计算机在矿业中的应用复习大纲

1、提示：软件或系统介绍题 名字1分，通用介绍2分，专项介绍2分。1.1 数字矿山及智慧矿山1.数字矿山是个什么鬼。（10分）答：一个理想化的数字矿山（智慧矿山）应该是矿山的各个科室都深入使用了计算机。同时，井下的通信网络要十分发达，井下的所有设备都要实现自动控制加遥控。总之，我认为数字矿山（智慧矿山）可以理解为高度信息化的矿山。3.数字矿山由初级到高级各阶段有什么特点。（10分）答：初级阶段:只有少数科室购置了一两套专业软件。中级阶段：整合多种专业软件系统，矿山的各种信息都已经数字化，矿山的各个部门都积极的使用计算机进行日常工作。高级阶段：将各种软件系统和各独立的监测控制系统甚至生产设备控制进行

2、整合。4.无人矿山的优势有哪些？（10分）答：1.提高劳动生产率；2降低成本；3.可以进行低品位以及深部开采；4.真正实现安全生产5.井下6+1的内容。（10分）答：1 监测监控 2 人员定位 3 通讯联络 4 压风自救 5 供水施救 6 紧急避险 7 尾矿库监测1.2 矿山生产调度1.矿山生产调度系统的主要功能？（10分）答：矿山生产调度系统能够及时了解、掌握矿山生产进度，研究分析影响矿山生产的各种因素，根据不同情况采取相应对策，使差距缩小或恢复正常；能够大大减少设备故障率,提高设备有效运行时间;辅助应急救援,减少人员伤亡和经济损失。2.典型矿山生产调度系统介绍？（10分）答：1.Dispa

3、th系统：美国模块公司采用模块化设计，灵活地构建单站或多站的通信网络和指挥系统。实现生产的终端上下线跟踪、远程监听、GPS定位等功能。2.首钢水厂铁矿计算机调度系统：该系统由林河矿务局和煤科总院西安分院、中国矿业大学共同开发的用于矿山生产调度的一个独特的系统。可以实现对矿山工作人员和工作机械实时监控、检测和定位，完成矿山生产道路规划、车流规划、实时调度等工作。3.徕卡矿山调度系统：该系统是徕卡公司开发的一个利用视频监控系统，采用一站式服务，通过可靠的数据收集、分析，能够在调度室实现实时调度车辆人员和机械，对矿山生产进行监测和控制一种先进的生产调度系统。4.GIS生产调度指挥系统：该系统是中电智

4、通公司开发的一个将GIS和多媒体通信技术融入到调度系统中，通过实施GIS生产调度，实现语音、视频、GIS的联动处理，并将位置信息服务应用于前端人员、车辆进行综合多媒体调度的系统。1.3 矿山监测及自动控制1.尾矿库监测涉及的监测内容包括哪几个部分？（10分）答：目前尾矿库监测涉及的监测内容包括位移监测、渗流监测、干摊监测、库水位及降水量监测等几个部分。2.矿山自动控制方面哪些比较容易实现？（10分）答：矿山的设备有主副井提升设备、井下运输设备、采掘设备、主要扇风机房设备、供风设备、给排水设备、充填设备、皮带运输设备、井下供电设备、井下通信设备等。除了采掘设备，其他辅助设备的自动化比较容易实现。

5、1.4 矿山管理信息系统1.矿山管理信息系统的作用？（10分）答：1.地质管理2.测量管理3.采掘管理4.通防管理5.机电管理6.调度管理7.安全管理8.监测监控和自动化2.矿山管理信息系统的组成？（10分）答：1.采矿生产设计管理系统2.复杂报表设计系统3.计算机辅助设计系统4.图纸文档管理系统5.系统维护系统2.1地质绘图1.矿山地质绘图有什么特殊的图。（10分）答：地质剖面图,它是分析地质构造，布置工程建筑物的基础资料，是地质测绘工作最重要的表达方式，也是工程地质中使用最广泛的图件之一。地质素描图,是以野外地质物象为对象，用素描技法描绘出地质客观实体的空间形态及相互关系的图表。矿井地质柱

