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科學技術論文

綜合工程圖文件在煤礦技術管理中的研究及應用

時間:2020年09月07日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

摘 要: 為解決煤礦技術管理和決策過程中需參考的工程數據位于不同的圖紙文件、 不便于 綜合分析或同一圖紙文件中包含大量無關數據影響其提取的難題, 利用 CAD 分圖層繪制技術,將 不同的工程要素(數據)繪制于不同圖層、形成綜合工程圖文件,通過調用文件中

  摘 要: 為解決煤礦技術管理和決策過程中需參考的工程數據位于不同的圖紙文件、 不便于 綜合分析或同一圖紙文件中包含大量無關數據影響其提取的難題, 利用 CAD 分圖層繪制技術,將 不同的工程要素(數據)繪制于不同圖層、形成綜合工程圖文件,通過調用文件中所需圖層形成工程 圖,為生產技術管理和快速決策提供了依據。

  關鍵詞: 綜合工程圖文件; 圖層; 技術管理; 快速決策

煤礦安全管理

  0 引言

  工程圖紙是煤礦安全生產最基礎的保障,《煤礦 安全規程》(2016 版)第十四條明確規定井工煤礦必 須填繪反映實際情況的 11 種圖紙。 不同工程圖紙 提供了礦井不同的工程信息,為某一專業的管理提 供了決策依據。 但煤礦生產技術管理是一項系統工 程,特別是對于開采煤層較多、地質水文條件和生產 系統比較復雜的礦井,往往進行決策時需要綜合考 慮和分析眾多影響因素、調用多種工程數據。 而眾 多工程數據可能分布于不同的圖紙中或隱藏在眾多 其他數據中,給綜合技術分析和決策帶來了不便,因 此繪制綜合工程圖文件成為必要。

  煤礦引進 CAD 繪圖技術后極大地提高了工程 圖紙的繪制速度和精度。近些年相關學者對 CAD 輔 助制圖功能及輔助采掘管理功能研究較多:任立武 對 CAD 技術在煤礦開采設計中的應用進行了研究; 王呈彬介紹了一種基于文件的 AutoCAD 礦圖繪制 系統,大幅度減少了礦圖繪制的工程量,縮短了礦圖 的成圖時間,提高了礦圖的繪制精度和效率。

  譚君 就 CAD 技術在煤礦地質上的應用進行了研究;任軍 設計了現代化的煤礦采掘工程可視化管理系統,以AutoCAD 為圖形環境,通過與計算機技術的結合實 現煤礦采掘作業的可視化操作和管理。 但就如何靈 活運用 CAD 繪制的工程圖更好地輔助礦井技術管 理和決策的研究較少。 本文利用 CAD 軟件,通過合理劃分圖層,將王 家塔礦井資源賦存情況、巷道系統、采掘關系、水文 地質情況等工程要素納入同一文件內,形成了綜合 工程圖文件,以輔助礦井技術管理和決策工作。

  1 工程簡介

  新能礦業王家塔礦井位于內蒙古鄂爾多斯市境 內, 從屬于鄂爾多斯萬利礦區, 井田為不規則多邊 形,共有 14 個拐點,南北最長約 14.40 km,東西最 寬約 6.77 km,面積約 56.673 3 km2 ,設計生產能力 500 Mt/a,核定生產能力 800 Mt/a。 王家塔礦井現有 2 個生產盤區、2 個準備盤區、 1 個開拓盤區,涉及 2-2 下煤和 3-1 煤 2 個煤層。

  2-2 下煤層南一、二盤區,現有 2 個回采工作面 和 2 個掘進工作面;3-1 煤南一、 二盤區為準備盤 區,現有 4 個掘進工作面;3-1 煤南三盤區為開拓盤 區,現有 1 個開拓掘進工作面。 2-2 下煤南一、二盤區和 3-1 煤南一、二盤區重疊、層間距 2~14 m,屬于近距離煤層。 2-2 下煤南一、二盤區共揭露斷層 8 條,斷層最 小落差 0.6 m、最大落差 5.5 m。 2-2 下 煤南一、 二盤區采空區積水區域共計 6 處,總積水量約 20 000 m3 。

  2 綜合工程圖的繪制

  根據綜合工程圖文件的使用需要,應將不同的 工程要素合理地繪制在不同的圖層上,并設置合適 的顏色,以保證多個圖層調用和搭配過程中能清晰 地區分各工程要素,以便于準確指導技術管理和快 速技術決策。

  2.1 圖層劃分

  不同工程要素分配到不同圖層的原則是根據可 能的圖層調用和隱藏需要確定的。 應盡可能將不同 煤層、不同性質的工程要素繪制于不同圖層;將屬于 同一煤層或相同屬性的工程要素繪制于同一圖層。 例如:不同煤層的底板等高線只有管理不同煤層工 作面時才調用,所以必須將其分于不同圖層;地質構 造和積水區域等分屬不同性質的要素必須分于不同 圖層;礦井邊界、標題框、圖例、指北針和經緯網等圖 紙要素任何時刻都可以同時出現即可以繪制于同一 圖層。

  2.2 圖層的顏色和線型

  不同的顏色和線型主要是為了區分多個圖層組合在一起時,不同煤層相同性質的工程要素或同一 煤層不同性質的工程要素。 如 2-2 下煤巷道線、揭露 的斷層、采空區填充、積水區域、高程等都采用紅色; 3-1 煤相應內容均采用綠 色。 所有已施工巷道均 采用實線、未施工巷道均采用虛線、積水區域用虛 線等。

