矿山软件关键技术及其在煤矿地质工作中的应用

摘要：对煤矿地质勘探领域来说，其技术发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段、地理信息系统和矿山软件技术有机的结合在一起。尤其在矿山软件关键技术的作用下，煤炭地质主流程信息化和煤炭资源信息化水平将会得到快速的发展，煤炭资源的综合勘探技术、勘探精度和煤炭综合勘探技术体系也必将得到极大的进步。本文以此为视角，对矿山软件关键技术及其在煤矿地质工作中的应用，阐述了矿山地质工作中的常见处理技术，分析和讨论了煤矿地质工作中的矿山关键技术，最后对数字矿山软件系统的构建进行了探讨。

关键词：煤矿地质；矿山；关键技术；系统构建

中图分类号：TD1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0064-01

在对煤矿资源进行开发之前，需要对其地质状况进行勘探，通过不同的技术手段对煤层埋藏的储量、分布等具体情况进行了解和掌握，为后期的开采设计、矿井建设以及生产模式提供一定的现实依据。而在具体的地质勘探过程中，为了更好的揭露煤系，确定煤岩体的赋存状态以及相应物质的变化规律，使不同勘探阶段的目的和任务能够得以完成，工作精度和工作效果都能够得以实现，是需要将施工方法和多种技术手段进行同时应用的[1]。近年来，我国的数字化和电子化信息技术逐渐的应用到了煤矿地质工作之中，煤田地质勘探的技术和方法都有了新的飞越。对煤矿地质勘探领域来说，其技术发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段、地理信息系统和矿山软件技术有机的结合在一起。尤其在矿山软件关键技术的作用下，煤炭地质主流程信息化和煤炭资源信息化水平将会得到快速的发展，煤炭资源的综合勘探技术、勘探精度和煤炭综合勘探技术体系也必将得到极大的进步。本文以此为视角，对矿山软件关键技术及其在煤矿地质工作中的应用，阐述了矿山地质工作中的常见处理技术，分析和讨论了煤矿地质工作中的矿山关键技术，最后对数字矿山软件系统的构建进行了探讨。

一、煤矿地质工作的要求和需要使用的处理技术

（一）巩固加强地质保障系统

在煤矿地质工作中，巩固加强地质保障系统是十分必要的。为此，需要从煤矿的特定地质条件出发，对其地质构造进行全面的掌握，使用有效的技术手段，以满足勘探先进技术为目标，最终能够及时、准确的将可靠、客观的地质资料提供相应的管理和生产部门，保证煤矿地质工作的顺利进行。在这一过程中，三维地震预测技术、无线电传输技术、钻探技术和电法勘探技术等会综合的应用其中，地质构造的变化情况以及这种变化对煤矿生产的影响程度和影响范围等将会清晰的呈现出来，为煤矿勘探的进行保驾护航。

（二）应用新模式提高煤矿地质工作的质量

为了维持和提供啊煤矿地质工作的效率和效果，提供工作的质量，需要在以下几个方面做出努力：（1）在有条件的地区，将无线电坑透仪、瑞利波探测仪、瞬变电磁等先进仪器和技术引入到进行勘探之中，提高地质成果的质量；（2）坚持以地质钻探为主的模式，在适当的时机辅以巷探探测；（3）在地质条件复杂的区域，为了适应块段的缩小，需要为其配备适量的轻型支架；（4）通过对三维地震勘探技术的应用，补充二维勘探的不足；（5）在采掘机械的选择方面，要尽量选择大功率的机械，以此来提高截割地质构造和煤层顶底板岩石的能力，增加设备的使用寿命，提高生产效率，与此同时，要积极的采取措施，加强采掘机械在过倾角较大的褶曲构造的爬坡、防滑、倒架、窜溜等的能力。

