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计算机技术在采矿工程的应用

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摘要:对计算机技术在采矿工程中的新应用进行详细的研究,旨在为我国采矿行业的发展提供借鉴,进而促进整个行业的发展。

关键词:计算机技术;采矿;数值模拟

矿业在国民生产总值中占有重要的地位,发展也十分迅速,随着各种新技术的使用,矿产的开发与利用也达到新高度,这对社会的需求有很大的缓解作用。但是也带来了一些问题,从企业个体再到社会需求,都对矿业生产的技术安全、生产安全以及效率等有了更高的要求,出现了很多新的技术层面的问题。我国“十二五”规划中,主要针对矿业也就是采矿过程中出现的问题,借助计算机科技,并以此为基础,提出一些解决的有效办法。比如,数值模拟和虚拟现实技术等。计算机技术的应用,能够有效的解决很多采矿工程中面临的问题,并取得很大进步。

1采矿工程中面临的技术层面问题

在采矿工程中,技术层面的问题也更加多样,从矿产资源开采的难度来看,围岩应力的分布对矿产的开采产生很大影响。工程在开挖之后围岩和巷道会出现形变的问题,矿体自身的复杂性,工程对地下状况推断的准确度等问题。从安全层面出发,涉及对环境空间动态进行掌握的程度,工程在作业时实时监控与风险的评估,对灾害的预警以及应急方案决策分析等。在采矿的效率层面,编制出采掘的具体计划,对工作的进度进行掌握,管理放矿和经济指标的分析等也需要重点进行研究。而计算机科技的新应用则是为了有效解决上述问题。

2计算机技术在采矿中的新应用

2.1数值模拟技术

这一技术在采矿中的应用,主要是借助数值的计算分析采矿时岩土工程与围岩的稳定性,并对数据进行整理和收集,建立起理想模型,借助模型的运算,对计算进行整合,并得到具体的问题和结论。使用到的方法有边界元法和有限元法以及加权余量法等。这一技术中常用的软件是ADINA和ANSYA等,这些不同的软件能够借助数值模拟计算开展有限元的分析,在具体进行采矿时,这两个软件主要开展以下环节的工作:a可以借助流体理论测试和分析填充材料的性能,可以积极的推进各种新工艺的应用和发展;b可以开展动力学和热力学方面的分析,对控制热动力对采矿所产生的阻碍有很大的帮助;c数字模拟还可以分析耦合的现象,可以有效、实时的对矿内和矿石的突出以及地下的渗水等进行有效预测。UDEC和FLAC在围岩的稳定性模拟中更加适合,借助弹性理论能够使岩体的破坏和变形等问题得到有效的解决,根据不同岩体的性质进行详细的分析。从宏观的角度出发,主要以微观线弹性和非线性划分的原则为主要依据;从微观的角度出发,假设其单元比较均质,变形与弹性特征比较强,然后考虑到因为存在裂隙和节理,造成微元间接触表现为非连续性。不仅可以为巷道内围岩的控制提供数据,还可以研究地表的沉降以及岩体变化的特性等。数值模拟技术的使用,随着国内科研水平和采矿安全等要求以及计算机科技的发展,在很多地方的采矿中已经十分常见,成为了解决复杂项目工程和地形的重要手段,对采矿工程施工的预算,地质灾害的预警以及描绘应力环境等都有显著作用,所以发展的前景十分可观。

2.2虚拟现实技术

这是一种新兴的学科,以计算机的人工模拟为基础,把多媒体技术的发展和矿山环境等相融合,达到人机交互动态矿山管理的目的。和传统基于CAD制图的二维技术中地质地形与开拓方案,这一技术使用全新立体成像模式,对矿山的规划开展更形象与立体式的建模。这一技术主要对影像色彩、结构和高程等进行数字化形式的处理,根据统一的坐标进行拼接,能够迅速的建立起以真实图像为基础的三维数字模型,借助对2D和3D图像开展的直接操作,使用转换矩阵对图像进行组合与生成。不仅能够使时效性得到满足,生成的场景和现实情况很接近,使用3D动态方式进行呈现。还可以先使用CAD组成图像,然后再导入,把平面化图像转变成立体化图像。VR技术能够有效避免生产或者在建井时可能出现的透水与塌方等情况,进而避免出现经济方面的损失以及人员的伤亡,还可以对出现的事故进行预测,并对成因进行分析,因为图像比较直观,能够有效、快速的使用三维图像对可能出现的安全情况进行假设,从多个角度分析、观测问题,对风险进行评估,实现安全化管理。此外,可以借助虚拟现实技术,真实的描绘出地貌地形与巷道的布置,并展开生产模拟,对地质环境、经济与技术等进行全面考虑,选择最佳方案,进而实现系统化生产以及优化设计的目标。

