基于组件GIS的煤矿安全开采决策支持系统设计

1、一矿业研究与开发第卷第期，年月基于组件的煤矿安全开采决策支持系统设计许守东，赵晓东，卢国志（大连大学中日地层环境科学研究中心，辽宁大连市；山东科技大学资源与环境工程学院，山东青岛市）摘要：针对目前煤矿开采设计和生产靠简单统计经验决策条例管理的现状，提出了基于组件式的煤矿安全开采决策支持系统开发模型。该系统在以岩层运动为中心的实用矿山压力决策理论基础上。利用与工程模型耦舍的方法，根据现场实测数据和井下动态实时信息建立了不同地质条件下的组件式专家模型库，并给出了初步的系统开发模型实例。关键词：数字矿山；工程模型；组件式中图分类号：，啪文献标识码：文章编号：（）咖伽疵耻蚰如施“幽昭，砒砒增，铂如（嘶

2、枷，卸，豫；粕百，卸，）阳：，训王，），：，舀，煤矿安全开采决策支持系统构建鉴于煤矿地质和开采技术条件复杂多变，作业环境恶劣，安全管理要求等级高，煤矿安全研究对象类型多，开采过程动态变化，影响范围广，大多数煤矿技术和管理水平低，人员素质参差不齐的现状，决定了煤矿安全开采决策支持系统除具有一般决策支持系统功能模块以外，还需具备如下特征：（）分布式实时系统；（）理论模型应因地制宜，建立与不同地质条件吻合的专家模型库，以组件形式发布，供用户选择；（）开发方法复杂，可借助与工程模型的耦合系统方法加以实现，即组件式功能模块与工程分析模块耦合集成。系统的体系结构如图所示。固甜央策者、寐决策者数据集成处理分

3、析韶鍪铡件模型叫专菇瑟一般底层库聂磊磊函网亡兀码观测设备预冒摄口观测设备图系统体系结构分布式实时系统及空间数据库矿山数字化积累的地质成果包括钻孔、地球物理勘探、数码航测、多维数字地震勘探等，根据这些成果可建立起矿山基础信息数据库及空间数据库。目前分布式实时系统已趋于成熟，本系统加以借鉴。数据传输方面依赖于网络技术，随着以太网、和交换技术的逐步成熟，大大解决了空间数据和海量多媒体数据传输的带宽和延迟问题。本系统重点收稿日期：一一基金项目：国家科技支撑计划课题（）作者简介：许守东（一），男，山东济宁人，硕士研究生，主要研究方向为煤矿信息安全，：驴。许守东，等：基于组件的煤矿安全开采决策支持系统设计

4、解决的问题是系统对数据精度要求高，采集时间密度大，而且数据类型繁多且格式也不一致，对不同观测仪器实时数据定义标准，实施数据转换，预留扩充接口；同时由于系统研究的是煤层采掘过程中整个工作面的运行情况，范围集中且随时变动，观测仪器易损坏，搬迁频繁，增大了系统开发难度。系统组件采掘工作面是在地质条件复杂多变的条件下推进的，岩层运动与促使其运动的矿山压力不断变化，这要求借助先进有效的观测手段及设备仪器为系统采集数据，并传送到井上，使决策者及时发现异常，及时监控井下人员作业。更重要的是对这些信息处理后，能为专家模型库提供必要参数校正，相关参数有采高、应力集中系数、巷道应力影响分布范围、内外应力场范围等。

5、系统包括图右侧所示的模块。建立相应的组件后，以动态链接库的形式嵌入到平台中。井下采集的观测数据经加工后存储在空间数据库中，结合强大的空间分析功能提供给用户一个更加完善的专业煤矿地理信息系统。图给出了基于宋振骐院士的实用矿山压力理论构建的利用临近钻孔、地质资料、岩层相关力学参数及相关力学模型计算得出的随煤矿采场工作面开采支架的支护工作状况、上覆岩层的运动以及应力分布组件库结构。系统参数韧始化及修改磊萧模型库组件图专家组件模型库隧蛳眦眦出：实现钻孔点数据及祥细信息柱状图的维护：计算支架实际支撑力支架工作状态、支架支护强度、支护密度：采场支承压力是否存在内应力场，若有迸一步计算出内应力场的范围；推断

6、直接顶板和老顶板的运动参数：根据采场的地质条件和生产条件，推断采场需要控制的岩层范围（直接顶和老顶），并以可视化的形式显示岩层运动垮落情况同时提供相关报告。一一；觚系统实现图下的系统组件调用关系本系统空间数据相关模型均是在下基于二次开发的。系统从功能模块上分为采前地理信息空间构模子系统、采动地理信息空间构模子系统和决策支持子系统个模块。系统可视化基本数据来源于开采工作面最近的地质资料，包括钻孔、水文、断层等，能给出钻孔柱状图、采动前的二维及三维可视化信息。此模型理论基础为宋振骐院士的传递岩梁理论，借助相关力学机制，计算出包括直接顶、老顶垮落步距、垮落拱和内外应力场以及事故源预警在内的各种决策信

7、息，并给出实时预测报告。系统中顶板控制设计决策的主要内容包括：以需控制的顶板范围和支承条件为核心的“结构力学模型”的建立和相关参数的确定；采场支架阻抗能力与需控顶板位置状态（位态）间的关系，安全控制准则及相关力学保证条件的确定。提供给决策者的信息包括支架实际支撑能力、支架工作状态、支架支护强度和支护密度等工作面支架支护参数。参考文献：刘丹，郑坤，彭黎辉组件技术在系统中的应用与研究地球科学一中国地质大学学报，（）：赵晓东，宋振骐，兰柏超与工程模型耦合应用模式研究计算机应用技术，。（）：赵晓东，宋振骐开采沉陷预测的面元栅格数字化模型及其应用煤炭学报，（）宋振骐，蒋金泉，蒋宇静实用矿山压力控制北京：

8、中国矿业大学出版社，：一盛 基于组件GIS的煤矿安全开采决策支持系统设计作者：许守东， 赵晓东， 卢国志， Xu Shoudong， Zhao Xiaodong， Lu Guozhi作者单位：许守东,赵晓东,Xu Shoudong,Zhao Xiaodong(大连大学,中日地层环境科学研究中心,辽宁,大连市,116622， 卢国志,Lu Guozhi(山东科技大学,资源与环境工程学院,山东,青岛市,266510刊名：矿业研究与开发 英文刊名：MINING RESEARCH AND DEVELOPMENT年，卷(期：2008,28(4参考文献(4条1. 宋振骐;蒋金泉;蒋宇静 实用矿山压力控制 19882. 赵晓东;宋振骐 开采沉陷预测的GIS 面元栅格数字化模型及其应用期