矿山地质学的概念篇1

0 引言

在煤矿地质测量的概念数据模型设计过程中，需要综合考虑两方面的问题：一是，矿山基础信息的来源，即不同的矿山地质测量分支学科；二是，矿山信息在数据库系统中的用途及相互关系，并对其进行分类。

1 煤矿地质测量信息的数据源及数据流程

1.1 煤矿地质基础工作

煤矿地质基础工作主要包括编写地质报告（勘探地质报告、建井地质报告、生产地质报告）、地质说明书（采区说明书、掘进说明书、回采说明书）以及编绘符合《煤矿测量规程》和《煤矿地质测量图例》的地质图纸，如矿井地质地形图（l：2000-1：10000）、矿井可采煤层底板等高线图及储量计算图（1：2000-1：5000）、矿井煤（岩）层对比图（1：200或1：500）、煤系地层综合柱状图（1：200或1：500）、采区地质剖面图（l：500或l：2000）、采区分煤层底板等高线图（l：500或1：2000）等，另外，还有许多成果资料、台帐、卡片和素描图，如井田大中型地质构造台帐、井筒石门煤点台帐、井上下地质钻孔成果台帐（以井下钻孔为主）、钻孔成果卡片（主要为地面钻孔）、地质构造素描卡片、井筒、石门见煤点柱状卡片、石门、斜井、岩石上下山素描图、岩石大巷素描图、主要煤巷素描图、立井素描图等。

1.2 煤矿测量基础工作

煤矿测量基础工作除了编制日常所需的生产施工进度图（l：500-1：2000）、重要巷道施工放样图（l：500-1：1000）、地面控制网和近井点平面图、井下控制导线网图、工作交换图之外，还需编绘符合《煤矿测量规程》和《煤矿地质测量图例》要求的基本矿图，如井田区域地形图（l：2000或l：5000）、工业广场平面图（l：500或l：1000）、采掘工程平面图（l：1000或l：2000）、井上下对照图（l：2000或l：5000）、主要保安煤柱图（l：1000或l：2000）、井筒断面图（l：200或l：500）、井底车场平面图（l：200或1：500）、主要巷道断面图（l：1000或1：2000），以及处理许多计算成果资料，主要包括地面等级网和近井点坐标计算成果及台帐、井上下水准测量成果及台帐、井上下导线点计算成果及台帐、三量（开采、准备、回采煤量）计算成果及台帐、联系测量成果资料及台帐、陀螺仪测量成果资料及台帐、测距量边计算成果台帐、贯通测量导线计算成果台帐、工程标定解算台帐等。

1.3 水文地质基础工作

水文地质基础工作主要包括编绘符合《煤矿水文地质规程》和《煤矿地质测量图例》的水文地质图纸，如矿井充水性图（l：2000或1：5000）、综合水文地质图（1：2000或l：5000）、水文地质剖面图（l：1000-1：5000）、综合水文地质柱状图（l：500）、主要含水层等水位（压）线图（l：2000-1：10000）、矿井涌水量与相关因素动态曲线图等，同时处理许多技术成果资料，如气象资料台帐、钻孔水位及井泉动态观测台帐、地表水文观测成果台帐、矿井涌水量观测成果台帐、抽（放）水试验成果台帐、井下水文钻孔台帐、水质分析成果台帐、封闭不良钻孔台帐、井下突水点台帐等。

1.4 资源回收与储量管理工作

资源回收与储量管理工作除了编绘符合《生产矿井储量管理规程》和《煤矿地质测量图例》的储量图纸，如采区储量计算图（1：1000或1：2000）、矿井储量计算图（1：1000-l：5000）、工作面损失计算图（l：500-l：1000）、分煤层损失计算图（l：1000或1：2000）外，还包括填报大量的储量计算成果动态数字台帐，如：矿井储量动态数字台帐、矿井储量计算基础和汇总数字台帐、矿井储量增减、转入、转出、注销台帐、 逐年、逐月采出量台帐、分工作面、分月的各种损失分析及损失率计算台帐、分采区、分煤层、分季的各种损失分析及损失率计算基础台帐、全矿井分水平、分煤层的各种损失分析及损失率计算基础台帐、开采期末的工作面、采区、全矿井损失率台帐及开采结束后重新核算的损失率台帐、地质及水文地质损失台帐、三下压煤量台帐（水体、铁路和建筑物）、报损煤量台帐等。