2.3GIS信息监管系统

GIS是根据地理信息集成原理,与计算机技术、网络科技以及空间技术等相结合,对整个采矿生产过程开展实时监控,进而实现为矿山空间信息的分析和决策等提供支持与参考。这一系统也是基于计算机科技,信息的采集主要借助遥感、测量和摄影测量等技术,还引入了GPS系统,和矿山资源的特征以及空间相结合,对采矿环节进行实时监控,及时为决策管理提供精确的系统运行和空间数据。GIS信息监管系统的实现需要充足的矿山信息数据,数据的来源一般是各种地形地质图、网络图等,还有很多技术报告与实测数据的汇总,组建主要借助已经存在的GIS软件,以此为基础在进行开发与分析。此外,把空间分析和应用的模型引进矿山的模拟,然后把得到的数据输进GIS系统,进而对数据进行综合、高效的管理,并建立起系统的监督和管理体系。这一系统运行主要是地面通信总站在GIS系统的基础上,借助数据传输终端与巷道中铺设的信息设备,对井下监测点和智能终端传感器定时开展信息的采集和巡检数据,并把井下的人员和车辆分布以及地下的湿度和温度等数据具体显示在客户端中,借助互联网传输到主管服务器中,进而在地面就能够对井下的挖掘情况与环境变化等进行监控,借助这种监督和管理方式,使矿山高效、安全生产的目的得以实现。

2.4计算机采掘与规划

这一技术主要是借助现代化计算机科技,根据矿山中实际作业和生产的需求,建立起数字化模型展开分析,并对采矿开采的进度进行有效的规划。采掘规划是对各种矿山作业生产进行指导的依据,以前的规划缺乏科学性和系统性,更多的按照以前经验进行调配,没有对实际生产情况进行分析,生产的效率比较低,引入数学模型,就可以使规划在应用时更加灵活。计算机科技的使用使复杂计算和数据处理变得很简单,建模也能够使规划的结果更直观、清晰,建模时也需要满足一些原则,比如集中生产的原则,生产能力的约束,地质条件的约束以及采掘设备机械的约束等。经过不断发展,计算机采掘规划的方法如下:a使用单目标线性规划理论,借助动态规划理论分析,计算机进行具体的计算和操作,进而得到最优解;b借助逼近理论展开计算机模拟和编制;c借助ES技术和模糊数学理论进行建模,不仅能够得出采掘规划,还可以尽可能优化计算机运算的能力。总之,这一技术的发展有利于提升规划生产的科学性,强化编制计划系统的实用性,以便随时可以对计划和生产进行调整,使很多问题及时得到解决,对矿山的长期生产更加有效,极大的提升生产的效率,符合长远利益的发展。

2.5动态数据库统计

矿山的数据库涉及工程的设计和地质情况等方面,对实时监测得出的数据进行整合,并对采矿环境与现场的状况及时进行分析。矿山在生产时的数据具有广泛的分类,从其表现形式来看,可以分为图形、表格与文档,数据的处理量很大。使用数据库系统,就是把项目内不同实体的属性,按照取值的方式和来源进行分类,得到一系列的数据模式,借助数字化的建模方式,对全部数据的属性进行归类,找出它们之间的联系,并存入数据库内,实现集成信息的目的,借助有机联系的方式,还可以直接在分析、检索和查询中使用。

3结语

计算机技术在采矿工程中的新应用具有重要的意义,发展前景十分广阔,需要引起人们的关注。不断对其应用进行改进与创新,切实发挥出计算机技术的作用,提升采矿的工作效率,促进整个行业的发展。

参考文献:

[1]郭忠林,高如高.计算机技术在采矿工程中的新应用[J].云南冶金,2012,41(5):13-16.

[2]李文军,周杨,张云峰.浅析计算机技术在采矿工程中的应用[J].中国科技纵横,2014(20):36-37.

[3]赵永安.浅议计算机技术在采矿工程中的应用[J].工业控制计算机,2014,27(4):161-162.

[4]唐维凯.浅谈计算机模拟技术及其在采矿中的应用[J].黑龙江科技信息,2013(6):100.

[5]郑欢欢.计算机自动绘制技术在采矿工程制图中的应用[J].数字技术与应用,2015(9):52.

作者:张静 单位:陕西国际商贸学院

计算机技术在采矿工程的应用责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次