基于GIS的煤矿采掘衔接计划动态可视化管理系统

雷航超

（山西省阳泉市大阳泉煤炭有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

现阶段，煤矿采掘工程设计与管理已经在世界各国引起了广泛重视，并取得了一定的成就，然而因为矿山系统结构相对来说比较复杂，因此导致煤矿管理研究进程相对来说比较缓慢，直到目前为止，其数字化与可视化仍旧不具备相对完善的系统。在当前社会的发展中，GIS技术逐渐开始应用到了各个领域，本文通过进行研究后，主要应用GIS技术作为基础依据，深入探讨了系统模型的创建过程，并将各项信息内容进行集中化管理，促使一些相对复杂的因素条件能够朝向可视化方向发展[1]。在此过程中，也创建出了采掘工程衔接计划编制系统CJGCADR1.0，并为煤矿产业的发展创造基础条件，进而产生更高的经济效益，提高工作效率与工作安全，减少危险事故的出现，创造出和谐安稳的社会。

1 系统设计的基本思路

在煤矿采掘工程管理中，其衔接计划的管理尤为关键，并且是所有管理工作的核心，因此必须要在GIS技术的基础上，而创建出相对完善的采掘工程衔接计划编制系统。在此过程中，应创建出相应的空间模型，并采用图形的模式而把采掘工程进行呈现，在此之后则创建出采掘属性模型，在这一模式中可包括两种属性，即空间位置属性与非空间位置属性，也就是说利用数据方式而对采掘工程进行保存。在此之后，则可创建出相应的系统模型，并且使用GIS技术手段，而达到一定的技术标准，继而实现可视化管理的目的[2]。具体如图1所表示。

图1 采掘工程衔接计划编制系统流程图

2 系统模型构建

2.1 采掘工程空间表示模型

通过对采掘工程空间进行分析后可发现，其代表的即为应用图形而替代采掘工程，结合其根本实质进行考虑，则必须要创建出相对建全的系统，在此过程中，则可应用图形而表示工程，现阶段，应用比较广泛的可包括以下两种，即：二维方式与三维方式。为了便于构建系统模型，进而有助于应用各类图形，前者相对来说比较常见，并且应用范围比较广泛。

针对图形图素而言，可将其分成几种形式，即：点图素、线图素以及区图素。同时也可按照图素的复杂性进行划分，具体可分为三个类型，即：首先即为基础图素，该类图素主要由点、直线以及圆等符号组成；其次则是复杂图素，此种类型的图素主要由设备符号以及专用地质测量符号等组成；最后则是成图图素，此种类型的图素主要由图框图签以及工程量表等组成。在进行操作过程中，可按照实际需求进行正确选择，进而创建出相对完善的工程模型[3]。

2.2 采掘工程图素属性化模型

当结束基本图素构造的工作后，应采集煤矿设计、施工以及管理等的相关数据。针对上述数据而言，可将其分成两种类型，即为：空间位置几何属性与非空间位置几何属性。前者表示的是空间实体和空间位置之间相关的数据信息，一般情况下来看，表示的是采掘工程各个部分的三维坐标以及空间几何尺寸等内容；后者表示的则是和空间实体相关的数据信息等，一般情况下表示的是和工程图形相关的断面面积以及通风阻力系数等数据信息，与此同时，也可表示一些非空间的位置信息。

通过进行分析后可发现，图素空间属性的变化趋势比较小，然而对于非空间属性来说，当其处在不同的环境条件时，将会产生较大的变化。为了可以创建出相对统一的数据模型，而将各种类型的数据进行集中，本文在研究的过程中主要应用字符串法创建相应的模型。在此种方法的作用下，能够将属性域的数据均应用字符串而体现，当将其进行连接后，各个属性域之间应用相应的字符分离开来，所以整体的属性即为1个字符串[4]。

在对属性进行访问的过程中，仅需为其提供域编号就能够得出一定的字符串，然而这一字符串是属性的时候，其所产生的意义将会受到应用本身的影响，具体如图2所表示。针对此种方法而言，其的优势则是利用字符串的灵敏性，而将所有的数目以及属性进行整合后进行集中化管理。不仅存储量较大，同时也显著提高了访问效率，符合可变长、多类型的特征。

图2 字符串法表示的属性

通过对各种类型的采煤工程、巷道工程以及地质构造等进行分析后可发现，其图形图素属性化管理模型可体现为以下几个方面，具体如表1、表2及表3所示。

表1 巷道属性数据表

表2 工作面属性数据表

表3 地质构造属性数据表

2.3 采掘工程GIS模型

本文在研究的过程中主要应用以上模型而创建出了采掘工程GIS模型。具体体现：在制定采掘计划的过程中，设计人员应正确掌握矿区的地理形势、煤层容重以及煤层高度等数据信息与各项指标内容。与此同时，也应掌握制定采掘计划前的实际状况以及一些交接工作的实际情况，这样一来才可以明确在规划时间内工作面的具体方位。一般情况下来看，可在采掘工程平面图中设定相应的多边形采区，并通过图素的方式进行储存，用户在操作的过程中可对其进行删除以及修改等操作，如果用户在进行储量计算的时候，系统将会自动显示选择应用多边形图素，这个时候用户则可选取开采的多边形，每当进行选择时，系统将会自动给予提示[5]。

3 采掘工程衔接计划编制系统

现阶段，在制作采掘工程衔接计划的过程中，可采用多种方法进行操作，本文在研究的过程中主要选择了最短时间事件步长法模拟和人机交互式设计的方式而进行编制，具体流程如图3所示。

图3 采掘模拟流程图

针对该系统而言，主要应用Windows系统进行操作，并以此作为主要操作系统，与此同时，也选用AutoCAD系统制作图形，选择应用VB而研发语言。在此过程中，其主要由几下几个模块组成，具体可包含：采掘设计与计划数据库模块以及采掘设计模块等。

4 应用

现阶段，煤矿采掘工程设计与管理已经在世界各国引起了广泛重视，并取得了一定的成就，然而因为矿山系统结构相对来说比较复杂，因此导致煤矿管理研究进程相对来说比较缓慢，直到目前为止，其数字化与可视化仍旧不具备相对完善的系统。在图4中所表示的即为某采区采掘工程平面图的相关信息，通过对这一采区进行分析后可发现，其中可包含一个采煤工作面与一个掘进工作面，利用该项系统后能够将原图输入至子系统中，并以采掘工程平面图作为基础，而对其进行设计，可包括采煤工作面029173以及029193，掘进工作面029191，029192以及029193回采巷道，具体如图4、表4、表5所显示。

图4 某矿某采区部分采掘工程平面图及采掘计划动态演示图

表4 掘进工程数据表029192

表5 工作面工程数据表

5 结语

总的来说，在构建系统的过程中，本文主要以GIS技术作为基础依据，并创建出了采掘工程衔接计划编制系统，这样一来不仅能够满足采矿的基本需求，同时也可有效改善煤矿采掘管理工作，并处理动态可视化管理的相关问题，针对该系统而言，其所制作的图形能够满足采矿与测量制图的基本要求，并且在处理图形时步骤简单，方便操作。在此过程中，也创建出了采掘工程衔接计划编制系统CJGCAD R1.0，并为煤矿产业的发展创造基础条件，产生更高的经济效益，提高工作效率与工作安全，减少危险事故的出现，进而创造出和谐安稳的社会。