2 煤矿地质测量信息的数据流程

虽然煤矿地质测量基础工作涉及大量的各种图件、台账、报表，但是，这些图件、台账、报表等都是由基础测量、钻探、现场地质调查资料经过处理、计算、整理而加工的，对以上矿山地质测量所涉及的资料进行归类整理，形成图1所示的数据流程图，在该图中箭头指向为数据加工、处理方向。

图1 矿山地质测量信息的数据流程图

3 煤矿地质测量空间数据库的概念化设计

煤矿地质测量基础工作的归类、数据源的整理，以及数据流程的分析，为构成煤矿地质测量基础信息的组成，提供了一个基本概念。其后的工作是立足于用户需求调查分析，对煤矿地质测量实体进行概念化设计，从抽象的角度描述信息的概念模型（即构建实体的基本元素以及反映这些基本元素之间的联系），并以E-R（实体一关系模型）图的形式表示，形成概念数据库。

概念数据库是反映数据存储的视图，概念数据库设计包括数据库的名称、标识、主关键字和数据内容列表等。其中，列表可以是数据元素，也可以是数据元素组，概念数据库一般用数据库名称及其内容（简单数据或复合数据）的列表来表达。概念模型可以描述实体之间的联系（包含、组成、关联等），说明实体类型归属的分类级别。最终，形成煤矿基础信息分类的思路和模式。

一般地说，煤矿地质测量实体分为地上和地下两个部分。地上部分包括地形、工业广场、气象、水系、道路、勘探线、居民点等，地下部分包括地层、巷道、构造等。其中每一项内容均可细分，如地上部分的水系包括河流、池塘、井泉；构造包括断层、褶皱、侵入体等。

概念化设计可以概括描述信息实体之间联系和归类级别，但不能详细的描述实体的信息结构和信息处理过程。如钻孔的数据结构包括钻孔基本信息结构、钻孔弯曲测量信息结构、钻孔的地质信息结构、钻孔孔深校正信息结构、钻孔标志面结构以及勘探线信息结构等，其中钻孔基本信息结构：={含义：纪录钻孔基本采集信息如类别、空间位置等；组成：〔钻孔编号、类别、方位角、倾角、空间X，Y坐标和高程Hj}；钻孔弯曲测量信息结构={含义：纪录与钻孔弯曲有关参数的实测数据；组成：[钻孔编号、实测位置、实测方位角、倾角、X，Y坐标和高程H]}；钻孔的地质信息结构戒含义：纪录钻孔岩层、岩性及填充花纹等信息；组成：〔钻孔编号、层号、岩矿芯长度、岩矿芯名称、填充花纹代号等]}；钻孔孔深校正信息结构抓组成：钻孔编号、纪录深度、误差值}；钻孔标志面结构：{组成：钻孔编号、层号、孔深、标志面名称、倾角等}；勘探线信息结构={含义：纪录勘探线及其上钻孔点的相关信息；组成：[勘探线编号、钻孔编号、起止坐标和高程]}。而钻孔数据处理过程包括：钻孔投影平面图={输入：钻孔基本信息；输出：钻孔平面图；说明：对钻孔空间位置坐标进行投影变换，生成投影平面分布图}；交互式勘探线绘制钊输入：钻孔基本信息和平面图；输出：勘探线信息。说明：在钻孔分布平面图中交互绘制勘探线，形成地质信息基本信息文件}；岩性柱状图绘制戒输入：钻孔地质信息和勘探基本信息；输出：岩性柱状图。说明：根据勘探线的钻孔地质信息绘制柱状图}；勘探线剖面图绘制：{输入：勘探线信息、钻孔弯曲测量信息、孔深校正信息和岩性柱状图；输出：剖面图。说明：采用插值拟合勘探线空间位置并精确定位钻孔的实际走向}。因此，概念化模型不能满足煤矿基础信息的数据模型设计的基本要求，应当在此基础上对信息进行逻辑数据模型的设计，以便将信息结构或者信息处理过程在属性表中细化。