6、状图与剖面图，反映了矿井范围内地层层序、厚度、岩性特征和区域地质发展史，对矿井建设与生产具有重要指导意义2.矿山地质绘图的主要软件介绍。（10分）1.MapGIS：MapGIS是武汉中地（中国地质大学）数码科技有限公司开发的软件 。MAPGIS可以像AutoCAD一样来绘制矿山资源开发所需要的柱状图；还可利用钻孔数据和柱状图，或者基于空间数据库，自动绘制剖面图和等值线图。2.Gxplorer：Gxplorer是一基于Windows的油气勘探开发地质综合研究平台，该软件融油田数据管理、油气勘探开发地质研究和成果展示为一体，使油气勘探开发研究工作达到高度一体化、智能化，最大限度地降低劳动强度，提高

7、研究工作效率.3：水利水电工程地质CAD绘图系统：国家电力公司北京勘测设计研究院徐春才高级工程师研发出来的;使用数据录入软件可以录入钻孔和剖面图数据；绘制综合地层柱状图；绘制钻孔柱状图。可根据不同单位不同类型进行任意选择，统计计算。3.地质绘图软件的比较。（10分）MapGISGxplorer水利水电工程地质CAD绘图系统开发单位中国地质大学石文软件公司徐春才服务对象科研、教学和资料储存服务油气地质勘探水利水电系统能否支持英文编排否能能能否绘制钻孔柱状图能能能2.2地质储量的计算1.介绍储量计算技术的发展历史。（10分）答：1951年，南非的矿山工程师克立格（Daniel Krige）提出一个

8、论点：“可以预计，一个矿山总体中的金品位的相对变化要大于该矿山某一部分中的金品位的相对变化”。上世纪60年代，法国概率统计学家马特隆（Matheron）创立了一个理论框架，为克立格作出的经验论点提供了精确而简明的数学阐释。1962年，马特隆在克立格和西奇尔研究的基础上，将他们的成果理论化、系统化，并首先提出了区域化变量（Regionalized variable）的概念，创造了克立格法。2.储量管理主要软件介绍。（10分）1.Surpac：广泛应用于资源评估、矿山规划、生产计划管理的各个阶段，可以形成一整套三维立体的建模工具，解决复杂工程中境界优化的施工管理难题。2.Micromine：是一种

9、用于建立矿床三维数字化模型的软件系统。该软件系统采用标准的Windows用户界面，包括以下主要模块:核心模块、编辑模块、二维显示模块、三维显示模块、数据库模块等。3.Datamine：是1997年由北京有色设计研究总院引进国内并在设计项目中进行应用。主要应用于地质勘探、储量评估、矿床模型、地下及露天开采设计、生产控制和仿真、进度计划编制、结构分析、场址选择，以及环保领域等。3.用计算机进行储量估算的大致步骤。（10分）答：1. 建立矿床模型2. 区域化变量选择及统计分析 3.变异函数的计算和拟合 4. 剖分5. 品位插值 6. 资源储量估算2.3三维地学建模1.三维地学模型与矿化模型（即储量模

10、型）有什么不同？（10分）答：三维地学模型直观地描述地形地貌的起伏变化，形象地表达地质构造形态特征和构造要素的空间关系。相比之下，矿化模型描述空间地质情况变化空间性差，难以使人们直接、完整、准确地理解和感受地表形态和地质情况，不能完全满足工程设计人员空间分析的需求。2.三维地学模型软件介绍？（10分）答：1.SKUA：是一款功能强大的三维地质建模软件，在地质工程、矿业开发、石油工程、水利工程中有广泛的应用。SKUA软件具有强大的三维建模、可视化、地质解译和分析的功能。2.MapGIS K9：实现了涵盖地上、地表、地下全空间真三维建模功能,满足二维与三维一体化的应用需求。提供地上地表地下一体化建

