淺析計算機技術在采礦工程中的應用

李文軍 周楊 張云峰

(1.浙江省有色金屬地質勘查局,浙江紹興 312000;2.中國平煤神馬集團平頂山天安煤業股份有限公司計財處,河南平頂山 467000;3.神華神東上榆泉煤礦管理處,山西河曲 036504)

淺析計算機技術在采礦工程中的應用

李文軍1周楊2張云峰3

(1.浙江省有色金屬地質勘查局,浙江紹興 312000;2.中國平煤神馬集團平頂山天安煤業股份有限公司計財處,河南平頂山 467000;3.神華神東上榆泉煤礦管理處,山西河曲 036504)

隨著科學技術的不斷發展,計算機技術已經被各行各業廣泛應用,計算機技術在采礦工程中同樣發揮了其強大的功能作用。文章介紹了幾種常見的計算機技術在采礦工程中的應用為例,探討了計算機技術在采礦工程中發揮的重要作用。

計算機 虛擬模擬

1 采礦工程的特點及計算機機模擬技術的應用

(1)開采礦產資源的過程和作業叫做采礦。采礦工作有以下顯著特點：1)采礦工作受客觀條件的限制，特別是地下采礦。勞動強度大，工作條件惡劣，安全性差，不易實施機械化和自動化作業。2)降低采礦工作的貧化率和損失率是采礦工作中重要的質量要求。3)采礦工作的地點由于受到礦產資源賦存條件多樣而隨著工作面的推進而變換。4)采礦工作的對象是礦產資源，因此礦山也存在著一定的服務年限。5)礦山建設受礦產資源的限制，不能自由選擇礦址。

基于上述幾點，采礦工程需要做到高產高效，而工作面的內部工序匹配，能力配套，生產環節協調，工藝參數優化組合效果的分析和檢驗是高產高效礦井開采模式有效期的保證，也是高產高效礦井開采模式風險降到最低的先決條件。

(2)采煤工作面生產過程中的計算機模擬是利用計算機對采煤工作面生產系統的結構行為動態模仿，從中得到人們需要的信息。其模擬特點是：1)幾種工序同時模擬。2)模擬系統以普采工作面生產過程為基礎模擬對象，可轉化為終采工作面生產過程。3)本模擬系統輸出主要以工作面單產為主，并同時輸出相應的各種工作面工藝參數，如采煤機運行速度，支柱，回柱，柱梁速度，支架放煤速度，工作面長度，開機率等，從而確定合理的工作面參數。

(3)模擬模型的規則：1)采煤機進刀過程中發生故障概率忽略不計。2)在生產過程中，某段開始回柱，若采煤機進刀后又返回此段時，柱子仍未回完，則發生停機回柱故障。3)柱梁，支柱工序若滯后采煤機安全距離，則發生停機掛梁，停機支柱故障。

2 計算機虛擬現實技術在采礦工程中的應用

隨著計算機硬件和軟件功能的強化、發展和成本的顯著下降，計算機應用得到了進一步的拓寬和深化。尤其是作為人與信息科學相結合的高新技術——虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)給計算機的應用帶來了新的活力。這主要是因為，通過虛擬現實技術，在計算機上創建一個三維現實中，人們可以通過感官活動的人機交互和特殊設備并參與其間，例如某些電腦游戲軟件，科幻電影中，人們成三維空間，像虛擬現實技術的進一步發展非常神奇的環境，將成為現代科學技術研究的重要手段，將對人類生活的各個方面產生積極的影響。采礦工程計算機應用程序也不例外。計算機模型，CAD軟件越來越成為工程師的重要手段，優化生產設計和管理。應用虛擬現實技術可以創建一個三維的現實采礦環境，無論是采礦業務或工藝設備運行過程中，無論是作為一個真正的視頻拍攝。更顯著，操作者可以與系統進行人機交互，他可以通過任何空間到系統中，在任何時間，以模擬任何區域，生成動態的，直觀的反應和基于人的參與，VR系統操作，從而使計算機仿真，優化設計更為實用，并產生巨大的效益。雖然虛擬現實技術是一門新興學科，應用研究，在采礦業才剛剛起步，但這一領域的研究已經表明虛擬現實應用中挖掘廣闊的前景。