4 结束语

总之，从勘探到生产，随着煤矿基础数据信息的增加，对地质体控制程度、精度和认识程度越来越高。煤矿数据是海量数据，无论是地物、地貌等几何信息、拓扑信息和属性信息，煤矿系统的运作，还是在时间和空间上，时时刻刻都在发生变化。因此，如何合理、科学地对煤矿基础信息进行分类编码，有效地管理、利用煤矿基础数据，充分发挥其增值作用，是煤矿空间信息管理的一个重要内容。

【参考文献】

[1]王军锋，黄勇，匡勇，陈道贵，等.矿山信息化实践[J].露天采矿技术，2004（04）.

矿山地质学的概念篇2

1、物联网概念与原理

物联网的概念有许多，2010年总理的政府工作报告附录中给出的物联网解释比较具有权威性。中国物联网专家委员会主任委员邬贺铨院士对这个物联网的概念又进一步做了修正：“物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把需要联网的物品与网络连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种网络，它是在网络基础上的延伸和扩展应用”。物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放新的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

2、应用与技术

物联网可以以电子标签和EPC（Electronic Product Code，产品电子代码）码为基础，建立在计算机互联网基础上形成实物互联网络，其宗旨是实现全球物品信息的实时共享和互通。物联网的系统结构由信息采集系统、PML信息服务器、产品命名服务器（ONS）和应用管理系统四部分组成。物联网通过Internet信息世界 的互联实现物理世界任何产品的互联，实现在任何地方、任何时间可识别任何产品，使产品成为附有动态信息的“智能产品”，并使产品信息流和物流完全同步，从而为产品信息共享提供了一个高效、快捷的网络平台。

3、物联网的发展与市场培育

从国际上看，欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作，并且已作了大量研究开发和应用工作。我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”，国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。作为国家层面成立了《传感器的网络标准工作组》。而中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。在温总理关于“感知中国”的讲话后我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮。

3.1 遥知矿山

3.1.1 遥知矿山的物联网的概念及目标

作为物联网应用的一个重要领域，”遥知矿山”是通过各种感知、信息传输与处理技术，实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、数字化及智慧化。其总体目标是：将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生态等综合信息全面数字化，将遥知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术、现代信息管理等与现代采矿及矿物加工技术紧密相结合，构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络，动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程。以高效、安全、绿色开采为目标，保证矿山经济的可持续增长，保证矿山自然环境的生态稳定。

3.1.2 遥知矿山的物联网的特征

近些年在矿山提出过许多概念，如数字矿山、矿山综合自动化、信息化矿山、智能矿山等，而”遥知矿山”是在综合了这些概念的基础上，更加具体、全面、动态、详尽地描述真实矿山。

而在物联网矿山的概念下，这些都不需要去作任何解释。这是由于物联网本身就是基于统一网络的应用；物联网本身就是要在GIS（地理信息系统）和GPS（全球定位系统）下实现定位的应用；物联网本身就是控制与网络一体化的应用；物联网本身就是分布式应用等等。此外，物联网还明确提出了物与物相联的概念，而在以前的数字矿山等诸多概念中，基本是人与人、人与物相联的概念为主。

3.2 遥知交通

3.2.1 打的找车不再困难

如果大部分城市90%以上的出租车装上了智能定位管理系统，每辆车的位置都清晰地现实在中央平台上。市民只需一个电话就能叫来车。系统还有同事防盗报警、定位查车、轨迹回放、广告信息等多项功能。不仅保障了司机的安全，更大大方便了乘客。

3.2.2 智能公交助力市民优先

无锡移动助力打造的“智能公交”平台将能“遥知”车辆位置、运行状况，并实现智能调度。它让车辆调度员足不出户就可以知道车辆行驶到什么位置了，车内是否出现过度拥挤，哪条线路需要增派车辆了。

4、结语

总之，由于物联网是基于现代高新技术，将感知技术、传输技术、信息处理、智能计算、现代控制技术、现代信息管理等与现代高效生产及加工技术紧密相结合，构成现实中人与人、人与物、物与物信息、属性相联的网络，动态详尽地描述并控制安全生产与运营的全过程。以高效、安全、绿色环保为目标，保证经济的可持续增长，保证自然环境的生态稳定与和谐统一。

参考文献

[1]田美花.基于RFID技术的生产执行系统关键技术研究.青岛：中国海洋大学，2007.

