西山煤电地测数字化管控平台设计与应用

按照煤矿智能化地质保障及地测信息化、数字化的要求,基于协同GIS、虚拟现实、移动互联网、大数据分析等先进技术,以及一张图的管理理念,建立图形和业务数据库,设计研发一张图协同管理与服务平台、地测业务协同管理平台、数据交换共享平台,开发地质、水文、储量、测量、物探等专业应用系统,建设矿井地质透明化系统,并在西山煤电集团公司推广应用,实现了地测信息共享、业务协同及大数据分析预警,提升了地测业务处理的规范化、流程化、智能化、数字化管控水平。     

石壕煤矿工作面瓦斯地质系统设计及应用

为了实现石壕煤矿工作面瓦斯地质信息的规范化统一管理以及瓦斯地质赋存状况、突出危险区域的智能化分析预测,基于Super Map地理信息系统平台设计并开发了工作面瓦斯地质系统,阐述了工作面瓦斯地质系统的建设原则,介绍了系统的工作原理及软硬件结构,论述了其工作面指标评价体系及软件功能划分情况,以石壕煤矿2个工作面为实例,制作出了分阶段工作面瓦斯地质评价图,并进行突出危险区分析。应用结果表明,工作面瓦斯地质系统的建设及应用可显著提高石壕煤矿工作面瓦斯地质资料管理水平,促进瓦斯地质赋存分析及突出评价自动化和智能化发展。     

煤矿区域措施钻孔三维反演系统开发

区域措施钻孔抽放煤层瓦斯是煤矿治理瓦斯的重要手段。随着钻孔数量的增多，二维CAD图已经不能清晰显示钻孔的布置情况，需要开发一套可实现钻孔三维可视化的软件系统。基于GIS二、三维开发平台，采用软件工程方法，首先设计了一套适应于实际应用场景的钻孔三维建模数据获取流程和建模思路，然后利用钻孔三维建模数据成果反演得到煤层三维模型，最后使用一种基于钻孔密度分析的体元栅格模型，实现了钻孔控制效果评价。软件系统开发完成后，通过试验矿井工作面的实际应用，取得了较好的三维反演效果。研究表明，从二维到三维的提升，更加直观、可视化地展示了钻孔施工情况。通过煤层三维反演和钻孔控制效果评价，为检验区域措施是否执行到位、制定区域措施钻孔补孔方案提供了可靠的软件工具和技术手段。     

矿井多煤层瓦斯穿层抽放钻孔轨迹测量技术

针对煤矿井下钻孔群轨迹测量及监测技术研究及应用较少,无法实现瓦斯抽采盲区的分析与显示、无法指导后续钻孔设计施工等问题,利用钻孔轨迹监测技术及数据处理软件,实现钻孔群轨迹实时测量与三维绘图。该技术硬件由钻孔轨迹测量系统组成,软件功能包括钻孔轨迹计算、巷道及钻孔三维建模与显示。钻孔数据处理实现钻孔轨迹的计算,钻孔轨迹三维建模将钻孔轨迹、煤层走向等信息通过三维方式显示,钻孔轨迹设计指导模块给出钻孔抽采盲区,实现了煤矿地质透明化。实践表明:利用随钻轨迹监测技术对钻孔轨迹进行监测,可有效控制或消除了钻孔瓦斯抽采盲区,利于煤矿瓦斯抽采与施工安全。     

基于GIS的锚杆支护设计管理系统软件开发

通过对地理信息系统(GIS)和锚杆支护理论研究,探索锚杆支护设计方法,以地理信息系统为开发平台开发出锚杆支护设计软件,基于GIS的锚杆支护设计管理系统可以实现锚杆支护巷道的快速精确设计,不但为煤矿矿井的高效掘进提供了安全保障,而且为煤矿企业带来了经济效益.     

