礦山巷道信息系統建立的探討

【摘 要】隨著科學技術的日益發展，礦山巷道信息技術也有著較大的進步和發展。礦山信息系統是GIS中的重要組成部分，其主要面對的是掘進巷道和地層兩個空間。巷道是整個礦井中的核心所在。本文以礦山測量信息作為研究和分析的基礎，對礦山巷道信息系統的建立進行全面的剖析。

【關鍵詞】礦山巷道；地理信息系統；拓撲關系

0.引言

礦產礦藏是自然界給予人類的重要自然資源。近幾年來，我國礦產開發和利用技術有了迅速發展，采礦業是我國國民經濟的重要支持力量，我國的礦山開采從勞動密集型逐步轉向為集中型，GIS的研制應用，促進了采礦業的發展。礦山是具有特殊性的地理空間區域，其表達的地理對象特殊性、海量的數據等決定了礦山地理信息系統的多數據、綜合性，這些數據有著廣泛、多維、動態及不確定的特性。在礦井巷道的挖掘中，數據測量有著重要的指導意義，做好礦山巷道信息系統建立工作，有利于礦產資源科學、安全、有效的開發和利用，促進經濟效益和社會效益雙向發展。

1.礦山巷道的數據模擬和建立基本幾何元素

1.1礦山巷道數據模擬的構建

以礦山的實際情況為基礎，對礦山的巷道數據的特點進行分析：

（1）礦井掘進巷道的數據來源主要是礦山開發的原始設計和測繪，這些測量數據是最為重要，也是最為準確的信息來源；（2）測量點的設置是伴隨巷道掘進進度進行的，一直沿著巷道展開的，因而測量的導線網可明了的勾畫出礦井下巷道的拓撲關系；（3）礦井中的測量是隨著巷道的掘進順序展開的，對于巷道的測量，其巷道的特點和附屬物具有精確性；（4）巷道測量導線點具有三維坐標，進而確定了點的空間位置[1]。

礦山巷道的數據模型應建立在矢量模型的基礎之上，也就是在礦山巷道的延伸掘進階段，對其幾何信息需要以矢量的形式存在。礦山巷道和GIS中的地下管道網、交通網等有著諸多的相似性，可將巷道網絡的各個巷道及構成要素抽象為空間弧段，形成弧段和空間結點的礦山數據網絡和模型。

1.2礦山巷道的平面組成

1.2.1對象選取

礦石采掘工程的平面圖，也叫做采工圖，是反應礦床層面中的巷道布置和回采情況的圖像資料，對采掘巷道的實際情況和狀態進行全面的反映，其主要展示的是各種類型巷道的組合。

礦井下的單條巷道呈線狀分布，整個巷道則是呈網絡狀，形成這些巷道線的基本元素就是各個導線點。

1.2.2礦山巷道的平面組成元素

對于礦井中的每一條巷道可抽象化為一體線段，也就是巷道線。巷道線是對礦井中巷道的完整性表達。在礦井下，巷道是呈現縱橫交錯的形態的。因而，一條巷道線可能是由兩段或者兩段以上組成的，也就是巷道分段。巷道在分段之后，會在巷道線上以一個或一個以上的點來表示，這就增加了數據處理的時長，且數據的存儲量也相應的增加了，而這些巷道分段是科學、合理、可行的。A是整個圖形平面，其邊界線以a、b、c、d來表示。其中，a為巷道線1的一段；b是巷道線2的一段；d是巷道線4的一段，而只有c是巷道3的全部，即巷道3.在平面A中無法完整的把這些巷道線進行完整的數字標識，只能進行交叉點的分段表示，巷道線1則被N1與N2分成了a1、a2、a3，就是巷道弧。

另外，進行巷道分段可有效的解決好平面無法展示的問題，為了更好的表達出各層的關系，可通過不同相交方式來表示。

1.3礦井巷道的三維組成

按照用途的不同，可分為通風巷道、運輸大巷道、運輸上下山、井底車場、聯絡巷等。為了表述上的簡潔明了，可把斜井、豎井等也可作為礦井的巷道。其中，部分的位置精準度要求較高。比如，運輸大巷底板需要安裝軌道，兩側設置排水溝，左右需要有電力和通信線路，因而對于運輸大巷的描述需要很高的精確度才可滿足實際要求。根據研究資料，可按前面礦山測量的思路，將礦山井巷看作為柱狀體，由一系列的斷面組成的[2]。

2.礦井巷道的拓撲關系分析

把礦井巷道抽象為巷道弧段，另外將礦井巷道的拓撲關于有不同拓撲關系的三維數據構建來進行表述，可有效的對礦區內的所有巷道進行全面、科學的管理，分析不同巷道間的連通性，在出現突發或者緊急事件的情況下可為救援提供幫助。

（1）弧段與節點的拓撲關系，任意一段弧段都是由一系列的節點構建而成的。

（2）結點與出弧、入弧的拓撲關系，這里的出弧和入弧的概念就和數據結構圖形中的起巷道線和終巷道線的概念是一致的，即起巷導線為入弧，而終巷導線為出弧。

（3）弧段與弧段的拓撲關系，它們是通過結點而聯系起來的，這種拓撲關系是為了二維采圖的方便而自動生成的，即在Z為固定值時，把三維模型投影至二維平面上，再對弧段間的關系進行研究，以解決空間相交問題[3]。

（4）巷道線與弧段的拓撲關系，巷道線和組成巷道線的弧段之間的關系，巷道線是對實際礦井巷道的抽象表示，其交叉、轉彎等則就是結點，這些結點把整條巷道分為多段，而形成弧段。

（5）巷道弧段與面的拓撲關系，面與面之間的相交線即為弧段。

3.結論

根據礦山數據測量的思路，對組成礦井巷道的基本幾何元素進行了全面分析，為礦山巷道信息系統的建立提供了理論基礎，建立的面向對象的數據信息模型促進了MGIS動態修改、查詢及分析的實現[4]。其次，礦山巷道地理信息系統對于礦井的測繪成功，體現了數據信息系統建立的可操作性，同時，本文研究對于MGIS的模型創建提供了科學、可行的思路，也就是遵循自然規律，合理有效的測量和采集礦井挖掘數據，為MGIS的建立而服務，另外對于礦山井下的其他實體地質模型建立也是需要進一步研究的。建立科學、合理、可行的礦山巷道信息系統具有極為重要的意義。 [科]

【參考文獻】

[1]劉斌等.關于礦山巷道信息系統建立的探討[J].江西測繪，2010，23（6）：112-113.

[2]鮑艷.礦山信息系統中巷道的三維矢量數據與可視化[J].西安科技大學，2011，12（25）：56-57.

[3]張山山.地理信息系統數據模型分析[J].計算機工程與應用，2010，25（8）：122-124.

[4]毛善軍.煤礦信息系統的理論與方法研究[D].中國礦業大學，2011，36（6）：211-212.