11、模管理和分析，实现完整的空间信息表达。3.EarthVision：EarthVision 是当今市场上用途广泛的三维地质建模及三维可视化软件系统。可用于建立三维构造模型、参数模型形成三维数据体。3.1测量绘图1.矿山测量绘图有什么特殊的图。（10分）答：矿区地形图、矿体几何图、采掘工程图2.矿山测量绘图的主要软件介绍。（10分）答：1. 南方CASS：是基于AutoCAD平台技术的测绘数据采集系统。广泛应用于地形成图、地质成图、工程测量三大领域。目前，已经成为用户量最大、升级最快、服务最好的主流成图系统。2. MAPSTAR成图之星：基于AutoCAD平台开发的最新的数字成图软件，参考了目前市

12、场上比较流行的数字成图软件的优点并具有独特先进的算法。3.开思SCS：以AutoCAD为开发平台，发挥了AutoCAD强大的功能，具有很强的专业基础，可完成各种工程测绘、地质测绘、房产测绘等内、外业一体化。它的特点是“面向图形，面向用户”。4.清华山维EPS ：支持各种测量成果数据，用户可方便地实现测量外业、内业、入库一体化。软件所支持的测绘数据包括控制测量、地形测量、地质测量等多种类型。5) Map 3D：是用于创建和编辑空间数据的领先平台。用户可以快速访问、有效编辑以及轻松管理各种各样的大型地理空间数据集。 Map 3D 是迄今为止连接 CAD 和 GIS 的最强大的版本。 3.测量绘图软

13、件的比较。（10分）南方CASSMAPSTAR成图之星开思SCS清华山维EPSMAP3D是否兼容DWG格式兼容兼容兼容兼容兼容能否绘制等高线能能能能能图斑面积量算弱弱弱弱强能否快速构建三维模型能否否能能GIS数据交换可以可以可以可以可以3.2 “3S”杂谈1.全球定位系统介绍。（10分）答：目前，世界上的全球卫星定位系统主要有四大系统：美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲空间局的伽利略系统、中国的北斗系统。这些系统基本上都是由空间星座部分、地面控制部分和用户接收机设备3大组成部分组成。全球卫星定位系统的特点是：1.不断地向地球上任何地方发送，信用度和抗干扰力强能2.速度快、功能多、易移动、价格

14、低、使用灵活方便。3.3地理信息系系统1.地理信息系统的模型与储量估算的模型有什么不同。（10分）2.矿山地理信息系统与通用地理信息系统有哪些不同。（10分）答：通用地理信息系统是采集,存储,治理,分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关数据的空间信息系统。矿山地理信息系统是通用地理信息系统的分支之一,通过图形和图像处理等手段,紧密结合矿山的空间与资源特征构建起来的一种信息系统.3.矿山地理信息系统的主要软件介绍。（10分）1.TT-MGIS2000：是中国矿业大学采用组件模式进行半底层开发，面向我国矿业领域开发的第一个国产矿山GIS基础平台。本系统除具备通用GIS软件的基本功能外，还

15、集成了许多矿山专用组件。2.MAPGIS：是武汉中地（中国地质大学）数码科技有限公司开发的软件。 MAPGIS广泛应用于地质、矿产、城市规划、测绘、土地管理等领域，并成为专业技术人员进行各自研究的重要工具。3.Longruan GIS：是北京龙软科技有限公司开发的一套针对煤矿地测、生产、安全等工作开发的软件，具有异构多源数据访问的能力。4.矿山地理信息系统的重要性。（10分）矿山地理信息系统是地理信息系统分支之一，该系统主要是以计算机为基础，通过图形和图像处理等手段，紧密结合矿山的空间与资源特征构建起来的一种信息系统。对于指导矿山的规划、日常生产、治理、环境监测以及安全预警等各方面将有很重要的

