采礦工程中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，研究計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用是大勢所趨。文章首先闡述計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中應(yīng)用的目的和意義，接著分析當(dāng)前采礦工程存在的問題，最后研究計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；采礦工程；應(yīng)用

1研究目的和意義

目前計(jì)算機(jī)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究都取得了顯著的成效，因此，加快研究計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用已刻不容緩，它不僅能夠保障礦產(chǎn)企業(yè)的安全生產(chǎn)，而且可以有效提升企業(yè)的工作效率以及經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)采礦行業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過多年的發(fā)展，采礦業(yè)已經(jīng)在世界多國的工業(yè)化進(jìn)程中起到重要的作用。同樣地，作為我國的重點(diǎn)工程產(chǎn)業(yè)，礦產(chǎn)資源開發(fā)的難度在極大程度上由礦山環(huán)境與地形的復(fù)雜性所決定。因此，為保證采礦工程的順利進(jìn)行，采礦企業(yè)需要實(shí)時(shí)地對(duì)采礦環(huán)境進(jìn)行全方位的監(jiān)測，以期尋找最好的開礦位置。在某些礦山缺少便利的運(yùn)輸路徑的情況下，還需要找尋施工團(tuán)隊(duì)來開辟運(yùn)輸?shù)缆?，這些難免都消耗了極大的人力、物力和財(cái)力[1]。俗話說，千條萬條，安全生產(chǎn)第一條。采礦的安全性保障是采礦企業(yè)最先需要重視的問題，所以，采礦企業(yè)要有完善的監(jiān)測機(jī)制，對(duì)開采過程進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控，以便全面保證礦山開采的安全性。綜合當(dāng)前時(shí)代大背景來看，為使上述工作順利開展與實(shí)現(xiàn)，都需要計(jì)算機(jī)提供技術(shù)支持。

2國內(nèi)采礦工程存在的問題

中國采礦業(yè)發(fā)展至今已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)的歷史，其理論研究與生產(chǎn)應(yīng)用已自成體系，擁有著獨(dú)自的發(fā)展特色。然而值得思考的是，我國礦山大多處于地形與地勢復(fù)雜的地帶，無論是從時(shí)間上還是從空間上來考慮，礦產(chǎn)資源開發(fā)都面臨著諸多問題。首先，從效益方面來分析，投資力度大、見效時(shí)間慢在很大程度上制約著國家采礦業(yè)的發(fā)展。投資的目的是為了增加財(cái)產(chǎn)或保護(hù)現(xiàn)有利益，但由于采礦行業(yè)的特殊性，投資人短時(shí)間內(nèi)無法看到收益，因此采礦業(yè)的發(fā)展也就較為緩慢。其次，從空間方面來分析，前面提到過，我國地形與地勢較為復(fù)雜，采礦過程中需要對(duì)周圍空間的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)化的監(jiān)控與分析[2]。同時(shí)，在后續(xù)過程中，礦產(chǎn)資源的運(yùn)輸也因地形的復(fù)雜等原因面臨著一些問題。再者，從時(shí)間方面來分析，時(shí)間和空間是相互關(guān)聯(lián)的，不存在獨(dú)立的時(shí)間和獨(dú)立的空間，因此，采礦過程中空間帶來的問題必將影響時(shí)間。由于開采地帶地形的復(fù)雜以及環(huán)境的惡劣等影響，開采的時(shí)間也相應(yīng)增加。最后，從技術(shù)方面來分析，技術(shù)裝備落后、技術(shù)含量低等因素影響著開采時(shí)間，不利于礦產(chǎn)資源產(chǎn)量的提高。同樣，這也會(huì)阻礙采礦業(yè)的發(fā)展。

3計(jì)算機(jī)技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用

前面提到，由于采礦業(yè)投資大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、自動(dòng)化水平低、投資大見效慢等問題，采礦工程業(yè)發(fā)展面臨停滯不前的局面。為解決上述問題，在當(dāng)前固有的采礦理論學(xué)習(xí)和研究過程中亟需引入新技術(shù)，以期礦產(chǎn)資源開發(fā)過程向精密化、自動(dòng)化、一體化等方向發(fā)展。