煤矿三维地质建模相关技术综述

随着煤炭工业的发展、煤矿勘探和挖掘的逐步深入，由于瓦斯灾害、矿井火灾、矿尘、矿井水灾、矿井顶板灾害引发的安全事故造成的人员伤亡和财产损失不可计量。智慧矿山成为了解决上述问题的重要途径之一，而煤矿三维地质建模作为智慧矿山的核心技术受到广泛关注，实现煤矿地质的可视化将增加煤矿工作者对煤矿地质和走向等地下环境的了解，更利于采矿采掘，减少安全隐患。主要从煤矿三维地质建模的空间数据模型、煤矿三维地质建模方法、煤矿三维地质建模软件和数值模拟4个方面进行相关研究结果的总结，并提出其中存在的不足，给予切实可行的建议，探讨未来煤矿三维地质建模的研究发展趋势。     

基于三维建模的煤矿瓦斯抽采钻孔设计

 阐述了煤矿地层体建模方法,基于煤矿地勘钻孔建立了钻孔数据库和三维地层模型。分析了煤矿巷道三维建模方法和巷道三维模型数据库的建立,利用工程数据和地测数据建立了三维巷道。基于3DMAX软件平台开发了煤矿瓦斯抽采钻孔三维设计软件;该软件可以快速、准确绘制瓦斯抽采钻孔并优化钻孔设计,减轻了工程设计人员设计工作量,提高了劳动效率;并为瓦斯抽采钻孔现场施工实现“安全钻、效率钻、经济钻”目的提供了科学参考。     

煤矿智能地质保障系统研究进展与展望

煤矿地质保障系统是智能化煤矿建设和生产的重要内容，地质透明化是智能地质保障的努力方向。首先从地质勘探设备、地质建模软件、地质数据处理、智能工作面装备等多方面回顾了国内外煤矿地质信息技术发展；然后重点分析了我国智能地质保障系统的技术进展，包括隐蔽致灾地质因素探测技术、地测数据动态获取与地质灾害监测技术、多源数据融合与地质大数据技术、煤矿GIS“一张图”与地质云技术、透明化地质建模与可视化技术、地质保障智能分析技术等。在此基础上，对我国智能地质保障系统建设中的难点问题进行了分析，指出煤岩层识别、地震智能解释和点云三维重建等动态地质测量数据获取技术尚未取得突破性进展，各类地质软件在数据开放性上存在不足，数据格式不能兼容和统一，多源地测数据共享与融合处理能力有待提高，基于大数据和人工智能技术开展地质预测预报和地质隐患防控还需要深入研究。最后探讨了煤矿智能地质保障系统的发展方向，认为地球物理探测装备与基于深度学习的智能解释、全要素多尺度动态地质模型及数值模拟、隐蔽致灾因素智能分析与预测、基于地质模型的矿山动态生产规划等四大方向将在智能矿山建设中发挥重要作用。综上所述，本研究能为矿山智能化地质保障...     

煤炭精准开采地质保障与透明地质云计算技术

煤炭精准开采的目标是以最少的人力实现煤炭资源的低损失、高产出、无事故、少破坏的全程智能化开采,除了开采工艺、采矿装备、传感感知、物联网、自动化和信息技术外,实现煤炭精准开采的技术关键就是基于四维空间的地质保障和透明地质的云计算技术。全面地论述了煤炭精准开采地质保障的技术内涵和目的,其核心是利用先进的装备和软件实现煤炭开采前、开采中和开采后全矿井地质体和隐蔽属性的精准化、可视化和透明化,并能够对地质灾害和危险源超前预知和防治,从地质层面确保精准开采工作的顺利进行。关于地质保障技术,阐述了地质体几何计算、地质灾害预测预报2个科学问题,凝练了构造地质、煤层地质、地质力学、地质扰动、瓦斯地质、水文地质、透明地质7项云计算技术,同时描述了这些科学问题和关键技术的研究进展。为了发挥地质保障技术在煤炭精准开采中的核心作用,首先,对构造地质精准建模、煤层煤质智能预测、开采扰动破坏分析、瓦斯参数反演和瓦斯灾害预报、水文地质分析和水害预警以及综合地质属性透明化处理等比较困难的科学问题和关键技术给出了解题思路。其次,论述了地质保障软件系统及其应用的云计算架构、主要功能以及在煤炭精准开采中的应用方式,并通过部分应用案例说明了这些技术方案的可行性。最后,指出只要在三轴绝对地应力传感器、宽频段微震传感器、宽量程风速传感器、富水区超前探测、煤层自然发火状态监测和在线水质化验等技术上取得进一步突破,就能为煤炭精准开采提供比较完整的地质保障。     

