计算机技术在矿业中的应用

1、计算机技术在矿业中的应用简述摘 要数字化矿山已成为未来矿业发展的主要方向之一，虚拟现实技术、专家系统、生产信息化管理系统等计算机应用技术在矿业中得到广泛 发展 。本文简要介绍了澳大利亚、美国和南非等计算机软件公司开发的有关矿业方面的六种软件。关键词：计算机技术矿业应用AbstractDigital mining has become the one of the main direction of future development of mining industry, the compu ter application technology such as Virtual reality

2、 technology, Expert systems, Production information management systems and so on, which has been widely developed in the mining industry. This article briefly describes the computersoftware company in Australia, the United States and South Africa to develop the the six software for the mining indust

3、ry.Key words: Computer technology， Mining， Application由于微型计算的快速发展，图形处理与现实功能技术的成熟，计算机现广泛的应用与矿业工作领域，具体可分为：虚拟现实技术在矿业中的应用、专家系统在矿业中的应用、生产系统信息化管理系统在矿业中的应用等等。本论文从这三个方面简述计算机在矿业中的应用情况和未来应用前景。虚拟现实技术在矿业中的应用虚拟 现实 ， 英 文 全称 为 Virtual Reality (VR) ， 是 一 门涉 及 计算机、传感与测量、仿真、微电子等技术的综合集成技术。在矿业领域中，由于新技术、新设备的不断引入，刺激了生产力的

4、发展，增加了矿业对于安全高效、自动化的需求，对生产环境、安全救灾的虚拟己被提上了议程，同时，煤矿职工的安全培训模式也急需改进， VR 技术将是解决这些问题的有效手段。虚拟现实系统一般主要包括三维模型的建立、三维模型的渲染、系统的动画设计、系统的漫游控制及界面和菜单的设计。目前国外比较成熟的虚拟应用系统有英国诺丁汉大学AIMS 研究中心开发的基于真三维的可以从全方位的观察设备的运转情况及系统运行状况的SAFE-VR 系统；美国宾西法尼亚大学开发的VR 矿工培训系统，可以检测顶板支护是否合理，查看工作面设备是否正确放置，应该采取哪些措施，应用该系统可以培训矿工的安全意识。德国DMT 大学开发的矿井

5、决策模拟系统STMBERG，是采矿专业学生的训练软件。该软件可以在虚拟现实环境中提供地质、开采设计、工作面状况、工人、市场等方面的简化条件，学生可以进行管理和决策。南非采矿与冶金学院利用虚拟现实技术开发的基于PC 机的危险识别训练模拟器，可以训练矿工对井下环境的危险识别。国内比较成熟的虚拟应用系统有中国矿业大学针对露天矿的规划研究建立了露天矿三维模型和生态重建模拟系统；中国科技大学将虚拟现实技术应用于安全工程中，建立了大空间建筑火灾虚拟现实系统，模拟了大型建筑物发生火灾时的情形；中国矿业大学利用VR技术通过对煤矿井下生产系统可控可视化的研究，模拟了井下的生产系统。专家系统在矿业中的应用专家系统

6、是人工智能中的一个重要的应用领域，它实现了人工智能从理论研究走向实际应用，从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破。专家系统具有以下特征：专家系统解决实际问题时不受周围环境的影响，能够高效率、准确、周到、迅速和不知疲倦地进行工作；专家系统能汇集多领域专家的知识和经验以及他们协作解决重大问题的能力，可以使专家的专长不受时间和空间的限制，使各领域专家的专业知识和经验得到总结和精炼，促进各领域的发展，广泛有力地传播专家的知识、经验和能力；军事专家系统的水平是一个国家国防现代化的重要标志之一；研究专家系统能够促进整个科学技术的发展，对人工智能的各个领域的发展起了很大的促进作用，并将对科技、经济、国

7、防、教育、社会和人民生活产生极其深远的影响。具有巨大的经济效益和社会效益。近十多年来，专家系统获得迅速发展，应用领域越来越广，解决实际问题的能力越来越大，国内外开发出来一大批应用与矿业领域的专家决策系统。基于煤矿安全的有安全监控专家系统研究，采掘工作面技术安全措施自动编制专家系统研究，基于专家系统的煤与瓦斯突出区域预测研究，煤与瓦斯突出预测专家系统研究。基于矿上机械方面的有提升机故障诊断专家系统研究，综采设备配套专家系统研究，工作面液压支架选择专家系统研究。基于矿山压力方向的有煤矿回采巷道支护设计专家系统研究，综放面顶板控制设计专家系统研究，采场顶板控制专家系统研究，工作面压力监测专家系统研究