矿山地质学的概念篇3

中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：16721101(2011)01010504

收稿日期：20100820

基金项目：2009年安徽理工大学能源与安全学院教研资助项目。

作者简介：成云海，(1970-)，男，山东新泰人，副教授，硕导，博士，主要研究方向为岩层运动与矿山压力控制。

Research on the cultivation of the spatial concept of

underground mining for mining engineering students

CHENG Yun-hai1，2,BAO Ming1，2

(1. School of Mining and Safety Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001, China;

2. The MOE Key Laboratory of Coalmine Safety and High Efficiency Mining, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001,China)

Abstract: This paper analyzes the inadequacies in the cultivation models of coalmine mining engineering students. It introduces a series of cultivation models: the promotion of the joint effects of school, college (department), teachers, students and mines; the improvement of each link of spatial concept of underground mining in the combined teaching methods of experimental classes, theoretic classes and internship. With the emphases of improvement laid on the links of internship and experiment, we are to develop the construction of laboratories, internship bases and production & learning & research bases, to improve the cultivation methods of on-the-spot internship, and to perfect teaching methods and cultivation models so as to bring students closer to the reality at the scene.

Key words: coal mine; underground mining; spatial concept; cultivation

一、概述

煤矿采矿工程专业学生的地下空间概念是采矿设计的前提，该概念指煤矿井下复杂的采场、巷道、硐室与地质构造的立体相互关系，该空间的运转，为实现矿井采煤掘进、提升运输、供电供水、一通三防等诸多功能提供安全高效服务。

现行培养方法是，通过课堂讲解（辅以PowerPoint、专题短片等演示）－实验室模型观摩

－现场实习－设计应用的四级培养过程。其注重的是学生的采矿理论、采矿生产知识，尤其注重采矿理论如何应用于矿井生产。其知识点较多，涉及通风学、采矿学、提升运输、矿山压力与岩层控制、采矿机械等，是横向的培养。将各知识点融会应用，即在现场生产的实际应用则是纵向培养，体现在教学方面，主要是采区设计和矿井开拓设计。对巩固学生课堂所学的理论知识、增加生产实践知识、帮助学生建立矿井空间概念，进行工程素质的基本训练等起着重要作用，其效果好坏将直接影响上述课

程的学习。由于学生缺乏矿井空间概念，使设计质量不高，与现场实际应用相去甚远，成为学生学习和教师教学的难点。

因此，大部分学生缺乏宏观与微观统筹的煤矿地下开采空间概念，不能深刻领悟教材，做不出高水平的采区设计和开拓设计，毕业后在生产单位不能迅速适应现场工作，需要2-3年甚至更长时间，才能培养地下空间概念［1-5］。

如何引导学生培养地下开采的空间概念，迅速适应工作，是采矿教学亟待研究和现场急需落实的重要教研课题。为解决上面问题，形成有效的培养方式尤其重要［6-9］。

二、地下开采空间概念培养存在问题与改进

矿井空间概念的培养，体现在学校、学院（系）、教师、学生、煤矿五位一体的合力作用，体现在实验课、理论课、实习三大教学环节相结合的教学效果，改进的着力点也主要从存在问题的实习、实验环节入手。

(一) 实验存在问题与改进

1. 存在问题

（1）实践证明，利用采矿实验模型教学是行之有效的培养学生空间概念的重要方法。

但由于模型是缩小了的现场布置，因此难以让学生培养真正的现场空间感觉，实物同比例模仿现场有一定难度，这也是采矿实验模型教学不足之处。

（2）目前学生上实验观摩课，教育部要求每批学生不超过15人，提高了教学效果。但是量（实验室听课时间和观摩时间）与质（学生观察的细致性、全面性及思考空间布置的依据等）难以保证，由于时间紧凑，工作量大，因而达不到很好的效果，如清理斜巷和竖井井底到达水平后，还要向下延续20m的竖井，大部分的学生在毕业设计时，都不能理解，重复向教师提问这样的问题。

