煤礦地質測量信息的概念數據模型研究

崔麗玲

(神華寧夏煤業集團紅柳煤礦，寧夏靈武750408)

0 引言

在煤礦地質測量的概念數據模型設計過程中，需要綜合考慮兩方面的問題：一是，礦山基礎信息的來源，即不同的礦山地質測量分支學科；二是，礦山信息在數據庫系統中的用途及相互關系，并對其進行分類。

1 煤礦地質測量信息的數據源及數據流程

1.1 煤礦地質基礎工作

煤礦地質基礎工作主要包括編寫地質報告（勘探地質報告、建井地質報告、生產地質報告）、地質說明書（采區說明書、掘進說明書、回采說明書）以及編繪符合《煤礦測量規程》和《煤礦地質測量圖例》的地質圖紙，如礦井地質地形圖（l：2000-1：10000）、礦井可采煤層底板等高線圖及儲量計算圖（1：2000-1：5000）、礦井煤（巖）層對比圖（1：200或1：500）、煤系地層綜合柱狀圖（1：200或1：500）、采區地質剖面圖（l：500或l：2000）、采區分煤層底板等高線圖（l：500或1：2000）等，另外，還有許多成果資料、臺帳、卡片和素描圖，如井田大中型地質構造臺帳、井筒石門煤點臺帳、井上下地質鉆孔成果臺帳（以井下鉆孔為主）、鉆孔成果卡片（主要為地面鉆孔）、地質構造素描卡片、井筒、石門見煤點柱狀卡片、石門、斜井、巖石上下山素描圖、巖石大巷素描圖、主要煤巷素描圖、立井素描圖等。

1.2 煤礦測量基礎工作

煤礦測量基礎工作除了編制日常所需的生產施工進度圖（l：500-1：2000）、重要巷道施工放樣圖（l：500-1：1000）、地面控制網和近井點平面圖、井下控制導線網圖、工作交換圖之外，還需編繪符合《煤礦測量規程》和《煤礦地質測量圖例》要求的基本礦圖，如井田區域地形圖（l：2000或l：5000）、工業廣場平面圖（l：500或l：1000）、采掘工程平面圖（l：1000或l：2000）、井上下對照圖（l：2000或l：5000）、主要保安煤柱圖（l：1000或l：2000）、井筒斷面圖（l：200或l：500）、井底車場平面圖（l：200或1：500）、主要巷道斷面圖（l：1000或1：2000），以及處理許多計算成果資料，主要包括地面等級網和近井點坐標計算成果及臺帳、井上下水準測量成果及臺帳、井上下導線點計算成果及臺帳、三量（開采、準備、回采煤量）計算成果及臺帳、聯系測量成果資料及臺帳、陀螺儀測量成果資料及臺帳、測距量邊計算成果臺帳、貫通測量導線計算成果臺帳、工程標定解算臺帳等。

1.3 水文地質基礎工作

水文地質基礎工作主要包括編繪符合《煤礦水文地質規程》和《煤礦地質測量圖例》的水文地質圖紙，如礦井充水性圖（l：2000或1：5000）、綜合水文地質圖（1：2000或l：5000）、水文地質剖面圖（l：1000-1：5000）、綜合水文地質柱狀圖（l：500）、主要含水層等水位（壓）線圖（l：2000-1：10000）、礦井涌水量與相關因素動態曲線圖等，同時處理許多技術成果資料，如氣象資料臺帳、鉆孔水位及井泉動態觀測臺帳、地表水文觀測成果臺帳、礦井涌水量觀測成果臺帳、抽（放）水試驗成果臺帳、井下水文鉆孔臺帳、水質分析成果臺帳、封閉不良鉆孔臺帳、井下突水點臺帳等。

1.4 資源回收與儲量管理工作

資源回收與儲量管理工作除了編繪符合《生產礦井儲量管理規程》和《煤礦地質測量圖例》的儲量圖紙，如采區儲量計算圖（1：1000或1：2000）、礦井儲量計算圖（1：1000-l：5000）、工作面損失計算圖（l：500-l：1000）、分煤層損失計算圖（l：1000或1：2000）外，還包括填報大量的儲量計算成果動態數字臺帳，如：礦井儲量動態數字臺帳、礦井儲量計算基礎和匯總數字臺帳、礦井儲量增減、轉入、轉出、注銷臺帳、逐年、逐月采出量臺帳、分工作面、分月的各種損失分析及損失率計算臺帳、分采區、分煤層、分季的各種損失分析及損失率計算基礎臺帳、全礦井分水平、分煤層的各種損失分析及損失率計算基礎臺帳、開采期末的工作面、采區、全礦井損失率臺帳及開采結束后重新核算的損失率臺帳、地質及水文地質損失臺帳、三下壓煤量臺帳（水體、鐵路和建筑物）、報損煤量臺帳等。

2 煤礦地質測量信息的數據流程

雖然煤礦地質測量基礎工作涉及大量的各種圖件、臺賬、報表，但是，這些圖件、臺賬、報表等都是由基礎測量、鉆探、現場地質調查資料經過處理、計算、整理而加工的，對以上礦山地質測量所涉及的資料進行歸類整理，形成圖1所示的數據流程圖，在該圖中箭頭指向為數據加工、處理方向。

