矿山数字化解决方案范文第1篇

摘要：矿山工程三维技术能够实现矿产开发、采矿设计、采矿工程、生产组织等的三维动态展示，是数字矿山的关键性技术。以实例的方式介绍了三维技术在矿山工程建设、矿产资源动态管理中的应用，总结出适合现代化矿山应用的新型矿山工程技术。

关键词：矿业工程；三维技术；数字矿山；工程技术

“数字矿山”是以矿山系统为原型，以地理坐标为参考系，以矿山科学技术、信息科学、人工智能和计算机科学为理论基础，以矿山测量和网络技术为支撑，建立起的一系列不同层次的系统模型、物质模型、力学模型、数学模型、信息模型和计算机模型等的兼并集成，可用多媒体和模拟仿真虚拟技术进行多维的表达［1］。目前，该系统在我国已经有了初步的应用，但局限于企业系统引入的完整性、计算机水平与资金投入等因素的制约，在应用上缺乏深度和广度，不能为矿产资源评估、矿山规划、设计优化等决策提供全面有效的信息数据。

1数字矿山的系统构成

数字矿山分为7个层次:(1)基础数据层。为实测数据，或设计数据，是各层的基础数据。(2)模型层。该层将基础数据加工为直观、形象的表述形式，并为设计与优化提供依据。(3)模拟与优化层。如采选工艺流程模拟、技术经济指标参数优化、设计与计划方案优化等。(4)设计层。该层把各环节优化过的数据转化为可执行方案或直接进行方案设计提供手段。(5)执行与控制层。如自动调度系统、质量指标参数自动监测与远程控制操作等。(6)管理层。包括MIS与办公自动化。(7)决策支持层。依据各层级的信息数据加工成果，就重大的设计、施工、投资等方案进行分析与预测，为决策者提供决策支持［2］。

2五矿矿业数字化矿山建设情况

2008年五矿矿业公司启动数字矿山建设，购置了三维矿业软件，以北洺河铁矿为试点，以已有的测量数据、钻孔数据、一次圈定、二次圈定数据、地质素描数据等为依据，建立地质三维模型、矿体三维模型、矿山工程三维模型、地表建构筑物三维模型。由于矿山生产活动动态快速变化，常规测量设备与手段效率低、精度低、采集数据量极其有限，并且数据本身的误差较大不能达到建模要求，加之采空区、放矿溜井、塌陷区等人员设备无法到达，无法准确完成数据采集，造成工程设计方案不能准确地为采矿做指导，设计因此经常需要修改，造成大量的工程浪费。采空区、放矿溜井、塌陷区等重点监控区域无法准确建立三维模型，无法真正实现空间管理，实现资源优化配置与安全管理，更不能科学编制生产计划，无法做到采场出矿质量精细化管理。为此，2014年五矿矿业公司引进并开发三维扫描技术，对矿山采矿工程、采空区、塌陷区进行三维扫描，这些问题才更好的得到了解决，该公司的数字矿山系统也从第二层上升到第三层建设，三维扫描测量成果的应用如图1所示，目前，利用三维激光扫描技术，该公司开展了地形图扫描、采掘工程放量验收、采场边坡变形测量、采空区实测、充填体变形监测、井巷巷道实测、主溜井破坏度实测等。目前，建有矿山矿体三维模型、地质构造三维模型、采空区三维模型、井巷工程三维模型、地表建构筑物三维模型、地表塌陷区三维模型、地面工业场区等三维模型，真实反映其相互间三维空间管理。以数字化矿山模型的应用实例为依据，展示其在资源储量动态管理、工程质量控制、采矿设计、采空区管理、主溜井修复方案等方面的研究与应用，论述数字化矿山成果的重要性以及发展方向。

3矿山数字化建设的研究与应用

3．1矿山三级矿量及资源量动态管理

根据一次圈定二次圈定的地质勘探资料、实际勘测数据建立地质勘查数据库、三维矿产资源模型、矿业工程实测模型，可以清晰准确的展示任意中段任意盘区的三级矿量保有情况，采掘现状，为下一步科学的进行施工组织决策提供参考依据。

3．2工程施工质量检测

由于传统测量采用毛断法方式采集数据，只利用中线量取巷道的高度、宽度、到控制点的距离的方式，不仅速度慢，且采集数量极其有限，所以无法全面地反映出工程实际施工的质量情况，不能满足数字矿山的要求，利用三维激光扫描技术采集数据，建立巷道实测模型，利用其快速、便捷、大数据的特点，并通过三维矿业软件建立巷道真实模型。