（3）目前在相关高校都有较为齐备的实验室模型，如焦作的现代化矿井模型，但用过几年后，系统就不能正常运转了，影响教学质量。

2. 改进方法

针对上述问题，学校利用部级特色专业建设资助等，进行了如下改进。

（1）建设等比例仿真多功能巷道

2009年，安徽理工大学在地面建设了矿井巷道与生产系统实物模型，如图1所示。

图2为巷道功能设计模块图，包括四个模块，即系统安装、断面形状、

监测系统、支护方式等，还含有交叉点（牛鼻子）、炮眼布置断面、轨道（含车场）等，使巷道断面设计、爆破设计、支护设计及巷道设备设施布置、观测系统等于一体。建立矿山压力地面实时监测系统，将煤矿井下各类巷道在地面建造，并安装机电设备和各种监测信号，形成一个大型实验环境，能完成十几项实验项目。

图2 巷道功能设计

以上对巩固学生课堂所学的理论知识、增加生产实践知识、帮助学生建立矿井空间概念、进行工程基本素质的提高等起着重要作用。

（2）加强实验观摩实习的量与质的过程控制

以实验观摩“现代化矿井模型演示系统”为例，按图3对系统进行全面细致的讲解，注重矿井生产在时间和空间上的配合关系。

图3

（3）现有实验室模型完好率的管理完善

及时与厂家联系，对失修损坏模型进行维修；同时积极引进厂家提供的更稳定可靠的模型。

(二)现场实习存在问题与改进

在实际的培养过程中，针对以往存在问题，采取下列措施进行了改进。

1.存在问题

（1）学校方面实习经费不足，在矿上实习时间不足，完不成下井次数；

（2）实习指导教师队伍相对稳定，但带队年轻实习教师缺乏现场经验，不能正确引导学生培养地下开采空间概念；

（3）实纲已经趋于合理，但对学生的实习成绩考核不到位，仅对实习日志和实习报告等书面资料做检查，过程细节不便落实，不能有效考核实习效果；

（4）接受实习的单位方面由于安全和生产压力巨大，很难积极配合和协助落实学生完成实习任务，安排尽量少的下井次数，即使下井也是快速通过，现场讲解少，更谈不上盯班；如果实习地点是普采面，那么综采采煤工艺就得不到实习；

（5）联系实习地点困难，难以安排住宿，甚至将住宿安排在村镇小宾馆，冬天冷，夏天热甚至蚊虫叮咬，学生到了就想返校，影响实习效果；

（6）煤矿技术管理人员也没有足够的时间给予充分的协助培养，水平高的工程师工作繁忙，不能给学生讲课，而其他的工程师讲课达不到理想效果，备课不充分，学校和矿方没有给现场讲课的工程师应有的讲课费，靠的是思想觉悟，致使达不到现场实习的预期效果；

（7）有些学生实习积极性不高，实习时间正是补考时间，学生还要忙着补考，或者忙着考公务员、研究生，影响了实习效果。

2. 改进方法

近年来，安徽理工大学以适应煤炭工业发展的需要为目标，以能力培养为核心，针对上述存在的七项问题，进行了如下改进：

（1）学校充分认识到了在现场实习培养空间概念的重要性，优先保障学生实习经费，增加实习补助，2010年增加40%，全部报销路费，改变原来仅在安徽省实习的惯例，可以到省外实习，派出部分学生到波兰交流实习；让学生到地表岩土工程与非煤矿山实习；

同时联系条件好的企业解决学生住宿，在一定程度上有效的弥补了经费不足的困难；

（2）采矿工程系青年教师轮岗，制定了下实验室计划安排表，提高对矿井相关模型的熟悉程度；实行青年教师导师制，其内容是经验丰富的老教师带新教师，迅速提高新教师的业务水平；采矿工程系青年教师利用寒暑假去矿参加生产实习，每年安排1~2名具有博士学位的年轻教师到国外做访问学者1年，数名年轻教师到矿挂职锻炼1年；