智慧矿山GIS模型的创建与应用

灵活运用地理信息系统建立矿井模型是提高矿井结构设计水平的重要手段,可避免因矿井内部结构不合理而出现施工安全问题,同时提高矿井建设的精确度水平。利用3DMine软件针对矿山开发施工所需要的可视化图像及矿井结构进行了三维建模处理,基于榆林市瑶镇乡现有的GIS系统数据和3DMine仿真建模平台对瑶镇乡某矿井的内部结构进行了仿真建模,实现了该矿井内部结构的可视化处理,基于该可视化矿井模型对其内部的通风系统进行了设计。     

矿井瓦斯异常涌出防控现状及展望

为了探索煤矿瓦斯异常涌出灾害防控新技术,研发瓦斯灾害智能化预警及防控装备,保障高瓦斯矿井安全高效开采,基于煤矿瓦斯异常涌出灾害的复杂性特点,从瓦斯地质异常区探测技术、通风稀释异常瓦斯技术、瓦斯异常区抽采技术和瓦斯异常涌出应急处置等4方面梳理了已取得的研究成果和实践经验,并从动态透明瓦斯地质、多源信息瓦斯灾害智能探测技术、瓦斯异常涌出大数据挖掘技术、瓦斯异常涌出智能防控技术、瓦斯异常涌出事故机器人应急救援技术等5个方面进行了展望,为提高煤矿瓦斯异常涌出灾害防控能力、减少矿山安全事故的发生指明了方向。     

煤炭精准开采地质保障技术的发展现状及展望

我国绿色煤炭资源量有限,实施煤炭精准智能开采是未来绿色采矿的必由之路,其中地质保障技术体系是重要的基础。从煤炭开采基础地质及其勘探、综合地球物理探测、地质钻探和矿井地质信息技术平台等方面,系统地分析了我国矿井地质保障技术体系的现状,提出了煤炭精准智能开采模式下矿井地质保障技术的发展趋势和方向。通过大数据、云计算、互联网等技术平台,采用地质调查、钻探、物探、化探、GIS等多种地学参数信息,构筑基于天空、地面、井孔、地下、采煤工作面、长钻孔等全空间、全方位地质动态模型的保障技术体系,为煤炭精准智能开采提供所需的透明地质条件;研发三维和四维地球物理精细探测新方法、新技术,研制震、电、磁、核、声、光等物理参数主、被动源综合探测与成像智能化仪器设备,实现对开采地质条件的精准判识;发展由探测到监测,以及与掘进机械、采煤机械等一体化的监控预报识别体系,对影响开采的多灾源地质因素进行智能预测及监控,不断建设和完善煤炭资源综合开发保障技术体系;结合移动智能终端APP,逐步完成煤炭资源开发过程中井下图、景、物、人、设备等人机共享共管,实现高度信息化和智慧化,切实保障矿井安全高效生产;通过进一步加强高素质复合型地质专业技术人才培养,开展大尺度模拟实验和技术攻关,做到创新发展和技术引领,着力推进煤炭资源开发利用的新发展。     

紫金山金铜矿地测采三维协同平台开发实践

随着三维可视化、大数据、人工智能等先进技术的兴起,我国矿山正在积极推进矿山数字化、智能化建设。越来越多的矿山开始应用三维矿业软件,实现了矿山地质、测量、采矿等技术工作由二维到三维的转变。Surpac软件是国内外应用非常广泛的一款三维矿业软件,通过人机交互方式完成采矿生产内业的各项任务,操作复杂、效率低,易形成信息孤岛,在一定程度上制约了矿山智能化建设。在分析Surpac软件应用现状和矿山生产技术的基础上,提出了融合Surpac软件及其二次开发技术的协同办公解决方案。通过开发协同办公平台系统,采用软件容器、软件进程间通信技术,将Surpac三维矿业软件与协同办公平台无缝融合,利用TCL/SCL脚本技术,在Surpac软件上开发了地质、测量、采矿业务功能模块。研究表明：平台系统实现了地质、测量、采矿专业技术工作按流程化管理和权限管理等功能,专业数据互通共享;所有作业文件和成果数据存储于服务器和数据库中,从平台上形成各种地质、测量、采矿的生产报表。该平台系统的开发及应用对于推进智能矿山建设具有一定的意义。     