3．3采空区验收、优化矿柱爆破设计

实际测量采空区现状，绘制三维实体模型，并参照盘区矿块的采准设计、回采设计，与模型进行合并，用类似于工程质量检测的方法进行对比，为爆破设计提供可靠的信息数据，有效降低了爆破震动对采空区充填体的破坏，在保证充填体安全的前提下，尽可能多地回收矿产资源。

3．4采空区顶板地压的安全风险评估

采空区的边帮受地压的影响存在垮落现象，如图5、图6所示，为了预防采空区边帮、顶板塌落冒顶对上部工程以及作业人员、设备造成伤害，以区域实测成果为基础数据，定期对采场的采空区变化情况以及采矿边界内顶部工程(凿岩巷道和充填耳洞)位置进行对比，对顶部工程的安全风险进行分析与评估。凿岩巷道底板与塌冒区边界距离为2．8～9．9m，最小距离仅为2．8m，采空区顶板冒落比较严重，并随时存在再次塌冒的危险，人与设备在巷道内作业内，随时处于危险状态，凿岩巷道应及时封闭并挂警示标志，禁止行人进入巷道内。

3．5地表塌陷区动态监测

采用崩落法采矿的矿山，地表将随着采矿活动的进行而不断的往下塌陷，人员与设备均不能够靠近，常规测量设备无法完成全面准确的数据采集，无法建立塌陷区模型。而利用三维激光扫描技术可以定期进行无接触的全面激光扫描，在安全区域快速获取塌陷区完整数据，并通过三维软件进行点云数据处理建立，不同测站数据的快速融合，如图9所示，三维模型进入三维矿业软件进行分析对比，获得塌陷区动态变化情况，可以及时准确的获取塌陷区变化的情况，并及时采取有效的措施，避免周边人员、设备、建构筑物遭受损失。

3．6为主溜井治理方案提供依据

主溜井是矿山运矿的主要途径，随着服务年限的增加，主溜井会出现不同程度的损坏，由于主溜井构造和服务的特殊性，人员无法进入了解内部情况，设计人员无法了解现场实际情况，来完成主溜井修复方案设计。利用三维激光扫描技术，快速完成主溜井破坏区域数据采集，实现主溜井虚拟模型数字化。

4结论与建议

(1)采用三维扫描技术采集数据，大幅度提高了数字化矿山成果的准确度、精度和密度，使采准设计、回采设计和中深孔爆破设计更加精准，爆破效果更好，技术经济指标有显著提升。(2)较大程度地提高了矿山的安全管理水平，避免了人员进入到采空区、地表塌陷区等危险地点作业，扫描速度快，可以配合遥控电铲、摇臂、遥控车进入到更深更远的地方工作。

(3)提高工程设计精度，很大程度地改善了爆破对充填体的破坏度，降低了残孔率、废孔率、二次爆破，提高回采率、降低贫化率、损失率，取得一定的经济效益。

(4)目前，五矿矿业公司正朝数字矿山系统第5个层次规划，把此数字化矿山技术成果应用到安全六大系统中，全面开展地表地容地貌的数字化建设与矿体模型、矿山工程模型相融合，将成果展示在调度大屏上，利用人员定位系统将人员位置定位在此模型上，同样实行人员分级，利用颜色分级，例如选厂设备检修，在调度室就可以清晰地看到有几人在维修，有无科长、段长、专家在，是否有其他的维修力量可以调配过来，减少维修时间。又如，如果井下某区域有塌方或者火灾，堵住了安全通道或者有被困人员，就可以在大屏上指挥人员疏散或者组织救援等。

参考文献

［1］刘立．现代矿山新趋势:自动化和智能化［J］．矿山装备，2011(7):34-37．

矿山数字化解决方案范文第2篇

关键词：地理信息系统 矿山 测量

中图分类号：C931.6 文献标识码： A

正文：

矿山地理信息系统 (MGIS) 是将 GIS 应用于矿山的区域性 GIS，是为矿山生产、设计、规划等提供支持的系统。它以计算机为基础，应用摄影测量与遥感等技术采集信息，发挥 GIS 的强大地学分析和辅助决策功能，通过制图和图像处理手段结合矿山资源特征构建起来的地理信息系统。该系统功能强大，具有信息采集、存储、处理，建立矿区数据库及软件系统，实现对信息的查询检索、综合分析、动态预测和评价、信息输出等功能。该系统能为矿区的环境监测和评价及矿产资源的开发管理提供科学的依据。MGIS 是矿山现代化管理、决策的重要标志，是为适应矿山生产发展的需要而开发的一种现代信息管理系统。

