可視化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

程先木

◆摘? 要：采礦工程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，在采礦的過(guò)程中有效利用可視化技術(shù)一定可以對(duì)采礦有一個(gè)事半功倍的效果，一來(lái)通過(guò)計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)可以對(duì)各種圖片進(jìn)行處理，這樣就會(huì)對(duì)礦山的整體情況都有一個(gè)更加清晰的認(rèn)知，這也有利于工作人員能夠進(jìn)一步掌握其中蘊(yùn)含礦藏的情況，對(duì)于進(jìn)一步為提升采礦工程的綜合效益具有很大的推動(dòng)作用。本文首先介紹了可視化技術(shù)的內(nèi)涵，接著就可視化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用做了詳細(xì)的探究。

◆關(guān)鍵詞：可視化技術(shù);采礦工程;應(yīng)用

在采礦的過(guò)程中，由于工程外部的環(huán)境問(wèn)題以及諸多不確定的因素，這些都使得采礦工程會(huì)出現(xiàn)很多的問(wèn)題。因此，為了減少這些問(wèn)題的產(chǎn)生，我們需要根據(jù)社會(huì)技術(shù)的不斷發(fā)展來(lái)對(duì)采礦工程的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行一些調(diào)整，比如計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)就能夠幫助我們?cè)诓傻V工程中不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且將采礦工作與之結(jié)合，最終提升整體采礦管理水平，促進(jìn)采礦工程更加快速穩(wěn)健的發(fā)展。

一、可視化技術(shù)的內(nèi)涵

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)有了很大的進(jìn)步，而作為人機(jī)交互的重要技術(shù)之一，可視化技術(shù)能夠?qū)υO(shè)計(jì)、傳感、測(cè)量、物探、繪圖等數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾以及集成，并且還能夠利用動(dòng)態(tài)維護(hù)對(duì)采礦活動(dòng)，包括對(duì)礦山實(shí)體以及地下層的環(huán)境進(jìn)行一個(gè)全面的分析、模擬以及再現(xiàn)。目前，我國(guó)很多礦山工程都在利用現(xiàn)代建模軟件進(jìn)行整體的礦山模型建設(shè)。為了能夠?qū)⒄麄€(gè)礦床標(biāo)準(zhǔn)了解清楚，清楚評(píng)價(jià)參數(shù)及情況布置，了解3D空間實(shí)際分布情況，包括對(duì)2D模型缺乏的信息表達(dá)不充分及直觀感缺乏等問(wèn)題進(jìn)行改善，已經(jīng)加上了可視化的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)室。可視化技術(shù)需要將技術(shù)測(cè)量、地質(zhì)專業(yè)及采礦作為基礎(chǔ)性要素，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及地質(zhì)模型這些先進(jìn)技術(shù)手段，建設(shè)3D礦床模型，為技術(shù)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)工作、開(kāi)采方案提供先進(jìn)并科學(xué)的手段。

二、可視化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

1.數(shù)值模擬的可視化技術(shù)應(yīng)用

在采礦的工程建造中，很多環(huán)節(jié)都需要構(gòu)建動(dòng)態(tài)的三維空間，比如礦山壓力、巖層控制等，這樣才能夠使得采礦工程的各種影響因素得到全面的分析。而一般來(lái)說(shuō)比較常見(jiàn)到的狀況就是相關(guān)工程人員到礦井的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)。在這個(gè)過(guò)程中，整個(gè)礦場(chǎng)都是靜態(tài)的，很多的問(wèn)題可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，比如巷道變形、巷道支護(hù)損害等，這樣一來(lái)就可以避免很多的問(wèn)題，盡管如此，仍舊會(huì)有很多的問(wèn)題無(wú)法用我們的肉眼來(lái)進(jìn)行識(shí)別，比如礦山的壓力變化的情況以及礦山變形的破壞過(guò)程等。因此，采用數(shù)值模擬的可視化技術(shù)，可以對(duì)各種情況進(jìn)行有效模擬，將整個(gè)礦山的壓力變化情況、不同部分的變形情況等清晰顯示出來(lái)。例如，在采礦過(guò)程中，頂板巖層受力變形過(guò)程的數(shù)值模擬，上部為邊界，根據(jù)各層分布情況和深度來(lái)施加相同的重力，兩邊分別為支邊，下邊為固定點(diǎn)，以保持水平方向的平穩(wěn)。與此同時(shí)，對(duì)定板巖層隨著開(kāi)采層變化而產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，并獲得其分布情況，使礦山整體結(jié)構(gòu)和空間變化情況得到演示，可以有效的對(duì)礦山壓力、巖層控制問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確分析。由此可見(jiàn)，數(shù)值模擬的可視化技術(shù)應(yīng)用，可以有效與其它可視化技術(shù)相結(jié)合，是我國(guó)采礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要支持。

