可視化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

聶川超

（龍煤集團(tuán)雙鴨山分公司安全監(jiān)察部，黑龍江 雙鴨山 155100）

采礦工程是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前我國的采礦工程隨著技術(shù)科學(xué)的發(fā)展，已經(jīng)借助計算機(jī)技術(shù)對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和科學(xué)管理。計算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展也為采礦工程技術(shù)人員實現(xiàn)了由較為枯燥的研究過程過渡到現(xiàn)在可視化的分析研究過程。

1 計算機(jī)輔助設(shè)計的可視化技術(shù)在工程研究中的應(yīng)用

1.1 采礦研究中的問題

煤礦井下開采的主要特點就是在地下工作，而且生產(chǎn)當(dāng)中所需要環(huán)節(jié)很多。主要工序非常復(fù)雜，井下的生產(chǎn)系統(tǒng)有通風(fēng)、排水、動力供應(yīng)等多個系統(tǒng)，其特點就是巷道空間交錯復(fù)雜。工程技術(shù)人員在實際采礦過程中會遇到不同程度的問題，其主要問題就是井下系統(tǒng)的巷道空間位置關(guān)系不能很好的確定。目前我國的采礦工程中所使用的資料大多數(shù)都是工程的平面圖、刨面圖。現(xiàn)有的資料上很少有三維立體礦井巷道系統(tǒng)模型，工作人員只有發(fā)揮自身的空間思維想象能力去估算巷道的三維位置。

1.2 計算機(jī)輔助設(shè)計的可視化技術(shù)

目前計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)已經(jīng)逐漸走向三維立體、可視化發(fā)展，但是在采礦工程中還有很大的應(yīng)用空間。目前較為普遍使用的是美國公司研制的計算機(jī)輔助繪圖軟件Auto計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，它可以繪制出三維立體礦井巷道布置系統(tǒng)模型。進(jìn)而達(dá)到可視化的目的，提出解決的辦法。

1.3 利用計算機(jī)輔助設(shè)計的可視化技術(shù)創(chuàng)建研究模型

目前的工程采礦人員對于分析巷道之間的關(guān)系只能通過想象和經(jīng)驗去確定巷道之間的關(guān)系，但是這種方法會出現(xiàn)較大的失誤，經(jīng)驗是積累出來的，即使有經(jīng)驗也會存在較大的誤差，而且這種方法費時費力，得到的效率很低。因此要求工作人員要學(xué)會三維知識，使工作人員先研究涉及巷道的三維空間設(shè)計出來，這樣在學(xué)習(xí)完三維知識后，工作技術(shù)人員可以得到較為高效的分析效果。如果采用Auto計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，我們可以得出以下幾點明顯的研究效果：其一，可以在制作三維模型的過程中，更加深刻地了解礦井的三維結(jié)構(gòu)，對研究的問題可能會提出更加創(chuàng)新的解決方法；其二，對于初步涉及采礦工程的技術(shù)人員來說，可以較為容易的了解建立三維礦山系統(tǒng)的概念；其三，采礦項目結(jié)束后，繪制出的三維立體礦井模型，可以更為輕松的進(jìn)行匯報，從而達(dá)到高效的效果。

2 地質(zhì)測量對采礦的影響

我國的國土豐厚，地質(zhì)地貌各不相同，所以為了確保礦物質(zhì)的質(zhì)量，我們在進(jìn)行采礦工作時，要對開采區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)測量。對于地表所測的氧值要符合一定的規(guī)律性。地測工作的標(biāo)準(zhǔn)化是質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的一個關(guān)鍵組成環(huán)節(jié)，在開采的同時還要注意安全隱患。對于重復(fù)出現(xiàn)的問題要追查其根源，及時進(jìn)行修改調(diào)整，從而進(jìn)一步的提高標(biāo)準(zhǔn)化的工作水平。

3 數(shù)值模擬的可視化分析方法

我們了解到工作人員很難建立三維空間概念，而礦山壓力與巖層控制的問題一般涉及的都是動態(tài)三維空間問題。因此工作技術(shù)人員對分析研究的目的還是有一定的差距。工作技術(shù)人員到礦井現(xiàn)場實習(xí)，所看到的情況只是靜態(tài)現(xiàn)象，比如巷道支護(hù)物的破壞、巷道的變形等問題我們可以通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，但是對產(chǎn)生礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象的礦山壓力以及變形破壞過程是看不到的，只能從理論上或者資料上去進(jìn)行空間想象，但是這樣會存在一些弊端，比如說對理解礦山壓理論就會形成障礙。而且想只是通過觀測就能得到礦山開采過程中的圍巖內(nèi)的某一點力，實際上是相當(dāng)困難的。對于上述問題，數(shù)值模擬計算方法就擁有其獨一無二的優(yōu)勢，數(shù)值模擬計算方法的發(fā)展逐漸的引起了采礦工程的重視，并且逐漸的的被采礦工程所引用。

3.1 可視化研究實例

我們對煤層開采過程頂板巖層受力變形過程模擬。模型上部為邊界，我們按照煤層深度來施加重力，模型的左右兩邊為支邊，模型的下邊為固定點，為了平衡水平方向的位移。通過計算得出了頂板巖層會隨著煤層開采而出現(xiàn)離層及其相對應(yīng)的應(yīng)力分布狀況，其結(jié)果在一定程度上可以對礦山壓力及巖層的控制上提供了理論補(bǔ)充。

4 結(jié)語

為了能夠提高采礦技術(shù)的應(yīng)用，我們對于煤礦開采的方法研究還需要加大人力物力，創(chuàng)造出更加適合采礦工程的新技術(shù)，這樣才能夠更好的提高人們的生活質(zhì)量，減輕工作技術(shù)人員的工作量，加快工程的進(jìn)度和效率，在采礦的同時也要要求工作人員工作認(rèn)真、盡職盡責(zé)，爭取零失誤。以繪制單位立體模型來了解礦井的空間結(jié)構(gòu)，這些都屬于采礦工程的新技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，可視化技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用會越來越多，而且會出現(xiàn)更加先進(jìn)的技術(shù)，更好的提高采礦工程的整體生產(chǎn)效率及其安全穩(wěn)定性。

［1］蔡青，高光濤.CAD／CAM系統(tǒng)的可視化、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1996：20-40.

［2］陳建宏，周科平，古德生.新世紀(jì)采礦CAD技術(shù)的發(fā)展：可視化、集成化和智能化［J］.科技導(dǎo)報，2004.（07）：32-34.

［3］郭保華.數(shù)值模擬在采礦工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2007,（37）：184.

［4］張后全.趙德深，趙興東等.采場上覆巖層運(yùn)動范圍與頂板事故可視化研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2004,（6）：80-83.

［5］馬占國，黃偉，郭廣禮，等.覆巖失穩(wěn)破壞的時變邊界力學(xué)分析［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2006,（4）：515-517.