1.GIS 在矿山测量中的应用模式

1.1矿山管理信息系统。矿山管理包括矿山设计、巷道开挖、矿产开采、沉降监测和环境评价等工作。矿山管理信息系统内容庞杂，功能齐全。目前已有很多学者对矿山地质灾害、矿山机电安全管理、煤矿灾害事故、矿井通风信息系统、煤矿瓦斯管理信息系统、矿区生态环境评价、矿区土地利用、煤矿安全管理、矿山开采沉降可视化、井下可视化管理系统、救援信息系统等方面进行了研究和探讨。

1.2三维矿山。目前，三维矿山模拟已成为科技热点。它是在 GIS、可视化技术和地质信息计算机模拟技术基础上建立的矿山客观实体模型[2]。建立三维矿山，有利于地质和矿业界人员更直观精确地圈定矿体边界，进而了解不同矿体分布的三维形态，便于对地下地质体进行准确解读和圈定，为矿产开发和找矿预测进行指导。

1.3矿产资源规划管理。应用 GIS 手段对矿产资源规划管理中的大量图形、文档和指标数据进行有效管理，有利于进行标准和规范化的处理，建立统一的矿产资源数据库。可以通过客户机 - 服务器的运行模式，经由大型数据库和 GIS 空间数据引擎，将图形和文档数据纳入数据管理平台，从而实现对图形、文档和指标 3 类数据的有效管理和分析。与此同时，还可进行规划项目的远程管理。

1.4数字矿山。数字矿山（DM）的概念是 1999 年提出的。DM 是多维数字化、网络化和可视化的技术系统，其利用多媒体和模拟仿真技术对真实矿山进行数字化的再现。我国已开始应用采矿机器人、三维地学模拟、矿山虚拟现实等技术进行矿山的开发与应用研究。例如，煤矿地质测量 3D 模型的构建与可视化将大大提高工作人员对煤矿生产各个环节的直观认识。但是由于数据采集的难度和生成算法的复杂性，数字矿山全景式真三维建模这一功能尚处于摸索开发阶段。GIS 利用平行或基本平行的剖面数据建立起三维空间任意复杂形状物体的真三维实体模型，并且以此为基础提供特定的服务，主要用于井下采矿、露天采矿、矿体模型、巷道模型的建立。

2. 在我国矿山测量中的应用领域及问题

2.1 应用领域

1）矿床地质勘探及矿山设计。MGIS 存储有大量的矿山地理信息数据 , 利用 GIS 的强大功能进行勘探设计、地质施工、报告编制及矿山设计，可极大提高工作效率，减少设计失误，优化设计成果。2）编制生产计划。MGIS 也可以制定生产计划，通过对其空间关系的实时分析，可以使生产计划的制定建立在客观、合理、有效的基础之上，通过模拟，还可以进一步检验生产计划的科学合理性和可操作性。3）日常生产管理。矿山日常生产过程中会遇到各种问题，揭露许多新的地质现象，这些新的资料要及时地输入到 MGIS 中，通过其强大的分析功能，科学及时有效地调整生产计划，提高生产计划实施效率。同时，各种生产数据也可以及时准确地统计出来，供领导实施决策时参考。4）经济评价及预测。在矿山中还可以使用 MGIS来对矿山进行经济评价，对未来的生产经营状况进行预测等。矿山经营的各个方面均可使用 MGIS 来提高工作效率，降低生产成本，提高决策的科学合理性。5）在矿床地质勘探及矿山设计中得到了重要应用。在目前矿山勘探和矿山开采方案的设计中 ，需要全面准确的数据作为支撑。而这些数据的获得 ，主要依赖于地理信息系统的应用。通过采用地理信息系统 ，矿床的地质勘探及矿山开采方案设计获得了基础的素材，提高了矿床地质勘探的准确性，满足了矿山开采方案的编制要求。此外 ，有些矿床地质条件比较复杂 ，单纯依靠传统测量方案难以满足要求 ，地理信息系统的应用 ，有效解决了这一问题 ，提高了矿山测量的精度 ，为矿山测量取得积极效果奠定了基础。地理信息系统在矿床地质勘探及矿山设计中的应用主要是建立相应的 GIS 数据系统 ，该系统内存储有大量的矿山地理信息数据 , 同时利用 GIS 的强大功能进行勘探设计、地质施工、报告编制及矿山设计 , 可以极大地提高工作效率 , 减少设计失误 , 优化设计成果。因此 ，我们要对地理信息系统在矿床地质勘探及矿山设计中的应用有全面的了解 ，促进地理信息系统的应用 ，提高整体应用效果 ，满足矿山生产的实际需要 ，全面提升地理信息系统的应用质量。