（三）通过优化设计避让复杂的地质构造

在对采区与工作面进行设计之前，需要认真对地质构造的特点与可靠程度进行细致的分析。在这一过程中，需要进一步的结合采掘方法与矿井生产接续等相关因素，设计出最佳的设计方案，避让复杂的地质构造。具体做法包括：（1）在煤矿开采的过程中，可能会遇到断层等特殊的地质构造，此时，应该制定出相应的具体的实施方案和措施，并对其产生的经济效益进行全面的比较和评估；（2）设计规程必须严格按照有地质部门正式审批的地质说明书进行；（3）对条带开采的实际情况进行仔细的勘测，合理安排采掘工作面，最大限度的避让断层构造与煤层变薄区，然后以探明构造的变化情况为依据，对其进行重新的设计和布置；（4）在上述工作完成之后，需要对工作面采后进行认真的总结，对生产和煤炭资源回收方面等存在的问题与不足进行重新讨论和评价。

二、煤矿地质工作中矿山软件关键技术与应用

（一）煤炭遥感技术

该技术是计算机软件技术与现代信息技术有效结合的产物。煤炭遥感技术的工作原理是把空间遥感技术应用到了探测与煤矿地质工作之中，作为一种高新技术，煤炭遥感技术的实时性和准实时较强，能够快速、客观的反应勘测的内容和数据，在整体性也具有明显的优势特征。尤其是近年来，随着计算机软件技术的不断进步，煤炭遥感技术也得到了突破性的进展，一个更加完整的煤炭遥感科学体系基本构建完成。在当前乃至以后的一段时期，煤炭遥感技术在煤矿地质勘探中的应用会进一步的继续沿着与GIS额GPS相互融合的方向发展，在计算机软件技术的支撑下，具有更高准实时性、具有半自动化和半智能化功能的煤矿地质资源调查信息系统将会成为煤矿企业应用的重点技术，为煤炭工业的可持续发展提供科学的决策依据。

（二）数据挖掘技术

数据挖掘技术被认为是继网络技术后计算机技术的新亮点，是计算机技术的一个重要应用，它通过对大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际信息的分析和处理，从中提取出难以依靠直觉发觉知识和信息，这些知识和信息的属性是潜在有用的，并且在一定程度上会违背人类的直觉。有可能应用该关键技术的矿山地质工作领域有建立成矿模型、资源储量地质可靠程度标准划分、矿石质量控制、围岩和矿石稳定性的分类等。数据挖掘技术应用与煤矿地质工作之中，主要是应用其综合处理结构化信息、非结构化信息与半结构化信息的功能。

（三）煤矿地质钻探技术

在新科学、新技术的影响下，在煤矿地质工作中得到广泛应用的地质钻探技术因其较高的自动化水平、灵活的操作性能，以及较高的机械效率，得到了越来越广泛的应用，并且随着应用范围的不断扩展和应用层面的不断深入，该技术的进展和提高程度都是十分快速的。而这一状况的出现，是与其相关软件的嵌入不可分割的。其中，使用绳索取芯技术能够有效减少人工劳动强度，提高工作效率，满足各项经济技术指标；使用和推广钻进参数探测技术能够通过各传感器实时掌握钻杆的旋转速度等参数。跟据这些参数，又能够及时、准确的调整操作，提高钻进质量和工作效率。以上两种矿山勘探技术经过多年的发展，已经得到了越来越多的煤矿企业的应用。

（四）三维地震勘探技术

近年来，三维地震勘探技术得到了越来越广泛的应用。其中的原因是，用户的要求越来越高，加之大容量高速计算机的发展和在煤矿地质工作中的应用，人们开始倾向于对海量的地震勘探数据进行全面的处理，而这正是三维地震勘探技术得以提出和得到飞速发展的原因。三维地震勘探技术的探测精度较高，能够对小构造进行高精度的探测。这种技术应用，使得那些条件资源优越、较早使用该技术的矿区得到了较大的收益，在这一事实面前，越来越多的煤矿以及一些待开发井田的业主们，也开始要求进行三维地震勘探，这种对二维地质勘探技术的升级，即向三维地质勘探技术的转移已经成为大势所趋。但是，在最初，三维地震勘探技术在应用时工作量较大，也会产生较高的成本，在技术方面也并不十分成熟。但是，经过近几年的发展，一些新的技术、方法和手段不段的应用其中，使得该技术得到了逐步的完善和发展，工作精度得到了较大幅度的提高，工作成本也显著的降低。