  3 綜合工程圖的應用

  綜合工程圖文件不是作為一份完整的工程圖來 使用和指導生產的,而是通過靈活調用其中不同的 圖層、組合成管理和決策需要的工程圖來實現其輔 助技術管理和快速決策功能的。

  3.1 輔助多煤層施工作業技術管理

  當 2 個煤層同時作業或下賦煤層在上賦煤層采 空區下作業時,技術管理或決策過程中需要綜合考 慮上、下 2 個煤層各工程要素間的相互影響。利用傳 統采掘工程平面圖作為輔助基礎時,因圖紙包含工 程要素較多且很多數據不夠直接,不利于技術管理 及快速決策。

  例如王家塔煤礦掘進施工 3-1 煤層內受 2-2 下 煤采空區積水區域影響的巷道時,需提前進行采空 區探放水施工,而如何準確確定探放水鉆孔的施工 角度和施工長度直接決定了探放水效果。 傳統方法 是利用采掘工程平面圖各工程要素提供的工程數據 來推斷和計算: 在圖紙包含的眾多工程數據中查找 到 2-2 下煤層積水區域范圍和高程、3-1 煤層設計巷 道位于積水區域的探放水警戒線位置的底板等高線 高程和離該位置最近的地質鉆孔揭露的 3-1 煤厚度 等工程數據,進而確定及計算得出探放水鉆孔的角度 和長度,過程相對較為繁瑣。

  僅需調用 0151 圖層(2-2 下 煤層采空區積水區域)、 0051(2-2 下煤層與 3-1 煤層間距等厚線圖)和 0132 (3-1 煤設計巷道)3 個圖層,將其他圖層全部關閉, 即可以非常清晰方便地得出所需工程數據,進而計 算得出探放水鉆孔角度和長度。

  3.2 輔助快速精確計算“三量”

  傳統礦井“三量”計算多采用煤層平均厚度乘以 相應面積后得出各儲量數據,當煤層厚度變化不大 時該方法誤差較小,當煤層厚度變化較大時該方法 產生誤差將對生產計劃造成較大的影響。 如利用綜 合工程圖文件計算王家塔礦井“三 量”,僅 需 調 用 0041 圖層(2-2 下煤層等厚線)和 0131 圖層(2-2 下煤 層設計巷道)或 0042 圖層(3-1 煤層等厚線)和 0132 (3-1 煤層設計巷道),關閉其他圖層,即可利用形成的工程圖提供的工程參數快速準確地計算出“三量” 數據。

  4 綜合工程圖文件的修訂

  綜合工程圖文件的修訂主要涉及 2 個方面:基 礎地質要素的修訂和采掘生產要素的修訂。

  4.1 基礎地質要素的修訂

  煤層底板等高線、煤層等厚線和煤層間距等厚 線等基礎地質要素最初始是根據地質精查報告中的 地質鉆孔資料推斷而得出的,但由于鉆孔間距較大, 上述地質要素難以做到非常準確。 通過采區(盤區) 巷道和工作面巷道施工揭露及施工過程中的探頂、 探底等工作可以得出準確的煤層底板高程、煤層厚 度和煤層間距等工程數據。 進而可以對上述圖紙要 素進行修訂,以便于更準確指導礦井的技術管理和 決策工作。

  4.2 采掘生產要素的修訂

  隨著采掘生產活動的開展,采掘生產相關工程 要素是時刻變動的,主要涉及綜采工作面的推進、綜采采空區的擴大、掘進巷道的延伸和設計巷道的減少等變化。 上述工程要素都需要定時進行更新。

  能源論文投稿刊物:《能源與節能》(月刊)曾用刊名:山西能源與節能;《山西能源》&《山西節能技術》合并,1996年創刊,是學術性科技刊物。主要報道國家在能源與節能方面的政策,山西具體執行國家能源及節能政策的實際措施,山西能源基地的發展和建設探討。有關領導對能源與節能方面的講話、報告等。為山西的能源及節能工作者提供發表學術觀點的窗口,發表有關能源與節能問題的建設及論點,對能源工業開發利用以及對節能進行學術交流。

  5 結語

  通過在王家塔礦井的實際應用,綜合工程圖文 件具備了傳統工程圖紙不具備的綜合性和靈活性, 根據需要調用和關閉不同的圖層、形成最簡單的工 程要素組合,方便了工程數據提取,促進了技術管理 和決策的速度。

  參考文獻:

  [1]任立武. CAD 技術在煤礦開采設計中的應用[J]. 工業設計,2018 (1):126-127.

  [2]王呈彬. 基于文件的礦圖繪制系統[J]. 煤炭科技,2016(3):91-92.

  [3]譚君. CAD 技術在煤礦地質上的應用探究[J]. 中國石油和化工標準與質量,2019,39(5):241-242.

  [4]任軍. 分析煤礦采掘工程動態可視化管理理論與應用[J]. 能源與節能,2019(12):37-39,77.

  [5]許 艷 霞,王 廣 權. CAD 在煤礦繪圖中的應用及評 價[J]. 煤 炭 技 術,2014,33(1):192-194.

  作者:高運增, 張柏銘

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