2.2 应用中存在的问题

1）可视化数据结构的有效表达问题。借助于计算机的原型模拟加工可有效对地面和地下地形地貌进行三维可视化表达[3]，但对于隐伏矿体的表达存在局限性。由于隐伏矿体特殊的内部结构，加之矿体暴露，其表达的内容有不确定性，不利于隐伏矿体的可视化表达，为实际工作造成了困难，因此亟需建立一种有效的可视化数据结构表达方式。2）巷道的空间拓展表达。由于巷道是处在不断延伸和发展中的，其与地表所表达的线对象有着本质区别，因此如何针对在空间不断拓展的特点实现 MGIS的三维可视化表达，建立适合 MGIS 的可视化手段应进一步加以研究。

3. GIS 在矿山测量中应用前景

1）多元集成趋势。多元集成包括 3 大系统的集成，即矿山信息源的集成、矿山管理系统的集成、多种应用技术的集成。GIS 技术未来的发展必须使得遥感、测量、钻井、物探、水文、地震等资料实现集成可视化，进而实现信息的融合和共享，以利于主管部门进行网络化的系统管理。GIS 将地理信息科学、地理学、遥感技术、全球定位技术、计算机技术多学科进行交叉渗透，具有很强的实用性。因此，实现 GIS 的可持续发展，必须与上述相关学科进行更为紧密的结合，才能促进共同发展，有利于 GIS 系统更高效的应用。

2）矿山生产过程一体化。实现从矿山设计到开采生产的过程一体化将是未来 GIS 的一大发展趋势。其利用三维可视化、虚拟现实等技术，以地质及矿床模型为基础，并结合其他信息进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、露天开采爆破设计、地下矿巷道标准断面设计、采矿方法设计、爆破设计、灾情应变预案、储量动态监测等工作。应用可视化技术，实现露天采场、矿井的生产调度与自动监测，边坡、排土场、尾矿坝的稳定性监测、评价和预报，地下矿井地压、矿震监测与预报，通风、粉尘、地下水监测等[4]。

3）矿山决策支持系统。矿山决策支持系统的开发和应用也将是未来 GIS 发展的趋势。由于目前 GIS 在矿产资源方面的应用主要停留在数据库和空间的叠加分析上，而对知识的处理和推理能力较为缺乏。矿山决策支持系统将会为矿山环境保护、矿山环境治理、矿山环境评价提供支持[5]。决策系统还将向智能化方向发展，为各种智能生产经营提供决策，并提高决策的实效性和科学性。

结语

地理信息系统的发展进步，促进矿山测量进步与发展，GIS 在矿山测量中的应用，逐渐形成以数据采集、输入、分析、处理、输出为一体的技术系统，这必将彻底改变传统观念及其生产作业方式 , 为矿山开采带来了新的发展机遇。

参考文献

[1] 周彬，杨永刚 . 运用地理信息技术（CGIS）建设“数字矿山”[J].山东煤炭科技，2009(5):65-67

[2] 周爱华，陈静 . 基于 GIS 和 RFID 的煤矿井下人员跟踪定位与监控系统设计 [J]. 矿山测量，2009(2):47-52

[3] 赵永军，傅晓宁，杨雯雯 . 地理信息系统在地质领域中的应用 [J]. 西南石油大学学报 ：自然科学版，2008(6):68-71

矿山数字化解决方案范文第3篇

关键词：矿山，现状，发展，评估

 

0引言

自2 l世纪以来，以信息技术为代表的技术革命迅速发展，而数字化更是成为信息的表现形式，1999年召开的首届“国际数字地球”大会上又提出了“数字矿山”(Digital Mine，DM)的概念后，“数字矿山”在矿业中发挥出越来越大的作用，是矿业发展的目标和方向。而构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、绿色可持续的矿业发展新模式，是我国矿业生存与发展的必由之路。

1数字矿山的概念

1.1 数字矿山的概念

数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。

2、数字矿山的研究现状

2.2 国内数字矿山的研究现状

美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家在数字矿山方面的研究起步较早。2001年，中国矿业联合会组织召开了首届国际矿业博览会，其中包括一个以“数字矿山”为主题的分组会。2002年，以“数字矿山战略及未来发展”为主题的中国科协第86次青年科学家论坛召开，2006年，煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了“数字化矿山技术研讨会”。20世纪末以来，国家主要科研资助机构和相关行业部门相继立项支持了一批数字矿山课题。包括2000年开始的一项国家自然基金课题、2006年开始的一项863课题和一项“十一五”支撑课题等。2000年以来，国内多所高校、科研院所、企事业单位相继设立了与数字矿山有关的研究所、研究中心、实验室，主要有：2000年设立于中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院的“3S与沉陷工程研究所”、2005年设立于中南大学资源与安全工程学院的“数字矿山实验室”、2007年设立于东北大学资源与土木工程学院的“3S与数字矿山研究所”和2007年设立于中国矿业大学(徐州)计算机科学与技术学院的“矿山数字化教育部工程研究中心”等。山东新汶矿业集团泰山能源股份有限公司翟镇煤矿是我国第一座数字矿山，与北京大学遥感与地理信息系统研究所合作，在国内首开数字化矿井技术应用之先河。此外，中国矿业大学等单位相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地学模拟、矿山虚拟现实、矿山定位等方面的技术开发与应用。