（3）学院建立实习检查制度，增加对实习的效果、安全等的管理；

实行本科生导师制，每个教师带10名学生，并定期评选实习、毕业设计先进指导教师。

鼓励本科生学习现场技术，参与科学研究，对发表相关论文的学生，在核心期刊上发表的文章奖励1 000元，报销版面费；

（4）对现场企业配合不够到位等难题（问题的4~6条），做法如下：

加强校外实习基地的建设，构建系统的实习教学及管理体系。目前，采矿工程专业已与淮南、淮北、皖北、新集、徐州、大屯、兖州等矿业集团18个生产矿井签订了学生实习相关事宜，建立了学生认识实习、生产实习、毕业实习基地，并在此基础上进一步完善基地的实习管理制度、考评制度、实习课程设置、实习规范等，构建系统的实习教学及管理体系，为课程设计和毕业设计奠定基础，完善和发展采矿工程学科课外实践教学模式，促进采矿工程专业学生综合素质的提高。

建立产学研基地，一方面，在产学研合作育人过程中，可充分利用煤炭企业所具备的实习基地资源和设备资源，强化实践教学环节。另一方面，可从实习单位选配有经验的技术人员参与对学生实习、实验的指导，并及时向学校提供学生实习、实践的综合情况。学生毕业设计选题结合煤矿生产的实际问题进行。毕业设计由相关部门工程技术人员和高校的教师共同指导，充分发挥高校外部的教育资源，为提高采矿专业学生的综合素质创造良好的环境。

（5）针对部分学生积极性不高的问题，采取的做法是：

在现场工程师上课时，保证学生的听课质量。要求带记录本，对重要的图进行手工绘制，养成勤于动手的习惯和积累系统资料的习惯；

由学生来制定下井的具体目标，落实到每一次下井，自己确定下井观察内容；

每个学生分头收集不同的专业资料，形成压力传递机制，让每个学生都要独立考虑、完成属于自己的任务；

每次下井前提出不少于20个问题，提前查资料，在下井前的晚上回答问题，有利于学生下井将书本知识与现场实际生产设计相联系；

按标准评学生作业，实习成绩按优良中差合理分配，认真考核实习质量，使学生自我加压；

实习时让学生总结矿上技术材料，这是学生普遍缺少的技能，同时也正是一项需要培养的重要技能。

(三) 理论教学的完善

理论教学方面存在的重要问题是空间想象能力不足。为此近年来通过积极建设精品课程和核心课程的纸质、电子教材、讲义、多媒体课件等立体化教材体系建设。注重课堂讲解，以实际工程案例引发学生兴趣，逐步培养了学生从空间角度处理问题的习惯。

另外，加强设计指导，经常与学生探讨一些相关问题，使指导具有针对性。

三、小结

通过完善教学方法和培养模式，加快实验室、实习基地和产学研基地建设，有许多学生在省级、部级刊物发表了高水平的专业文章，课程设计、毕业设计质量也有了明显提高，使学生培养更接近了现场，缩短了学生成才的时间。采矿工程专业学生地下开采空间概念培养研究取得了初步成效。

下一步的工作是：开放模型实验室，反复强化学生的矿井立体概念；建设大型液压加载模拟实验架，提高学生对岩层结构与岩层运动的空间认识；随着计算机信息技术和巷道、采场三维设计技术的发展，进行煤矿井下的立体仿真设计（含动画演示）；利用三维数字电影、四维数字电影演示采矿立体系统等让学生对井下实景有真实感受［10,11］。

参考文献：

［1］ 桑玉军.煤炭行业紧缺人才培养的探索与实践［J］.安徽工业大学学报：社会科学版，2009，26（1）：135-137.

［2］ 魏希三，熊伟，加雄伟.矿山安全生产培训系统设计［J］.矿业研究与开发，2010，30（2）：98-101.