三、数字矿山软件系统的构建——基于煤矿地质工作的分析

（一）模型的建立

数字矿山的空间数据模型是有真实依据的，是在对真实矿山空间的充分认识基础上通过抽象形成的[2]。其工作原理是通过计算机软件识别、处理真实矿山的空间实体和空间地理现象，寻找不同对象之间的相互联系，可以看作是真实矿山到数字矿山的一种“直接映射”。一般情况下，数字矿山模型的组成需要以下要素：数据操作、数据结构与数据的完整性约束，其内容体现在以下三个方面：（1）数据操作是施加在对象上的一组操作，是对数据动态特征的描述；（2）数据结构用于描述数据的静态结构，包括应用所涉及的对象类与对象类所具有的特征和它们之间的关系；（3）数据的完整性约束指的是对数据静态与动态特征的某种限定，它定义了相容的数据库状态的集合与所允许的状态改变。

（二）数字矿山信息系统数据特性

对数字矿山信息系统来说，其数据具有以下特征：（1）地测数据的表征性。这是表征地质体的状态及其属性的一种普遍形式，能够对地质体的形状、变化趋势等方面进行描述；（2）地测数据的可用性、可处理性和可替代性；（3）地测数据的时效性，在不同时间段内获取，地测数据是通过长期积累、逐提增加而形成的时间序列数据[3]；（4）地测数据具有多样性，这些数据往往涉及到不同的来源、地点、领域以及载体等；（5）地测数据具有不确定性、相关性和模糊性。

（三）矿山工程地质数据库的实现

（1）地质数字化管理系统。地质数字化管理系统运用高效率、高稳定性的VC++作为数据库操纵语言对数据进行管理[4]。系统通过良好的交互界面对煤矿的基础地理数据、水文地质基础数据、地质构造基础数据和工程地质基础数据等地质信息数据库的数据进行集成，实现数据信息的管理和维护，完成钻孔坐标校正、各类报表及台帐的动态管理等一系列较复杂的业务处理。（2）钻孔数据管理。钻孔数据是通过钻探方法获取的地下地质资料，包括钻探资料、综合成果、测井成果三类数据，每类数据相互关联、互为补充。其中，钻探成果涉及岩石名称、层厚、累计深度等，综合成果涉及地层单位、煤层编号、累计深度等，测井成果涉及累深、层厚、测井曲线等各种数据[5]。

四、结束语

随着计算机应用领域的不断扩展，矿山地质工作也逐步实行计算机化，并渐渐走向深入。目前，煤矿地质工作应用计算机软件技术的水平和综采机械化程度都越来越高，这就对煤矿地质条件精细勘探提出了更高的要求。因此，需要在采掘中利用先进的技术手段，查明煤矿地质工作的详细条件，从而保证煤矿勘测和生产的安全、高效。可见，煤矿地质工作中最重要的基础就是煤矿地质测量工作，在其中最大限度的应用矿山关键软件技术，能够科学合理地对煤矿资源进行评价和科学开采及预测，并能够进一步提高煤矿的生产率。本文基于这样的思路，对矿山软件关键技术及其在煤矿地质工作中的应用问题进行了系统的研究，得出了一些结论。当然，本文的工作还是初步的和尝试性的，需要在今后的工作和实践中不断的完善和修正。

参考文献：

[1]李洪军，佟凯.我国煤田地质勘探技术探究[J].科技创新与应用，2012，4：67.

[2]成学光.我国煤田地质勘探技术探究[J].中国新技术新产品，2012，15：126-127.

[3]方园.计算机数字矿山研究[J].煤炭技术，2012，5：6-7.

[4]王金香，陈华飞，赵蕻.浅议煤田地质与勘探技术[J].煤炭科学技术，2011，2：12-13.

[5]潘妍妍.煤矿地质空间信息系统技术浅析[J].民营科技，2012，5：99-100.