3.数字矿山的技术分析

3.1“3S”技术

GPS主要用于实时、快速提供目标、各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置；RS用于实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面的各种变化，及时地对GIS的空间数据进行更新；GIS则是对多种来源的时空数据综合处理、动态存贮、集成管理、分析加工，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。以GIS为核心的“3S”集成是当前空间技术发展的重要方向，这主要是在空间数据处理中的GIS、RS、GPS既各有特色，有存在着密切的联系。在解决实际问题中常常要3个系统联合使用，用RS技术来获取信息，再由GPS进行定位及导航GIS负责最后的处理，并提供各种图形，提出决策实施方案。免费论文。所以3S集成系统的研究已越来越被人们所关注。免费论文。

3.2可视化技术

3.2.1可视化建立的必要性

可视化模型是数字矿山建设的基础，只有完全掌握了矿床及井下开采环境情况，才能够为数字矿山的建设提供基础平台，数字矿山建设后续的通讯系统、生产调度及人员设备定位、生产过程安全监控与预警系统、生产过程虚拟现实系统都需要以此为基础平台进行设计开发和系统运行。

3.2.2可视化的建立方法

可视化建模采用TIN(不规则三角网)技术产生数字地形表面模型和地质体(包括床体、岩层及断层)实体线框模型，同时采用变块技术建立矿床资源评价块段模型。最终采用地质统计学方法对块段模型进行估值，得出既有结构性又具有随机性的复杂地质体的空间分布及品位和开采环境综合评价技术成果，并在此基础上进行开采方案优化与设计。

3.3虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术

3.3.1虚拟现实技术的概念

指利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等高新技术，模拟人在特定环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。免费论文。VR 在许多工程领域和基础研究方面已经得到较为广泛的应用，在国外矿业领域的研究起步比较早，出现了一些2.5维的虚拟矿山系统。通过对虚拟矿山实体进行操纵，可以构造出逼真的三维、动态、可交互的虚拟生产环境，用以模拟完成在真实矿井中进行的工作。

3.3.2虚拟技术条件下矿山模拟开采技术研究

以地质及矿床模型为基础，结合其它关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、地下矿巷道标准断面设计、峒室设计、开拓设计、采矿方法设计、穿爆设计、通风设计、灾变应变预案等工作。

4、数字矿山的发展趋势

(1)实现生产过程管理和控制一体化。矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。

(2)开发各种功能的矿山应用软件。必须针对不同的应用和矿山工程需求，研究开发适合不同用户、具有不同功能的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、人工智能和科学可视化等软件工具。

(3)朝着构建生态矿业工程方向发展。生态矿业工程就是当人类开发矿产资源引起自然生态平衡破坏时，建立人为的生态平衡，构建生态矿业工程对实现可持续发展具有非常重要的现实意义。

(4)人工智能技术研究。自20世纪80年代中后期以来，人们已开始应用人工智能理论与技术来解决采矿工业中的各种实际问题，并逐步显示出无法取代的优越性。运用数据挖掘与知识发现、专家系统等人工智能技术实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能，实现矿山的智能化。

5、结论

我国既是采矿大国，又是资源消费大国。随着经济的高速发展和工业化进程的快速推进，中国对矿产资源的消费将持续呈现快速增长态势，将长期保持旺盛的需求。但是，中国矿产资源所面临的资源短缺，供应乏力的严峻形势，目前已经成为发展工业的瓶颈，如果这种势头继续发展下去，势必对国民经济的可持续发展产生深刻影响。因此，客观的实事求是的评价资源现状，充分合理的利用和保护资源，以建设数字矿山来改变和确保矿产资源长期稳定供给是中国矿业走可持续发展一条正确之路。

参考文献:

[1] 吴立新,张瑞新等. 维地学模拟与虚拟矿山系统[J].测绘学报,2002,31(1):29-33

[2].吴立新,刘纯波,牛本宣等。试论发展我国矿业地理信息系统的若干问题[J].矿山测量,1998，(04)：48-51

[3]刘光.地理信息系统[M].北京：中国电力出版社, 2003

[4]陈述彭.区域地理信息分析方法及应用[M] .北京：科学出版社,1999

[5]吴立新,殷作如,钟亚平.再论数字矿山特征、框架与关键技术[J]-煤炭学报 2003,28(01):1-6

矿山数字化解决方案范文第4篇

关键词：地理信息系统；矿山管理；应用

中图分类号：O434文献标识码： A

引言

GIS是具有自主版权的集数字制图、数据库管理及空间分析为一体的大型基础地理信息系统软件。它的主要功能包括数据采集与编辑、空间数据管理、空间分析、数据输出等，借助这些功能可以从原始数据中图示检索或条件检索出某些实体数据，还可以进行空间叠加分析，以及对各类实体的属性数据进行统计。GIS广泛应用于地质、矿产、城市规划、测绘、土地管理等领域，并成为专业技术人员进行各自研究的重要工具。