16、意义。3.4 井下定与通讯1.井下人员定位与地面人员定位根本不同的原因。（10分）答：由于卫星信号无法到达地下，因此 井下人员定位无法与地面人员定位一样利用卫星和基站定位2.井下人员定位及通讯基于的技术。（10分）当前矿山井下人员定位系统主要有基于RFID射频识别技术、ZigBee技术、WLAN技术(特别是WIFI)和UWB超宽带技术这几种。1）基于RFID技术RFID技术，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。2）基于ZigBee技术基于ZigBee技术的定位系统由固定定位识别基站和定位标签两部分组成。通过井下人员跟踪定位

17、软件系统处理，实现人员跟踪定位系统的全部功能。3）基于WIFI技术WIFI定位系统主要包括WIFI基站和带有WIFI模块的手持终端。系统通过带有WIFI模块的终端设备来进行通讯并实现定位，也可通过在需要定位的人员、设备上安装WIFI定位标签来实现定位。4）基于UWB技术UWB)是一种无载波通信技术，UWB定位系统包括定位参考点和定位标签两部分。基于UWB技术的井下定位系统需根据巷道实际情况设定相应的定位参考点，以接收待测点发出的信号。3.井下人员定位及通讯的意义。（10分）答：对于做到井下信息快速传递，及时发现并反映井下人员信息，实现数据的快速统计，为生产管理提供依据，有效降低事故的损失有着重

18、要的现实意义。比如，对矿山入井人员进行实时的定位和监测，如果发生灾情，可立即从监测计算机上查询事故人员位置分布情况、被困人员数量、遇险人员撤退线路等信息，为事故抢险提供科学依据，同时，也可用于日常考勤管理功能，对矿井人员进行考勤管理。4.介绍一个典型井下人员定位系统的组成。（10分）KJ361系统：KJ361系统是由中电广通股份有限公司与中国矿业大学（北京）联合开发。是井下移动通讯、工业电视、人员定位、应急救援通信、千兆工业以太环网、调度通信的六网合一的系统，系统基于WiFi的新一代通信技术实现移动通信，本安手机具备GSM与WiFi双模通信与井下拍摄功能，系统具备应急救援通信功能，系统基于千兆

19、工业以太环网平台，具备30ms快速网络自愈技术。4.1采矿绘图1.采矿绘图有什么特殊的图。（10分）炮孔图、三心拱图、道岔、采场、多种巷道断面图、多种车场等各种特殊的图。2.采矿绘图主要软件介绍。（10分）答：1.Carlson Mining：Carlson Mining是Carlson软件公司开发的，主要针对煤矿，包括地质、露天采矿和地下采矿等模块。近年的版本能在AutoCAD环境下运行，并伴有ICAD建模。2.中矿CAD：由中国矿业大学开发，主要适合煤矿使用，有如下绘制功能：图框绘制、交岔点绘制、车场绘制、施工图绘制、采区变电所绘制、炮孔绘制等。3.航信CAD：由北京航信科技有限公司在Au

20、toCAD上二次开发，是国内第一款基于AutoCAD平台的集测量、采矿、地质为一体，适用于分段空场法、分段崩落发作业的矿山企业的专用CAD软件。4.矿图之星：是在Windows9X下的应用程序，用来设计和绘制煤矿矿井采掘工程图，可以自动、高效、准确地绘制巷道断面、交岔点、直巷、弯巷等标准化的图形构建。5.速腾矿图：是在AutoCAD平台上开发的，专为矿山的采矿工程图纸设计、技术管理及安全监控而研发的。整个系统针对采矿辅助设计、测量成图提供了非常完美的解决方案。3.二次开发的采矿绘图与直接开发的软件有什么优缺点？ 答：二次开发优点：无需从低层设计设计开发；针对用户实际需求，实用性强，效费比高。4