［3］ 汪理全，梁学勤，张吉雄. 采矿类专业人才培养模式的研究［J］.煤炭高等教育，1999（1）：43-46.

［4］ 郭保华.采矿工程专业生产实习现状及改革措施［J］.陕西煤炭，2007(5):25-27.

［5］ 姜福兴.矿山压力与岩层控制课程改革研究［J］.中国矿业，2003，12（3）：64-65.

［6］ 李学华，万志军，朱清.国际性采矿人才培养模式探索［J］.煤炭高等教育，2009，27（4）：67-68.

［7］ 邵登陆，岳宗洪.采矿系统工程的发展现状与新趋势［J］. 中国矿业， 2008，17（9）：99-102.

［8］ 王磊.高校采矿工程专业人才培养模式探讨［J］. 煤炭经济研究，2010，30（2）：92-94.

［9］ 何廷峻，汪佑武.高校矿业类专业人才培养模式探讨［J］.淮南职业技术学院学报，2005，5 (1)：103-105.

矿山地质学的概念篇4

植被是生长并覆盖于地球表面植物群落的统称，根据植物生长环境和特点的不同又可以分为高山植被、草原植被、海洋及岛屿植被等多种类型。通过结合生态学及工程学原理，将由于矿产资源的开采、公路修建等造成的已被破坏的植被重新修复，以维持该地区植物种类的多样性以及生态环境的正常和可持续发展的行为，即被称为植被恢复。

2 矿山边坡植被恢复的目标

2.1 理想目标

矿山植被恢复的理想目标是将矿山边坡的生态环境与矿山所在地区的自然生态环境调节至和谐统一的等级，使矿山边坡的植被恢复生物物种的多样性，并使其能在一定程度上防御自然灾害，对周围的环境具有一定的保护和改善作用。

2.2 阶段性目标

矿山边坡的阶段性目标可以分为以下3个阶段，分别涵盖了生态学、功能性、观赏性等3个方面的内容。

2.2.1生态学目标。这一目标是矿山边坡植被恢复的首要阶段目标，其具体内容是使矿山边坡的植被的生物学及生态学特点与该矿山所在的自然环境相适应[1]。换而言之，就是指通过采取一定的手段使原本被破坏的植被的生长状况、植物的形态、物种多样性等逐渐恢复至未被破坏前的状态。

2.2.2 功能性目标。当矿山边坡的植被生态学目标达到之后便可开始第2阶段的目标实现，即植被的功能性目标，具体包括使植被的水文效应、对环境的改善作用、水土维持作用等功能与未被破坏前或天然植被的功能趋于最大程度的近似水平。

2.2.3 观赏性目标。在前2个目标均已实现的前提下，为了提高矿山边坡植被的美观程度，可以对植被的整体群落形态、植被的选择、植物的修剪等进行改进，以进一步提高其观赏性。

3 矿山边坡植被恢复的方法

3.1 边坡土地的整改

对矿山边坡植被进行恢复工作的第一步就是对边坡土地进行整改。对边坡土地的整改要将矿区的整体生态环境纳入考虑，对原有的土质进行合理地利用，同时要注意维持边坡的整体稳定性，避免因坡体结构被破坏而引起的坍塌。除此之外，对弃渣坡面土地进行改造时，要对其进行分级，以保证坡体以及水土的稳定性。而对于开采岩质的坡面，应根据其具体的地质类型和特点，保证没有浮石和危石的潜在威胁，并避免开山施工对边坡土地造成的二次损坏。

3.2 边坡土壤的改善

在对矿山边坡的土地进行整改后可开展土壤改造工作。由于矿山的土壤通常源自被剥离的表面土壤、废矿石等，因此，对边坡土壤的改良应从土壤的物理结构着手，将不利于植被生长的土质成分剔除掉。之后对边坡土壤的营养状况进行取样调查，分析其有机物与无机物的比例、酸碱度、肥沃程度等，对于土地贫瘠、营养状况差的土壤进行化学改造，如在土壤中施加营养废料、改变土壤酸碱度等[2]。