一、矿山GIS的特点

矿山数据具有多源、时空特、多时相、不确定性等，生产矿山一般包括资源、地质、采矿、水文、测量、管理、建筑、经济、机电、运输等，这些数据都有一定的格式和规范要求，MGSI必须适应矿山需求和特性，符合整个系统的规范和标准。

矿山地理定位数据是MGIs基本数据，利用矿山地面和井下测量信息构建的几何空间框架。矿山测量信息一般以台帐、测量图、数据库、GPS信息等形式存储。矿产资源、地质信息一般以地质报告、地质图件、地质数据库的形式提供。采矿工程信息是用矿图、文字报告、表格、数据库等表达。

矿山数据源包括地形图、DIM及测量资料，矿山土地利用图、地质图及文字报告、矿床产状图及文字报告，采掘工程图、井上下对照图，环境监测资料、矿山建筑资料等。其储存形式，主要有图象、图形、文字、表格等。这些为数据源静态的一面。另一方面，由于矿山生产和区域社会的不断发展，还有大量动态数据，即在生产过程中不断更新、增加的数据和信息。这部分数据是生产和管理的最新资料，是系统保持现势性所必需的。

MGSI的数据具有以下主要特点:1)多源性:数据涉及不同的领域、不同的来源、不同的载体;2)时空特性:数据具有时空四维的几何和属性信息，并且随着生产的进行，数据处在不断的更新、增删之中;3)多时相性:矿山信息涵盖矿山生产和建设的各个阶段;4)不确定性:各种空间、资源和环境数据具有不确定性或模糊性;5)多尺度、多分辨率性:不同比例尺矿图在MGSI中的配准及不同分辩率遥感信息在系统中的复合。因此，MGSI的数据采集要兼顾各个领域、各种状态、各类煤质的特点，实施合理有效的采集和组合、迭加方案，保证系统中数据的质量和数量达到最优配置。

二、GSI的潜在功能及其优越性

（一）数据的输人―钻孔数据、采样数据的输人、编辑和差错性检查。矿山地质体的钻孔数据是最为重要的数据来源，它的准确性直接影响地质建模的正确性，进而影响计划安排、决策支持、统计分析等操作的正确性。目前GIS提供多种数据输人的方式，比如键盘输人、手扶跟踪数字化输人，扫描数字化仪输人以及现有数据转换等，完全满足和适合于矿山各类数据的输人与编辑。

（二）数据库管理―管理相应的空间数据和属性数据。目前大多GIS软件采用“属性数据与图形数据具有统一结构”的方式管理数据，一般是将空间数据与属性数据都存储在关系数据库的表中，使用标准关系连接机制建立两类数据间的关联，因而具有关系数据库数据完整性和便于查询、检索的优点，可利用大二进制数据字段存储可变长的空间数据，如MAPcIS就主要采用这种方式。这种方式可以充分利用现在技术比较成熟的关系数据库管理系统，如SQLSevrer、oarele等。

（三）品位的统计分析，以确定品位分布和变化特征，以及进行矿石品位估算。品位是矿山技术人员和生产管理人员最为关心的对象之一，它直接影响到采矿设计的正确性与计划安排的可行性。利用GIS强大的空间统计分析的功能，在建立正确的数学模型(如SEMI一vARIOGRAM模型)的基础上可以方便、准确地得到理想的结果。

（四）矿石储量计算与管理。矿石储量也在矿山中扮有重要角色，无论在采矿设计、计划安排、生产管理过程中都必须对矿石储量有一个清楚的认识。矿石储量随着开采的进行是动态变化的、是建立在品位基础上的，而品位也是随着生勘的进行不断更新和完善的，同时储量的计算往往是多层次、多空间进行的，比如对不同采区、不同水平、不同阶段、甚至是不同采矿巷道。如果单纯靠人工计算非常繁琐，更重要的是很容易出现错误而又不易发现，给生产管理造成错误性指导，造成资源浪费。这些功能同样可以通过GIS强大的空间统计分析功能实现，并目_还可以利用CSI图形界面的特点可视地进行、结果图形显示，非常直观方便。

