成果涉及地層單位、煤層編號、累計深度等，測井成果涉及累深、層厚、測井曲線等各種數(shù)據[5]。

四、結束語

隨著計算機應用領域的不斷擴展，礦山地質工作也逐步實行計算機化，并漸漸走向深入。目前，煤礦地質工作應用計算機軟件技術的水平和綜采機械化程度都越來越高，這就對煤礦地質條件精細勘探提出了更高的要求。因此，需要在采掘中利用先進的技術手段，查明煤礦地質工作的詳細條件，從而保證煤礦勘測和生產的安全、高效。可見，煤礦地質工作中最重要的基礎就是煤礦地質測量工作，在其中最大限度的應用礦山關鍵軟件技術，能夠科學合理地對煤礦資源進行評價和科學開采及預測，并能夠進一步提高煤礦的生產率。本文基于這樣的思路，對礦山軟件關鍵技術及其在煤礦地質工作中的應用問題進行了系統(tǒng)的研究，得出了一些結論。當然，本文的工作還是初步的和嘗試性的，需要在今后的工作和實踐中不斷的完善和修正。

參考文獻：

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[4]王金香，陳華飛，趙蕻.淺議煤田地質與勘探技術[J].煤炭科學技術，2011，2：12-13.

[5]潘妍妍.煤礦地質空間信息系統(tǒng)技術淺析[J].民營科技，2012，5：99-100.