虛擬現實技術是人類與信息科學技術相結合，由一個計算機生成的三維環境，人機交互組成。通過使用傳感器的人，效應器實現與VR虛擬環境的計算機圖形技術的高級階段的計算機和認知過程相互作用，該虛擬環境，因為它們產生具有多種真實現實的感知水平，不僅在同一空間多媒體的形式，其中，所述圖像可以是基于人類視覺和人體運動時產生的，所以簡單地說，虛擬現實技術是非常復雜的，并且在人與計算機的數據想象的方法和手段相互作用。

3 GIS信息監管系統在采礦系統中的應用

基于地理信息系統(GIS)的礦山監管系統，是通過地理信息集成的原理，結合計算機網絡技術與空間管理技術，對于采礦工程生產進行實時的監測，實現對礦山生產信息空間分析與決策支持等功能的系統。地理信息是基于相同的計算機監控系統的基礎上，主要通過測量，攝影測量與遙感技術，包括引入GPS全球定位系統，以及空間的礦山和資源特點緊密收集到的信息，在實時的做采礦監測工作，提供準確的空間定位系統數據和業務數據進行及時的管理決策。

GIS信息監控系統必須足以建立數據挖掘的基礎上，數據源主要是各種類型的地質和地形圖，圖形設計，網絡圖，除了各種類型的技術報告和摘要的所測量的數據。形成過程中，主要使用現有的GIS軟件，在現實中再次發展的基礎上。除了各種空間分析和應用仿真模型到我的，會來的GIS數據輸入系統中，通常用來衡量采礦挖掘軟件EAM系統，OA系統和GPS卡車調度系統，從而實現全面的，高效的管理這些數據，最后，該建立的GIS信息監測系統。該系統的操作是通過地面通訊站的系統軟件支持下，通過設置數據傳輸終端和通信設備沿著鋪好的道路，地下固定監測點的時機，地質數據智能終端進行數據記錄和傳感器信息采集時，井下人員和具體數據的地下溫度，濕度等車輛動態分配顯示在客戶端上，并利用互聯網部門級服務器或無線GPRS，實現遠程監控和地下開采的基態和地質環境因素宗旨的變化。結合礦井地理信息系統的監控和管理功能，找到通過信息化監管模式，極大地方便了安全，高效的生產礦井。

4 數值模擬技術在采礦工程中的應用

數值模擬技術的新應用，以持續改進和不斷擴大的工程設計，科研，工作人員和其他采礦項目周邊需求的安全電腦資訊覆蓋面已經非常普遍，似乎已經成為解決工程復雜的工程常規方法分析地形復雜的問題，是實現礦山工程應力環境，施工預算，災害預警和信息技術有顯著作用的描述方面，而對于這項技術的發展前景是相當可觀的。

數值模擬技術主要是基于分析的數據收集采礦工程及圍巖巖土工程穩定性數值方法，并建立了一個理想化的模型，通過一系列的機型上運行，完成計算的具體問題的結論的融合。四，使用方法分別為：有限元法，離散單元法，有限差分法，邊界元法，加權殘值法等方法。在國內外主要ANSYA，ADINA，這些軟件使用數值模擬軟件是通過有限元數值模擬分析可以完整的CAD軟件聯合開采，采礦工程，ANSYA，ADINA軟件有以下幾個方面的工作。

(1)數值模擬對于耦合現象的分析，能夠實時有效地對煤礦中煤與瓦斯突出，地下滲水等事故進行預測。

(2)通過進行熱力學，動力學的分析，有助于有效控制熱動力對于開采進程的阻礙。

(3)可以通過運用流體理論對充填材料性能進行測試分析，能夠積極推進新興工藝的發展。FLAC和UDEC更適合圍巖穩定性模擬來解決變形和破壞的巖石，地質分析的非線性彈性理論為所有類型的巖石。從為了劃分非線性和微觀基礎的線性彈性分析的原理宏觀的角度來看。在微觀來看，假設單元是相對均勻的，具有較強的彈性變形特性，同時還要考慮由于裂縫的存在下，關節之間極小的接觸，從而導致表現出非連續性。不僅對巷道以提供有效圍壓的控制數據，也為表面下陷，研究巖石蠕變特性。

5 結語

在計算機技術的計算能力和功能特性越來越強大的今天，計算機模擬技術必將會有更大的提升空間，繼而使其為采礦工程提供更好的技術支持，促進礦山的安全高效生產，改變傳統采礦業的落后，危險性大的局面。

[1]唐維凱.淺談計算機模擬技術及其在采礦中的應用.黑龍江科技信息,2013.

[2]趙永安.淺議計算機技術在采礦工程中的應用.工業控制計算機,2014.