（五）矿井通风管理，矿井通风对采矿行业影响巨大，其好坏直接关系到煤矿的安全生产和经济效益，目前已有基于GIS研发的通风安全信息系统，以及矿井通风仿真系统问世，一般具有通风安全日常管理、通风阻力测定、通风机性能状况分析、风网解算及安全监测等功能。

（六）矿山安全管理，安全一直是矿山生产中极为重要的问题，安全管理技术的研究也一直是矿山管理领域的一个重要课题。为了提高安全管理的效率，满足安全策略综合性、预见性、跨区域的管理要求，降低管理成本，并适应数字化矿山的需要，建立一个能够管理维护大量的安全数据，有一定的自动分析能力，网络化并能提供实时监控、界面友好易于使用的安全管理系统就显得十分有意义。基于GIS的矿山安全管理系统的采用将能极大地改善当前的矿山安全现状，产生可观的社会、经济效益。

三、GIS在矿山管理中的具体应用

（一）生产计划和调度

在制定矿山生产计划和调度方案方面，可以利用GIS技术建立块状矿床模型，通过计算机可视化显示矿山的矿岩分布和当前开采状态，建立开采优化模型确定哪些块段在哪个计划期开采，则得到一个优化的开采方案。目前，国内大部分矿山采用电铲―卡车间断工艺系统，采运成本占露天矿总成本的60%以上。因此，基于GIS的矿山生产调度监控系统，实现对电铲、卡车等设备的实时优化调度，使运输系统高效运行，从而提高矿山的经济效益。

（二）矿图管理

二维矿图管理是目前GIS技术非常成熟的应用，也是GIS技术比较基础的应用。GIS的最终输出产品是电子矿图，GIS用于矿山的矿图管理，其实质是建立空间数据库，实现对矿图及其元素属性的存储、编辑、查询和输出，为其他高层次的应用建立基础。

（三）人力资源管理、安全管理与决策支持系统等

根据矿山的组织结构，建立基于GIS的人力资源数据库，与人员考勤系统连接，从而可视化地确定和显示在什么时间、什么地点有哪些人在作业，为管理者提供实时的采场人员分布情况，为决策提供依据；利用GIS对安全设施的布局进行合理科学的规划，在满足矿山安全生产的条件下尽量节约安全经费，降低生产成本，对于已经发生的事故和灾害，进行基于GIS的影响评价和分析事故原因，可预防同类事故的再次出现；建立基于GIS的决策支持系统，就是在空间数据库的基础上，建立专家知识库和专业模型，为矿山决策提供解决方案，并充分发挥GIS的空间分析能力，以可视化的直观的方式为决策提供依据。

结束语

GSI软件的开发和应用是矿业迫切需要的。GIS有自身的特点，数据是三维的、动态的，还有时态问题，还应进行时空四维数据结构的研究。GSI平台必须很好地符合矿山的需要，适应性强，有较高的集成，易于掌握和维护。我们相信随着信息技术的不断发展、信息化的不断推进的过程中，GIS的技术水平和应用水平也将大大提高，从而也将加快DM建设步伐。

参考文献：

[1]夏望秋.我国地理信息系统应用研究[J].网友世界，2013，22:70.

矿山数字化解决方案范文第5篇

关键词：地质模型；生产计划；模型化管理

目前，国内煤矿企业在地质数据、开采设计、生产计划编制等工作使用基础通用软件进行管理，逐渐暴露出诸多弊端，如数据信息碎片化、设计周期长、工作效率低、数据挖掘深度低等，阻碍了煤矿数字化发展。

1立项背景

随着矿井智能化开采技术迅速发展，对技术管理的需求越来越高，工程师使用通用软件进行技术管理就显得捉襟见肘，采用专业化的技术管理工具替代通用软件尤为重要。煤矿生产模型管理系统（以下简称模型管理系统）充分利用空间分析、数据挖掘、虚拟现实、可视化、网络和科学计算技术，为矿山资源精确化管理、矿山规划、采矿设计、生产计划进行模拟、仿真和分析，提供新的技术平台和强大工具。在矿井生产管理方面具有用人少、工作效率高规划指导性强，各专业协同运作等优点；实现了煤矿地质数据、开采设计、生产计划等生产活动的模型化管理。

2系统概况

系统集成矿山地质管理、开采设计、生产计划编制等功能，将钻探编录信息数字化并使用数据库对数据进行校验，对钻孔数据逐一检索后录入地质数据库用于数据管理、存储；集成物探、巷探等多维数据建立地质模型；融合地质和开采设计数据，对开采煤层进行块段网格化划分形成数据单元，结合地质条件、生产组织、设备效能等诸多影响因素科学编制生产计划，输出成果资料，模型化管理更高效、快捷。