21、.2 采掘或采剥计划1.计算机在露天矿主要应用有几个方面。（10分）答：编制矿山生产计划、露天矿境界的圈定、露天矿设计方面、露天矿生产和建设方面、露天矿技术经济方面2.露天矿采剥计划主要软件介绍。（10分）答：1.MineSched:是矿山长短期进度计划编制软件，适用于露天地下开采的所有类型的矿山。可基于不同的矿上设计软件中形成的块体、网格或多边形模型编制进度计划。2.Mine2-4D:是一套完全自动的地下矿山掘进计划系统，同时通过有效的数据和变化的管理体系来实现成本的降低和业绩的提高。它整合了中长期计划，结合Gantt图表、三维设计和动漫演示，完全实现当前采矿和软件系统的协调一致的界面。3.

22、DIMINE:基于可视化平台，包括露天矿计划编制和地下矿计划编制两个部分。用户只需完成对生产任务进行分解和指定、确定作业流程、确定设备和施工队能力、确定生产目标等简单工作便可以实现生产编制。4.Xpac:是一种能够对开采储量数据进行处理、分析，并能编制采矿进度计划和生产报表的综合程序。4.3三维采矿设计1.三维采矿设计主要有哪些内容？（10分）答：一、开始初步设计。可以在三维模型中很方便地添加各种地下结构。二、输入设计意图并交互微调修改。在采矿设计意图管理器中输入设计意图。三、生成工程施工图。在三维状态下确认设计无误后，利用软件的自动剖切功能生成平面图。2.一个三维井巷设计的软件的大致步骤。（

23、10分）答：比如在设计一个竖井时：只需要输入井筒直径和井口井底坐标即可，设计一条平巷时只需要输入平巷的宽度和高度及平巷的起点及终点坐标即可。然后可以指定该竖井位于某矿体下盘、指定该平巷沿脉布置这样的设计意图，采矿cad软件应该自动根据新的设计意图求的各个矿山体元新的参数并调整矿山体元，技术人员不需要手工计算。4.4 露天矿境界的圈定1.露天矿境界圈定的方法介绍。（10分）答：一、确定露天矿最小底宽。按下面因素确定：1.是境界内的可采矿量最大而剥岩量最小；2.使可采矿量最可靠，通常露天矿底宜置于矿体中间，以避免地质作图误差所造成的影响。3.根据矿石品味分布，使采出矿石质量最高4.根据岩石物理力学

24、性质调整露天矿底位置，使边坡稳固且穿爆方便。二、选取露天矿最终边坡角。2露天矿境界圈定主要软件介绍。（10分）答：1.Whittle:是全球顶尖的露天矿境界优化软件。用该软件输出的结果和报告得到全球各大投资机构的认可，能对矿山长期开采做出战略性规划，有效延长矿山生产年限。2.3DMine:是一款完全本地化的、创新设计的、为国内用户量身打造的三维矿业CAD软件平台。露天采矿设计模块中包含露天矿境界优化、矿区公路设计等功能。3.MineScape:是Mincom公司提供的一个基于三维CAD技术的采矿辅助设计软件系统，它代表采矿CAD软件技术发展的方向和潮流，被全世界公认为目前最优秀的采矿CAD软件

25、。4.DIMINE:是中南大学研制，对露天矿开采境界优化、露天采场设计、采剖顺序优化与计划编制到各种工程图表的快速生成等工作的可视化、数字化和智能化，是各矿业企业进行数字矿山建设的最佳软件平台。5.1通风网络解算1.通风网络解算主要软件介绍。（10分）1.Avwine（风丸）：是由日本九州大学编制，编制的主要计算机语言为V- Basic,它的主要工作原理：利用风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律及已知参数进行模拟解算。 2. Ventsim:是一款优秀的矿山通风模拟软件。具有如下一些特点：真三维可视化环境，操作简单易学；风流动态模拟、对各种关键数据进行着色，结果直观；可非常方便的对风流、压力、