3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

作為現(xiàn)階段新興的學(xué)科，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)關(guān)注度高的熱點(diǎn)計(jì)算機(jī)技術(shù)。該技術(shù)以計(jì)算機(jī)人工模擬為前提，同時(shí)結(jié)合多媒體科技與礦山環(huán)境，進(jìn)而形成動(dòng)態(tài)的人機(jī)交互管理環(huán)境。前面提出過，礦山地形復(fù)雜，開采過程充滿諸多不穩(wěn)定因素，在很大程度上影響著工作人員的安全，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因其能夠真實(shí)地結(jié)合礦山的開采環(huán)境，有效監(jiān)控出采礦前方過程可能出現(xiàn)的不安全因素，以便采礦企業(yè)能夠及時(shí)采取預(yù)防措施，因此極大地提高了采礦的安全性。那該技術(shù)是怎樣應(yīng)用到采礦過程中并工作的呢？其核心就在于對(duì)礦山規(guī)劃進(jìn)行建模。在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)以統(tǒng)一的坐標(biāo)為基本，通過對(duì)影像色彩、結(jié)構(gòu)和高程等進(jìn)行數(shù)字化處理與拼接，進(jìn)而在短時(shí)間內(nèi)建立以真實(shí)影像為基礎(chǔ)的GIS數(shù)字三維模型。該技術(shù)還能對(duì)二維和三維圖像直接進(jìn)行操作，也能借助轉(zhuǎn)換矩陣生成相應(yīng)圖像，這種方式生成的圖像極具時(shí)效性、真實(shí)性與立體性[3]。在如今礦產(chǎn)開發(fā)環(huán)境復(fù)雜多變的情況下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值不容忽視，它除了能夠有效預(yù)防在礦井開采過程中可能遇到的塌方等事故外，還能夠?qū)σ寻l(fā)生的事故進(jìn)行原因分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目標(biāo)。

3.2GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用

作為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的衍生物，GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以地理信息集成原理為依據(jù)，兼具遙感技術(shù)與GPS系統(tǒng)的雙面特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整體采礦工作的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。在該系統(tǒng)的建立過程中，最重要的是礦山數(shù)據(jù)，其主要來源是不同類型的地質(zhì)圖或技術(shù)報(bào)告等。同時(shí)系統(tǒng)的組建離不開GIS軟件的幫助，通過將應(yīng)用模型、空間分析引入礦山模擬中，將模擬獲得的數(shù)據(jù)輸入到GIS系統(tǒng)中，至此初步實(shí)現(xiàn)GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)的建立[4]。那么該系統(tǒng)是怎樣在采礦過程中運(yùn)行的呢？這都要依靠系統(tǒng)軟件的支持，將地面通信總站作為主體，通過數(shù)據(jù)傳輸通道以及巷道中間鋪設(shè)的通訊設(shè)備，對(duì)礦井下智能終端傳感器和固定監(jiān)測點(diǎn)檢測到的信息進(jìn)行采集，將礦井下工作的車輛與人員分布、地下周圍環(huán)境的溫度和濕度等信息以數(shù)據(jù)的形式顯示在客戶端上，依托互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)街鞣?wù)器上，最終實(shí)現(xiàn)在地面實(shí)時(shí)監(jiān)控井下作業(yè)情況，保障了采礦的安全性、高效性。在信息化時(shí)代的今天，GIS信息監(jiān)管系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)勢在采礦過程中占據(jù)重要地位，對(duì)采礦工程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為礦產(chǎn)工作的決策、分析提供支持。

3.3數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用

顧名思義，數(shù)值模擬技術(shù)主要對(duì)數(shù)值進(jìn)行操作，進(jìn)而模擬出理想化模型進(jìn)行分析。該技術(shù)的應(yīng)用過程并不復(fù)雜，整體可分為三步，首先應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方式對(duì)采礦過程中的巖石穩(wěn)定性進(jìn)行分析，然后收集與整理得到的數(shù)據(jù)建立理想化模型，最后對(duì)模型進(jìn)行理論運(yùn)行與整合計(jì)算得到詳細(xì)的問題結(jié)論。在這個(gè)過程中，使用到的數(shù)值計(jì)算方式為有限元分析和邊界元分析等數(shù)學(xué)方法。同樣地，作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的衍生物，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)還是要借助類似ADINA以及ANSYA這樣的數(shù)值模擬軟件，對(duì)數(shù)值進(jìn)行分析以便得到礦井下的實(shí)際作業(yè)狀況[5]。隨著國家工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，加快數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用將使采礦工程行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入嶄新的階段。正如上面所提，此項(xiàng)技術(shù)能夠利用數(shù)據(jù)分析采礦過程的條件狀況、預(yù)測采礦地質(zhì)發(fā)生災(zāi)害的可能性以及預(yù)測采礦成本等，因此具有廣闊的發(fā)展空間和良好的發(fā)展前景。

4結(jié)語

綜上所述，盡管我國采礦行業(yè)的發(fā)展歷史征程已久，但采礦技術(shù)仍有較大的進(jìn)步空間，采礦行業(yè)的信息化水平還有待提高。在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速進(jìn)步的時(shí)代背景下，我國采礦工程行業(yè)已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，采礦工程的穩(wěn)定性和安全性也得到顯著的提高。俗話說，安全大于天，隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，采礦工程對(duì)人員安全保障也提出更高的要求。采礦的安全性需要采礦企業(yè)對(duì)礦山環(huán)境和開采過程進(jìn)行全方位的監(jiān)控來進(jìn)行保障，而這些都需要先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的幫助與支持，只有這樣才能促進(jìn)整個(gè)采礦行業(yè)的高效與可持續(xù)發(fā)展。

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作者：魏忠孝 丁晗 單位：鶴壁汽車工程職業(yè)學(xué)院