2.1系统构成

该模型系统主要是由地质数据库、地质模型、开采设计和计划模型构建而成。

2.2系统功能

1）地质数据库。地质数据库作为智能模型管理系统的数据“入口”，实现钻孔数据安全管理。该软件用于地质资料数据收集、校验、浏览和报告功能的数据管理系统。软件可将钻孔数据可视化，将钻孔岩性属性在视窗内直观显示；还提供强大的数据校验功能，确保钻探数据准确性；共享的存储系统可以确保数据的安全性。2）地质模型。建立地质模型，实现矿井地质管理、构造解译等相关工作。该软件采用快速高效的建模技术，读取数据库钻孔文件及各种物探、巷探数据并进行模拟运算，建立三维地质模型。地质工程师利用地质模型可从全方位地观察煤层赋存情况，方便快捷的进行区域的储量计算，煤质煤厚区域划分，等高（厚）线、煤层分叉线、任意煤层剖面图等图纸的绘制及输出；同时软件可支持多种格式的地质数据输出，为开采模型建立提供煤岩层的网格数据。3）开采设计模型。软件兼具AutoCAD常规绘图功能的同时，增加了适用于煤矿开采设计的专业菜单栏，能够快速矿井设计，极大的提高了工作效率，并将地质模型与开采设计进行数据耦合，形成采掘数据单元。将开采设计绘图工作由原本的几小时缩短至几分钟，提高了工作效率；并为计划模型提供基础单元数据。4）计划模型。软件用于编制矿井生产计划及对未来开采计划方案的模拟。将开采设计和地质数据融合，结合可预见性地质情况、生产组织等影响因素遵照开采逻辑模拟矿井采掘接续，并以动画的形式演示矿井今后的生产接续状况；软件支持人工动态修正生产计划，实现了生产计划编制的可视、可控、可调。将生产计划编制时间由原本的几天缩短至几个小时，提高了工作效率。多场景、全因素、长周期的模拟采掘计划方案，寻找最优采掘接续计划，为企业决策者提供矿山寿命全周期采掘接续规划方案。

2.3系统特点

1）系统运行环境依托云服务平台，降低系统对终端硬件的需求，提高运行速度和数据安全性，也便于模型更新和维护。2）地质数据多维度融合。使用钻探、物探和生产实际揭露的巷探等数据修正地质模型，提高地质模型精确度，满足煤矿生产需求。3）使用专业煤矿开采设计软件进行开采设计，地质模型与开采设计进行数据耦合，形成采掘块段的数据单元。链接了地质信息与开采设计间的信息“孤岛”。4）在开采模型数据基础上，通过建立开采逻辑、采掘设备不同条件下的生产效能、生产组织和采掘影响因素等限制条件，逼真模拟矿井生产接续情况，推演进度计划让决策者快速了解未来矿井运行状况，科学合理的制定生产计划方案。

3系统应用

模型管理系统由济南煤科院引进澳洲模型软件组建而成，并在转龙湾煤矿进行国内应用。1）地质数据库。通过建立数据库校验规则对导入数据进行“清洗”，使用管理系统存储数据，提高了数据安全性，避免了人员误操作、更替、流动造成的数据丢失问题；减少因地质资料缺失或精确度低导致的经济损失。2）地质模型。作为地质工程师的辅助工具，将钻探、巷探和物探数据统一存储并集成，通过多维数据协助工程师解译地质构造。方便快捷的进行区域的储量计算，绘制煤厚区域划分、等高（厚）线、煤层分叉线、任意煤层剖面等图纸，提高工作效率。成果数据数字化传输，模型数据能够被开采设计所使用。3）开采设计方案的调整，软件根据地质模型数据自动计算开采储量，无需地质工程师重新计算，减少人员重复工作。4）计划模型中设定采掘设备生产效能、生产影响因素和系数、工作面按撤时长、停产检修时间等一系列可预知的生产活动，推演生产计划方案。极大了缩短了生产计划编制周期，提高了工作效率。图5矿井生产接续计划图

4结语

专业化、模型化的矿山管理系统，提高了工作效率，链接地质资源、开采设计、生产计划等专业的“信息孤岛”，避免了因人员更替、流动造成的数据丢失问题，科学合理的制定矿井生产接续，多因素长周期推演生产计划避免造成接续冗余，有利于矿井节支降耗；系统管理提高企业管理的标准化、流程化和数字化，为企业数字化转型和大数据战略奠定基础。

参考文献:

[1]彭莉.澳大利亚哈默斯利公司采掘计划中计算机的运用[J].中国矿业.马钢集团公司南山矿业公司，1999.

[2]王忠鑫.MINEX及其在数字矿山中的应用研究[D].露天采矿技术.中煤科工集团沈阳设计研究院，2013.