地理信息系统在矿区开采沉陷中的应用研究

王洪敏 李洪刚

摘 要：近年来，我国的现代化建设的发展迅速，煤矿行业的发展也有了进步。煤矿地理数据是煤矿生产、安全管理、灾害分析与防治、应急救援、无人采矿等的重要技术支撑，涉及煤矿地测、采、掘、机、运、通等几乎所有业务部门。煤矿地理数据的采集、处理、管理和表达具有特殊的行业背景，生产、安全管理等方面的地图有几十种之多，它们有不同的用途或适合不同的业务，需要具有极高的准确性。而地理信息系统既是智慧矿山的技术支撑，又是智慧矿山的表现形式。可以说地理信息系统将是智慧矿山不可或缺的工具。可以满足煤矿各种工作的有序开展，并且能够为后续的工作奠定良好的基础条件。

关键词：地理信息系统;矿区开采沉陷;应用研究

【中图分类号】P208  【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）18-0223-01

地理信息系统是以计算机平台为基础建设的一项集数据收集、存储、运算、分析、管理等为一体的技术平台，在现代化矿山建设及地质矿产勘查中应用极为广泛。矿山地质勘查产生了大量的图件、数据、探矿工作资料等，随着时间的积累，矿山资料类型、数量越多，导致图件、数据等的利用率较低。将地理信息系统应用于地质矿产勘查中，根据资料信息的差异分门别类建立相应的管理数据库，就可快速的查阅需求信息，提高数据等的利用率。基于此，本文简要的分析了地理信息系统在地质矿产勘查中的应用。

1 地理信息系统

煤矿井下各自动化设备通过工业环网、PLC、井下环网交换机等控制系统的工作站，运用OPC接口采集各控制系统的数据，然后与煤矿地理信息系统相结合，最终形成矿井综合信息平台。地理信息系统又称为“地学信息系统”。地理信息系统是在地理学、地图学、测量学和计算机科学的基础上发展起来的一门学科，具有独立的体系。地理信息系统在功能上具有空间数据的获取、显示、分析、处理和应用等功能。是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地上或地下空间中的有关地理分布数据进行采集、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

2 地理信息系统在矿区开采沉陷中的应用优势

2.1 提升系统数据采集和处理效能。

GIS技术用于矿井开采沉陷预测和控制工作中，借助技术的强大数据采集以及图像处理功能，能够针对矿井周围的重点开采区域开展相关地质构造、矿层结构、水文状态等数据信息的采集和处理，能够实现相应的硬件功能目标。目前，GIS技术正在快速发展中，涉及计算机中相关程序和各种地学信息数据，还能够满足用户用这一系统进行三维立体空间地理模型的构建需要，在矿体沉陷问题上，借助地理信息系统应用，只需要在系统中将相关的地质勘查数据信息输入系统中，构建相应的三维立体模型，帮助相关施工人员更加直观的对于相关信息进行把握，满足视觉观察以及模拟操作的管理需要，还可以实时进行相关数据的预测分析，相关工作人员可以针对重要的地理信息数据进行调取。

2.2 灵活处理图形。

GIS技术系统中的图像处理以及信息显示功能，能够满足多种形式的要求，根据相关的图像显示方法应用，可以针对相关数据进行快速的图像化转化，满足直观化的观察需要，针对一些复杂的空间数据信息准确全面的采集，针对采集到的相关图像以及图像数据实现有效整合利用，构建相应的数据库，为相关煤矿矿区沉陷问题提供比较直观的图示，工作人员可以根据相关的模型以及岩层结构图示，了解相应施工环节可能出现的沉陷问题，针对重要的危险因素进行排出，针对不可避免的安全威胁因素做好预防和保护措施，保证整体施工进程中，矿井结构的稳定性把握。

3 地理信息系统在矿区开采沉陷中的应用

3.1 地理信息系统的矿山测绘中的应用。

地理信息系统在矿山测绘中的应用主要体现在两个方面：一是以地理信息系统为基础建设完善的矿山勘查资料数据库，进而为矿山后期开采设计、深部找矿勘查以及矿山不同类型资料的综合运用提供帮助;二是3D建模功能的应用，实现三维立体矿山建设，直观的指导深部找矿勘查工作及采矿设计工作等。

3.2 地理信息系统在多源数据找矿模型建设中的应用。

地质矿产勘查工作进行至某一阶段，如详查阶段、勘探阶段等，需要建立相应的找矿模型。找矿模型的建立是基于多源数据的综合应用，如物探数据、化探数据、遥感数据、地质勘查资料等的综合运用，是进一步研究区域找矿和深部找矿的重要参考依据。因此，如何将多源数据精准的应用并建立更加合理的三维模型至关重要，而地理信息系统庞大的数据存储、运算以及3D建模功能能够将多源数据很好的反映在同一模型上，即能够很好将矿区地层、构造、岩浆岩、矿体三维展布特征、钻孔、探槽、平硐、物化探、遥感等信息集成至同一模型中，直观的表达出不同地质体在三维空间中的变化规律，为进一步深部找矿勘查以及采矿设计提供直观的、可靠的设计依据。

3.3 地理信息系统在矿区开采沉陷中的应用策略。

随时信息技术的发展，互联网、智慧地球新概念的出现，人们对信息的需要日益提高，使得地理信息系统（GIS）在国民经济各个行业中获得了日益广泛的应用。为促进地理信息系统（GIS）在矿井开采沉陷中的有效应用，必须要提升相关工作人員对于这一技术的应用和操作水平。通过培训，让相关工作人员可以在掌握地理信息系统（ArcGIS）各种基本操作、功能和技术，以及空间数据的有关理论、技术及应用的基础上，加强空间数据库的数据处理、数据建模和数据分析综合运用能力，在学习过程中提升自身的施工技术水平和质量，有利于推进煤矿行业的可持续发展。

3.4 井上、下配电系统图。

井上、下配电系统图包括高、低压供电系统图、电气设备布置图等。井上、下配电系统图功能包括供电制图、设备选型、整定计算、数据库管理和图库管理五大模块。具体包括：①供电制图包括绘图工具栏，设置图框，井下图库，绘制电缆，操作图例，操作电缆，自动生成各类信息表格等功能。②设备选型包括电动机、变压器、电缆、综保、开关等各种电器的选型以及负荷统计、长时载流、短路电流、电压损失、起动电压损失等的计算模块。③开关整定包括高压配电箱、移变高低压侧、馈电、启动器、组合开关和综保等保护模块。④自动生成供电报告对于系统所做的任何设置、计算和整定，系统可以对任何单独的计算或设置模块进行有选择性的生成，也可以生成一个整体的供电设计报告。

结语

综上所述，地理信息系统在地质矿产勘查中具有明显的应用优势，在提高矿山资料信息社会化服务方面具有明显的优势，较少了矿山管理工作量，提高了矿山管理效率，为今后建设智能化矿山、三维立体矿山奠定了基础。在今后的发展中，多源数据的综合应用是发展趋势，不同勘查技术的三维模型建设是深部找矿勘察设计的基础依据。因此，该项技术无论在矿山管理还是开采过程中均具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]刘燕华.煤矿一张图协同机制及关键技术研究[D].徐州：中国矿业大学，2016.