8、。基于采煤方法方向的有采煤方法选择与配套设备选型专家系统研究，采煤方法选择与配套设备选型专家系统研究，工作面开采工艺方式选择专家系统研究，基于分层采矿方法选择专家系统研究等等。生产信息化系统在矿业中的应用煤炭行业要走新型工业化道路，实现行业的跨越式发展，就应该广泛应用先进适用的信息技术，通过现代化的管理手段提升管理水平和生产效率。信息化管理的目的是为了提高管理的效率，管理的重要内容是要做出相应的“决策”，管理的信息化为管理者的决策提供支持，提高管理决策的科学性、时效性和适应性。生产信息化管理具有以下功能：对煤矿生产的掘进地点、回采工作面、掘进队、回采队等各种基础信息进行管理，有利于企业对自身资

9、源进行合理利用；方便煤矿生产企业制定年度、季度、和月度生产计划，提供各部门共享计划报表，方便对生产计划进行打印、上传以及对各种计划进行汇总分析，为管理层提供决策依据；实现生产过程的标准化，制定合理的生产计划，为设备，人力，资金等资源配置和作业调度做准备；为生产过程的安全监测、评估、预测和管理，实现成本管理的实时控制，实现成本准确和及时预算；在实现对生产过程中所需工序进行标准化后，对于某一具体的工作地点，只需根据其特殊的地质条件完成标准工序的具体化，即增加特殊的相关信息，就可以实现某一特定工作场所的工序的标准化，因而可以快速地完成相关作业规程制定的工作，提高工作质量和效率。能对瓦斯、通风、防尘、

10、隐患排查等资料进行快速录入、分类、查询、统计、分析。但是由于煤矿生产活动涉及的工序繁多、随机性太强，导致管理系统过于复杂，另外目前适用于井下环境标准的以太网及计算机设备尚未进入实用阶段，限制了工序流转的实时性使生产管理系统的广泛推广存在一定困难。计算机软件在矿业中的应用1） MINESCAPE矿 山计 划 系 统具有 15 年 为 矿业 服务 历 史 的澳 大 利亚 明 科 姆 (Mincom) 公司 为 矿 业公司提供的服务十分全面从单一的专用软件到全面设施的管理软件 。MINESCAPE是 一 种 以 uNIx 工 作 站为 基 础 的模 块 化 软 件 系 统 它 包括矿山现场全部技术信

11、息管理，从钻孔数据采集太大降低。当工艺系统的负荷变化时，平滑地改变输送机的速度可以以较低的单位耗电量运输必要的矿岩量。故而，由不可调速电力拖动(输送机和破碎机的主传动装置使用绕线式异步电动机)转变到可调速电力拖动(异步机一整流器串级调速等)的措施是适当的。胶带输送机多电动机电力拖动装置中各异步电动机负载的问题是当前一项迫切的问题，胶带输送机经常有几台电动机同时工作在空载状态或在轻负荷下运行。在这种工作状态下，各电动机消耗约70 的无功电能。为了改善由功率相同的几台同型号电动机组成的多电动机拖动装置电动机的负荷状态，在重载输送机起动时，使用全部拖动装置，而 在负 载 减轻 时 t 最 好切 除其

12、 中的 一 部 分，同时 接入 电动 机的 最 合理数量可由参考文献所介绍的方法来确定。为实现这项措施必须在拖动装置的所有电动机上安装断路器。采用破碎机一胶带辖送机自动控制系统，能够保证最有效的和有节奏的工作状态，并减少停机和降低耗电量。2）轮胎和车辆跟踪系统美国 固特 异 (Goodyear) 公 司宣 称 它设 计 了 一种 据信 是首 剖 的计 算机软件程序，它将轮胎和车辆特性联系起来，并将它们使用的结果联系起来，以优化轮胎作业指标为目标。管理人员使用这种系统，可对车队的轮胎进行抽样，将轮胎与车辆的参数进行对比，确定特定条件下应用什么轮胎最佳。该系统并不想跟踪车队中的每一个轮胎，因为那样

13、做对于大多数车队来讲太昂贵和太费时问，但是程序可对10、20、30或100辆汽车抽样 。可 以结合车辆的结构形式、功率大小以及汽车的操作维修条件等影响因素来对比某些数据，如轮胎位置、充气压力和胎面磨损式样等。而且可用图来表示趋势，反映轮胎与车辆的最佳组合，使轮胎作业指标最佳。改善轮胎作业指标可提高轮胎的原始寿命。这样，使外胎保养得更好，从而可以胎面翻新，延长服务期。固特异公司的现场销售人员受过应用该系统的训练，该系统使用 IBM 兼容的PC机，约100美元即可买到这种程序。这种程序放在88 9ram (3.5英 寸 ) 或 133 35mm (5.25英 寸 ) 的 软盘 上 。 可 以 从

14、固特异公司设在各地的销售办事处或公司总部买到。爆破软件美国精确 爆破 服 务公 司 (Precision Bting Services)1994年 出 版了 它 的 爆破软件的新产品样本它包含20种用于爆破设计和振动控制的程序。这些 软件 中 包括 有 Blasting Plan Desig ner(爆破 设计 设计 者 )程序，这个程序可帮助用户快速而容易地作出包括图形在内的专业爆破设计。该程序把输入信息按易于理解的逻辑进行排列。报告可用点阵式或激光喷墨式打印机打印出来。还包括有输入数字信息以及爆破布置图和炮孔的垂直横断面图。该程序根据起始表面及炮孔延迟时间， 自动计算起爆时间。报告中包括全