透明化矿山管控平台的设计与关键技术

在分析国内外研究现状的基础上,提出了透明化矿山的概念和核心内容以及构建透明化矿山需要遵循的5个原则,并基于空间信息技术的最新发展,阐述了包括三维引擎层、智能煤矿平台层和生产操作层的透明化矿山系统构建的体系架构,并针对煤矿井上下空间对象的建模规范、多源时空数据的存储与集成、高精度地质体模型的构建和动态修正、海量数据三维可视化、机电设备模型构建与仿真以及自动化远程可视化控制等关键技术问题提出了解决方案,为矿山的透明化远程管控提供参考。部分技术已在阳泉煤业（集团）有限责任公司得到实际应用。     

基于3D管理系统的煤炭矿山三维建模及实践:以陕北某煤矿为例

随着现代勘探技术的进步,矿区信息化水平的提高,使矿区三维建模与3D管理技术成为信息化研究的热点。本文阐述了基于GIS平台研发的煤炭地质3D管理系统的基本内容,介绍了煤炭矿山三维建模需要的矿区地形地质数据、钻孔数据、巷道数据、高程和影像数据等几种基础数据的处理方法,在此基础上介绍构建煤炭矿区煤岩层地质体模型、钻孔模型、巷道模型、采空区模型和地表影像模型等5个三维模型的步骤,并以陕北某煤矿为例说明了建模中可能遇到的具体问题和解决办法。     

井田地质构造对煤层瓦斯赋存控制作用的研究

阳煤集团新景矿在3#煤层采掘时频繁发生煤与瓦斯突、喷出现象,严重威胁着矿井安全生产和3#煤层的正常开采。论文基于地质构造影响煤层瓦斯赋存的原理,分析地质构造对煤层瓦斯、煤体结构及瓦斯突、喷出的控制作用,为防治矿井瓦斯灾害,保障煤矿安全生产提供地质基础。     

基于SuperMap的矿井瓦斯地质动态编图技术研究

针对传统纸质瓦斯地质图存在难以保存、数据利用率低、难以真实反映矿井瓦斯地质动态变化等问题，探讨分析了现阶段瓦斯地质图编图方法。提出了基于SuperMap的矿井瓦斯地质图动态编图技术思路，设计了软件系统功能结构，并构建形成了瓦斯地质动态分析系统数据库。基于SuperMap GIS服务平台，采用C#语言二次开发形成矿井瓦斯地质动态管理系统。通过在阳煤五矿的应用显示，实现了矿井瓦斯地质资料的高效利用，为矿井经济、高效、安全生产提供了支撑。     

陕西彬长矿区低阶煤地面煤层气开发方式

分析陕西省彬长矿区大佛寺井田的地质构造、煤层特征、储层渗透性、煤吸附特征、煤层含气量、煤层气资源潜力,研究地面煤层气开发方式的技术特点和适应性特征,采用数值模拟手段及煤层气CBM-SIM模拟软件对垂直井和多分支水平井在大佛寺井田的抽采效果进行了预测,为以后彬长矿区及国内其他类似地区的低阶煤地面煤层气开发提供了技术支撑和参考。陕西彬长矿区是我国典型的低阶煤矿区,4号煤层为主采煤层,煤层厚度大,含气量低,渗透性较好。测试结果表明,垂直井与水平井在大佛寺井田有着良好的抽采效果,垂直井单井最高日产气量2 221.26 m^3,5个分支的水平井最高日产气量超过25 000 m^3。在今后矿区煤层气开发中,应结合地质条件、抽采目的、开发工艺和投资成本等因素,选择最优开发方式。