26、通风成本和其他通风相关的主要数据进行建模； 3.通风专家:该系统适用于各类井下开采矿山通风系统优化设计或相关系统设计。软件系统为菜单结构，界面友好，使用简单，程序代码简洁，运算速度极快，不易被病毒攻击。 4.Dimine:是由中南大学开发的矿山集成软件，通风模块可以根据井巷中心线自动生成通风网络解算图，并自动维护网络节点的拓扑关系；采用图形属性编辑实现通风参数的输入和修改； 2.用于通风网络解算的三维立体模型中必不可少的是什么？（10分）一、建立通风系统模型1.绘制通风网图绘制通风网络图一般按以下步骤进行：首先在通风系统图上，沿着风流方向依次对井巷的交汇点上特定的节点编号，作为确定通风网络图上

27、每个节点顺序号的根据。有时可把空气能量相近的、距离较近及阻力很小几个节点合成一个节点，以简化风网图。2.建立数据文件按照所编制程序的要求，填写原始数据表，并输入到计算机外存设备中，形成可供风网解算程序调用的数据文件。二、解算风网在数字电子计算机上，运行所编制的风网解算程序，对风网进行解算，打印出解算结果。三、分析解算结果将得出的解算结果，如重要用风点的风量、重要节点的风压和主要通风机工况等数值填写到风网图上， 以便作进一步分析。5.2地压分析1.地压分析的技术有哪些。（10分）答：地压分析的主要手段有理论求解、模型试验和现场实测。表1主要数值分析方法的比较数值分析方法基本原理求解方式剖分方式适

28、用条件有限元法最小势能原理解方程组全区域划分单元连续介质、大或小变形，不均质材料边界元法Betti互等定理解方程组边界上划分单元均质连续介质、小变形离散元法牛顿运动定理显式差分全区域划分单元不连续介质、大变形，低应力水平有限差分法牛顿运动定理显式差分全区域划分单元连续介质、大变形2.地压分析主要软件介绍。（10分）1.ANSYS程序：是由美国ANSYS公司开发，可在大多数计算机及操作系统中运行，其文件在其所有的产品系列和工作平台上均兼容。ANSYS有专门接口可从其它专业设计软件读入模型，也可利用自身的前处理功能实现快速建模。2.ADINA/ADINAT程序：是由美国麻省理工学院推出的，可以进行

29、线性和非线性静力、动力学分析。使用起来方便、直观、易操作。3.ABAQUS：是当前非线性有限元分析程序中功能最强大的。本身没有前后处理,主要借助于Patran软件。基于高度非线性问题,其理论性较强,专业性较强,要求用户背景知识的起点较高。3、地压分析的主要步骤。（10分）答：主要步骤分三个阶段1.建模 目的是根据矿山资料对要分析的矿山范围建立起计算机类型。2.剖分及求解 目的是剖分及求解应力应变。3.结果分析 目的是对求得的应力分布及位移进行分析。5.3虚拟矿山1.虚拟矿山的意义。（10分）答：1弥补远程教学条件的不足在远程教学中，往往会因为设备，场地教育经费等原因，使得一些应该开设的教学实验

30、无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些不足。学员足不出户便可以获得与真实体验一样的体会，丰富感性认识，加深对教学内容的理解。2避免真实操作或实验带来的各种危险以往对有危险的或人体健康有危害的实验，一般采用电视录像的形式来取代实验，学员无法参与其中获得感性认识。虚拟现实技术则可以免除这些顾虑。在虚拟现实环境中，可以放心的去做各种危险的或危害人体的实验。3彻底打破空间、时间的限制利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制。大到宇宙天体，小至原子粒子，学员都可以进入这些物体的内部进行观察。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学员观察。2.虚拟矿山实验室至少需要什么硬件，该硬件的作用。（10分）答：VR,及时对设计进行修改，避免设计过程出现失误，提高设计