圖1 礦山地質測量信息的數據流程圖

3 煤礦地質測量空間數據庫的概念化設計

煤礦地質測量基礎工作的歸類、數據源的整理，以及數據流程的分析，為構成煤礦地質測量基礎信息的組成，提供了一個基本概念。其后的工作是立足于用戶需求調查分析，對煤礦地質測量實體進行概念化設計，從抽象的角度描述信息的概念模型（即構建實體的基本元素以及反映這些基本元素之間的聯系），并以E-R（實體一關系模型）圖的形式表示，形成概念數據庫。

概念數據庫是反映數據存儲的視圖，概念數據庫設計包括數據庫的名稱、標識、主關鍵字和數據內容列表等。其中，列表可以是數據元素，也可以是數據元素組，概念數據庫一般用數據庫名稱及其內容（簡單數據或復合數據）的列表來表達。概念模型可以描述實體之間的聯系（包含、組成、關聯等），說明實體類型歸屬的分類級別。最終，形成煤礦基礎信息分類的思路和模式。

一般地說，煤礦地質測量實體分為地上和地下兩個部分。地上部分包括地形、工業廣場、氣象、水系、道路、勘探線、居民點等，地下部分包括地層、巷道、構造等。其中每一項內容均可細分，如地上部分的水系包括河流、池塘、井泉；構造包括斷層、褶皺、侵入體等。

概念化設計可以概括描述信息實體之間聯系和歸類級別，但不能詳細的描述實體的信息結構和信息處理過程。如鉆孔的數據結構包括鉆孔基本信息結構、鉆孔彎曲測量信息結構、鉆孔的地質信息結構、鉆孔孔深校正信息結構、鉆孔標志面結構以及勘探線信息結構等，其中鉆孔基本信息結構：={含義：紀錄鉆孔基本采集信息如類別、空間位置等；組成：〔鉆孔編號、類別、方位角、傾角、空間X，Y坐標和高程Hj}；鉆孔彎曲測量信息結構={含義：紀錄與鉆孔彎曲有關參數的實測數據；組成：[鉆孔編號、實測位置、實測方位角、傾角、X，Y坐標和高程H] }；鉆孔的地質信息結構戒含義：紀錄鉆孔巖層、巖性及填充花紋等信息；組成：〔鉆孔編號、層號、巖礦芯長度、巖礦芯名稱、填充花紋代號等] }；鉆孔孔深校正信息結構抓組成：鉆孔編號、紀錄深度、誤差值}；鉆孔標志面結構：{組成：鉆孔編號、層號、孔深、標志面名稱、傾角等}；勘探線信息結構={含義：紀錄勘探線及其上鉆孔點的相關信息；組成：[勘探線編號、鉆孔編號、起止坐標和高程] }。而鉆孔數據處理過程包括：鉆孔投影平面圖={輸入：鉆孔基本信息；輸出：鉆孔平面圖；說明：對鉆孔空間位置坐標進行投影變換，生成投影平面分布圖}；交互式勘探線繪制釗輸入：鉆孔基本信息和平面圖；輸出：勘探線信息。說明：在鉆孔分布平面圖中交互繪制勘探線，形成地質信息基本信息文件}；巖性柱狀圖繪制戒輸入：鉆孔地質信息和勘探基本信息；輸出：巖性柱狀圖。說明：根據勘探線的鉆孔地質信息繪制柱狀圖}；勘探線剖面圖繪制：{輸入：勘探線信息、鉆孔彎曲測量信息、孔深校正信息和巖性柱狀圖；輸出：剖面圖。說明：采用插值擬合勘探線空間位置并精確定位鉆孔的實際走向}。因此，概念化模型不能滿足煤礦基礎信息的數據模型設計的基本要求，應當在此基礎上對信息進行邏輯數據模型的設計，以便將信息結構或者信息處理過程在屬性表中細化。

4 結束語

總之，從勘探到生產，隨著煤礦基礎數據信息的增加，對地質體控制程度、精度和認識程度越來越高。煤礦數據是海量數據，無論是地物、地貌等幾何信息、拓撲信息和屬性信息，煤礦系統的運作，還是在時間和空間上，時時刻刻都在發生變化。因此，如何合理、科學地對煤礦基礎信息進行分類編碼，有效地管理、利用煤礦基礎數據，充分發揮其增值作用，是煤礦空間信息管理的一個重要內容。

［1] 王軍鋒，黃勇，匡勇，陳道貴，等.礦山信息化實踐[J] .露天采礦技術，2004（04）．

［2] 吳立新，朱旺喜，張瑞新．數字礦山與我國礦山未來發展[J] .科技導報，2004（07）．

［3] 姜在炳.煤礦地質測量空間信息系統及其關鍵技術[J] ．煤炭科學技術，2004（07）．

［4] 潘俊成，楊奎奇，時志宏．數字礦山系統體系構建分析[J] ．煤礦現代化，2004（03）．