2.地質(zhì)測(cè)量的可視化技術(shù)應(yīng)用

我國(guó)地域比較寬廣，地質(zhì)結(jié)構(gòu)多種多樣，這樣一來(lái)就會(huì)使得采礦工程的生產(chǎn)難度和管理難度較大，從而給采礦施工的順利進(jìn)行造成一定阻礙。因此，在進(jìn)行采礦施工前，必須對(duì)開(kāi)采區(qū)進(jìn)行比較仔細(xì)、全面的地質(zhì)測(cè)量，了解不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)律，才能更好的進(jìn)行采礦作業(yè)，避免意外安全事故發(fā)生。在進(jìn)行資質(zhì)測(cè)量時(shí)，采用的可視化技術(shù)主要是聲波探測(cè)和地震勘探兩種，以對(duì)較大范圍內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、局部地層的結(jié)構(gòu)、礦物質(zhì)的所在位置和分布情況等有更全面的了解。通過(guò)可視化技術(shù)的合理用，可以獲得較多地震勘探數(shù)據(jù)、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)等，從而根據(jù)數(shù)據(jù)繪制等值線和等紙面等，使得礦藏的走向、范圍等都能得到比較詳細(xì)的呈現(xiàn)。與此同時(shí)，通過(guò)上述相關(guān)數(shù)據(jù)、曲線圖等，工程技術(shù)人員和相關(guān)專業(yè)人員可以對(duì)各種原始數(shù)據(jù)給以比較準(zhǔn)確的解釋，以獲得礦藏的儲(chǔ)存量、分布情況等。由此可見(jiàn)，通過(guò)地質(zhì)測(cè)量的可視化技術(shù)應(yīng)用，采礦工程中的打井作業(yè)可以獲得比較準(zhǔn)確的指導(dǎo)，使無(wú)效井位數(shù)量有效減少，在節(jié)約開(kāi)采成本、提高開(kāi)采效率和提升綜合效益等方面有著非常重要的影響。

3.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的可視化技術(shù)應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，95%以上采礦工程作業(yè)場(chǎng)所都是在地下。相比其他工程作業(yè)而言，工程較為煩雜且生產(chǎn)過(guò)程所涉及到的環(huán)節(jié)也比較多，整個(gè)工程由動(dòng)力供應(yīng)、通風(fēng)、排水等多個(gè)系統(tǒng)所組成的。因此，整個(gè)工程巷道空間呈現(xiàn)為交錯(cuò)的狀態(tài)，這樣一來(lái)，工程技術(shù)人員就無(wú)法精準(zhǔn)且有效地確定精心系統(tǒng)的巷道空間位置。加之，現(xiàn)階段所采礦工程公橫所使用的資料絕大多數(shù)都是剖面圖和平面圖，缺乏直觀且形象的三維立體框架巷道系統(tǒng)模型，進(jìn)而工作人員只能憑借自己的經(jīng)驗(yàn)或是來(lái)判斷或者是確定巷道的三維位置。如果我們將計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)運(yùn)用到其中，采礦生產(chǎn)工作人員通過(guò)Auto軟件來(lái)構(gòu)件三維立體模型，則可清楚分辨礦井巷道的分布。另外，利用Auto計(jì)算機(jī)輔助軟件，可有效地讓技術(shù)人員深入了解礦井的三維結(jié)構(gòu)，以便更好地在構(gòu)件三維模型的過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，尋找解決問(wèn)題的方法。另一方面，技術(shù)人員還能在熟悉和掌握Auto計(jì)算機(jī)輔助軟件中，快速了解三維礦山系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，以便更好地在三維立體礦井模型制作完成后，切實(shí)有效地獲取到一個(gè)良好可視效果，最大化地實(shí)現(xiàn)提升采礦工程的生產(chǎn)效率目地性。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，可視化技術(shù)在采礦工程中的作用越來(lái)越大，同時(shí)也得到了很大的推廣，使得全國(guó)的采礦業(yè)都能夠得到很好的發(fā)展，與此同時(shí)，可視化技術(shù)可以應(yīng)用到數(shù)值模擬、地質(zhì)測(cè)量以及計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)中，其中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的可視化技術(shù)應(yīng)用可以對(duì)各種圖片進(jìn)行處理，使得工作人員能夠?qū)ΦV山的整體情況都有一個(gè)很好的了解，也能夠?qū)ΦV山中蘊(yùn)藏的礦藏有一個(gè)更加準(zhǔn)確的認(rèn)知，這樣的技術(shù)在我國(guó)日后的礦產(chǎn)工程一定會(huì)成為一種主流的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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