15、部按起爆顺序分类的起爆时问数据。屏幕辅助可使用户便于使用该程序，甚至对于那些刚刚开始使用计算机解决爆破作业的人员，也是如此。4） Teehbas 勘 探地 质 程 序Teehbase 是 矿山 软件 公 司 (MINEsoItLtd) 开 发的 一 种 关系 数 据库软件程序包。程序包经过优化，适用于勘探地质工作者使用的各种数据。数 据库结构适用于1、2、25和3维数据，以及圈定矿产和地质界限的多边形数据和众多的地质信息系统的应用。程序包包含一些工具软件，用于数据的处理、修改、建模和图形显示。因此，对于整个勘探地质区域内的数据组织和分析的帮助至为重大。数据可由 dBASE、 Lotus 1-2

16、 3棋盘 式平 衡 表 程序 直 接输 入 或 由 ASC 1 码 文件 直接 装 入 Techbase 数 据 库 中 。 同 样， 图形 数据 也可 直 接以 dxf 格式输出，用于对话或CAD编辑。应用范目包括绘图 地球化学、地球 物理 和 资源 评价 。 Techbase 可 有 效地 管理 复 杂 的钻 孔 数据 ，包 括钻孔孔口信息、孔内样品分析信息、岩性和蚀变、组分数据及其它数据。地质和土壤信息可用不同颜色和图例进行显示。辅助功能中还 有详 细 的测 井记 录分 析 和 地表 立 标杆 等 功 能 Techbase 可 使 用户迅速而容易地计算体积和初步储量，还配备有大量的建模和

17、计算技术 。（5）计算机辅助流量分析FlowTEK 程 序是 PC机 应用 的 专用 软 件 包 。 它是 明 特克 (Mintek) 公司开发的软件，有助于开发和应用自动分析技术，现在已转让给其它研究部门。传统的已被确认的湿化学分析法，如滴定法、光谱分析法和电化学法等，在流态分析技术的帮助下，越来越多地实现了自动化。这些新技术的全部潜在用途，包括注流分析和顺序注入分析，只能靠计 算机 数 据采 集和 设备 控 制 来实 现 。 FlowTEK 软件 具 有 足 够 的灵 活性，可用于研究和方法开发，也可用于实验室和生产过程中的分析作 业。6） 层 析 x 射 线 摄 法用改 进的 层 析 x

18、 射线 摄 法进 行地 表下 岩体 摄 影地 球 物 理层 析 x 射 线摄影法是使用地震波或无线电波对岩体结构进行摄影的一种方法，和 x 射 线 扫描 人 体 组织 的 方法 一样 。这种方法在采矿工业中已发现多种用途，包括岩性和岩体结构特性分析、裂隙探测和水流监测、空洞探测、以及应力状态和矿山结构的完整性评价。有两 个重 要 问题 限制 地 球 物理 层 析 x 射线 技 术像 医 学 上应 用的 层析 x 射 线 技术 那 样 获得 巨 大的 成功 。第 一 个 问题 就 是 波能 射源 和波 能接收机的位置受到限制：理想的解决办法只有在被摄区域完全被波源和接收机所包围的情况下才能得到；

19、第二个重要问题是需要对射线进行仔细跟踪。先前已有的软件产生阴影区，造成数据漏失。美国 矿山 局 开发 了一 种新 的 软 件 用 于 PC机层 析 x 射 线摄 影 处 理 它 在射线跟踪和非单一性两大问题上取得进展。这种新的MIGRATOM 程序 ( 移 动 式 波前 层 析 x 射线 摄 影 技术 ) 模 拟 连续 的 波前 传 播 而 不 是 跟踪各个射线的路径可 避免出现阴影区问题另外 MIGRATOM程序把模糊逻辑概念结合到约束条件中，可减少非单一性问题。美国矿山局已把MIGRATOM程序用于各种矿业应用中包括探测地下废弃巷道、评价矿柱中的应力分布和评价就地溶浸采矿前各种裂隙的特点。

20、结 论目前，计算机在矿业中的应用取得了很大的进步，初步实现了矿山的数字化，在矿业日常生产管理中，计算机的广大应用，大大提高了生产效率，经济效益得到了明显的提高。但目前计算机在矿业中的应用程度还偏低，系统化不足。未来计算机在矿业中的应用一方面要大力发展专家决策系统，为在日常生产中矿业技术科学的应提供一个智能平台。另外三维显示技术、生产信息化系统的发展必为矿业领域安全、高效生产带来质的飞 跃。参考文献：张金山等.专家系统与开发工具M. 北京：中国矿业大学出版社 ， 1994,12.张金山.计算机技术在采矿工业中的应用现状与展望M.北京：中国矿业大学出版社，1997,7.出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