Введение к работе
Актуальность проблемы. В числе задач, направленных на обеспечение нтабельности горно-добывающих предприятий, в том числе угольных іхт, является информатизация технологической подготовки горного юизводства. Актуальность этой задачи определяется тем обстоятель-вом, что шахта относится к сложным системам, информация о которой алогическое строение, свойства массива, напряженное состояние) недо-аточно надежна по своей природе, а функциональные связи процессов и лений трудноформализуемы. В связи с этим возрастает необходимость равления горным производством на основе использования информаци-[ных ресурсов, в частности, в области маркшейдерии и геомеханики. С 91 г. во ВНИМИ осуществлялась разработка автоматизированной си-емы управления горными работами на угольной шахте, в которую вхо-!т программное обеспечение по управлению геомеханическими процес-ми и выбору соответствующих технических решений при сооружении и юходке шахтных стволов, капитальных, подготовительных и очистных іработок и др. Функциональным ядром этой системы является представ-емая в диссертации маркшейдерско-геомеханическая система МАРГИС, іеспечивающая сбор, накопление и обработку информации о природных технологических объектах шахты, трехмерное моделирование и графи-ское представление информации в чертежах маркшейдерской графи-ской документации.
Цель работы. Разработка маркшейдерско-геомеханической системы ідготовки горного производства на угольных шахтах на основе трех-:рной цифровой модели шахтного поля.
Идея исследований. Представление шахтного поля, как совокупности аимосвязанных и взаимовлияющих объектов, динамически изменяются в трехмерном пространстве и времени.
Задачи исследований. Анализ организационной и функциональной структуры маркшейдерской службы.
Анализ потоков маркшейдерской и геомеханической информации. Проектирование базы данных природных и технологических объектов шахтного поля.
Разработка программного обеспечения управления базой данных объектов шахтного поля, моделирования объектов в пространстве и времени, графического отображения объектов в стандартных условных обозначениях.
Методы исследования. Методом данного исследования является си-емный анализ процессов сбора, обработки, трансформации маркшей-рских данных.
Научные положения, выносимые на защиту:
Шахтное поле может быть представлено, как иерархически упорядоченная совокупность физических объектов (капитальные, подготовительные и очистные выработки, целики , геолого-разведочные скважины и т. д.).
В информационном отношении объект шахтного поля - это система структурированных маркшейдерских, геологических, технологических данных.
Пространственное положение и динамическое взаимодействие объектов шахтного поля определяется на основе их математических моделей, включающих геометризацию, преобразования координат и привязку к маркшейдерской опорной и съемочной сети.
Привязка к трехмерной цифровой модели шахтного поля опасных зон природного и техногенного происхождения осуществляется на основе конформных преобразований контуров этих зон и проектирования их на смежные пласты, а построение границ - на базе нормативно-технической документации по предотвращению горных ударов, внезапных выбросов угля и газа, охраны подготовительных и очистных выработок.
Научная новизна работы:
Структура объектно-ориентированной базы данных.
Информационно-математические модели объектов шахтного поля.
Программное обеспечение моделирования объектов шахтного поля.
Система ввода маркшейдерской трехмерной цифровой информации с растровых изображений маркшейдерских планов.
Личный вклад автора состоит в разработке:
Структурированных информационно-математических моделей объектов шахтного поля.
Программного обеспечения системы управления базой данных объектов шахтного поля.
Программного обеспечения системы цифрового и графического моделирования объектов шахтного поля.
Методов преобразования растровых изображений маркшейдерских планов в цифровые модели объектов шахтного поля.
Достоверность и обоснованность результатов исследований. Достоверность подтверждается проверкой соответствия результатов цифрового и графического моделирования на конкретных производственных объектах, подтвержденной актом промышленных испытаний.
Научное значение работы. Создание программно-функционального ядра маркшейдерско-геомеханическои системы информатизации и трехмерного графического моделирования природных и технологических объектов в горном массиве и на земной поверхности при освоении подземного
ространства. Применение современных технологий сбора, хранения и бработки данных для повышения уровня технологической подготовки орного производства.
Практическое значение работы. Разработаны компьютерные технологии: Маркшейдерского обеспечения горных работ на угольных шахтах. Ведения исходных и производных чертежей маркшейдерской графической документации, для производства которых используется единая база данных объектов шахтного поля.
Обработки данных полевых наблюдений и маркшейдерских замеров, расчетов объемов проходки горных выработок и объемов добычи горной массы из очистных и подготовительных забоев. Пополнения маркшейдерских планов по результатам полевых измерений. Ввода информации в базу данных в терминах объектов шахтного поля. Ввода информации в базу данных с растровых копий чертежей маркшейдерской графической документации на основе методов трехмерного моделирования пространственного положения объектов. Создания специализированных чертежей маркшейдерской графической документации (план ликвидации аварий, план вентиляции и др.). Построения опасных зон на планах горных выработок.
Реализация результатов исследований. Программное обеспечение недрено на стадии промышленных испытаний в АО "Гуковоуголь" и спользовано для отображения горно-технической ситуации мульдовой асти Воркутского месторождения.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на ученом со-ете ВНИМИ и его секциях; на XV международной конференции по правлению горным давлением (Голден, Колорадо, США, 13-15 августа
-
г.), на II международном рабочем совещании по проблемам геодина-гической безопасности (ВНИМИ, Санкт-Петербург, Россия, 24-27 июня
-
г.); на II региональном симпозиуме АРСОМ'97 (Москва, Россия, 24-8 августа 1997 г.).
Публикации.
Основные положения диссертации отражены в 6 опубликованных ра-ютах.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содер-<ит 70 страниц, 31 рисунок, 27 таблиц, 33 использованных источника.
Автор выражает признательность к.т.н. О. Г. Быковой за конструк-ивное обсуждение отдельных положений работы, М. В. Нефедову, внесшему большой вклад в разработку программного обеспечения МАРГИС, отрудникам лаборатории системных исследований за поддержку и техни-ескую помощь в работе.