3.3 边坡植被的修复

首先，选择合理的植物种类。根据矿山植被恢复的阶段性目标可知，在对边坡植物物种进行选择时应充分考虑矿山所在地区的地理环境、气候特点、物种生长特点及多样性等因素，具体可以通过矿山边坡周围的自然环境中生长的植被进行植物物种的选择。第二，做好种群的配置。要达到矿山边坡植被恢复的目标，在选择好合适的植被种类之后不能随意的配置物种，因为不同生长习惯的植物可能会产生相互克制的作用，从而影响植被的恢复效果。同时，还应充分考虑到矿山边坡的土地情况，根据土壤的肥沃与贫瘠程度选择适合生长的植被。第三，采用合适的植被建造方法。对易于生长的植物通常采用喷播的方式进行植被建造，该方法也是经济性最强的种植方法。对部分发芽迟缓但不影响其它植被生长的植物可以先采用容器种植的方法进行树苗的培植，之后再移植到矿山边坡的植被中去。

4 结语

综上所述，文章对植被恢复的相关概念做出了阐述，对不同阶段的矿山边坡植被恢复目标进行了分析，并提出了相应的植被恢复方法，拟为边坡生态环境的治理提供可靠的理论性依据。

矿山地质学的概念篇5

一、矿业权的由来

矿业权这个概念从古罗马法时就出现了,在当时矿产资源被归为物的范畴,并且罗马法规定,矿产资源所有权属于国家,但国家可以将有些矿产出租给贵族和私人去开采。在古罗马时期的某些城市,很多自由人可以从国家或私人所有的矿产中租下某些矿坑,这些小矿主要向国家交纳一定数量的产品,凡愿意开采的开采者,个人可以取得开采出的矿产的一半,另一半要交给国家。西方矿业权的概念完善和发展的鼎盛时期是在二十世纪六十年代,那时随着西方国家大多走向了工业化,矿产资源的开发和利用也受到了前所未有的重视。

矿业权是一个比较复杂的概念,要弄清它的确切含义,有必要对其进行解析,其实矿业权是一个权利束,是由一系列相关权利组合而成的。让我们来看一下西方国家对矿业权的理解。澳大利亚将矿产权分为三类,即探矿权,采矿权和评价权。日本矿业权制度以许可证制度为主,可分为钻探权制度和采掘权制度,而且规定取得钻探权的企业在探明勘探区却有矿产并适于开采时,享有所探矿床的采掘优先权。综观中外学术界对矿业权概念的解析,我们发现有些学者根本部分探矿权和采矿权,直接设定一个矿权;有的学者把探矿权分为排他性探矿权和非排他性探矿权,加上采矿权构成三类;还有的在两类探矿权和采矿权的基础上又加上一个矿产评议权,所以成为四分法。我国是采用了两分法即把矿业权分,即探矿权与采矿权,因此,我国的矿业权亦即探矿权和采矿权的合称。所谓探矿权,是指在依法取得的勘查许可证规定的范围内,勘查矿产资源并优先取得作业区矿产资源采矿权的权利。取得勘查许可证的单位和个人称为探矿权人。所谓采矿权,是指在依法取得的采矿许可证规定的范围内,开采矿产资源和获得所开采的矿产品的权利。取得采矿许可证的单位或个人称为采矿权人。

以上我们分析的是矿业权内部的关系,下面我们再来看一下矿业权和其他相关权利的关系。首先 分析矿业权和矿权的区别,有些学者将这两个概念等同对待,其实欠妥;矿权应该包括矿产资源所有权,还包括由矿产资源所有权派生出来的矿业权。矿产资源所有权包括对矿产资源的占有、使用、收益和处分等权能,各项权能构成矿产资源所有权的内容。矿产资源所有者代表的是国务院,即国务院代表国家行使占有、使用、收益和处分的权利。它有两个特点,1、所有权主题具有统一性和唯一性。2、矿产资源所有权具有绝对性和排他性。

二、矿业权法律关系。

法律关系,是指人类社会生活关系中,受法律所支配的关系。矿业权在理论界通说被认为是民事法律关系,就是指具体民事主体之间发生的,符合民法规定的法权模式要求的,具有民事权利义务内容的民事关系。民事法律关系主要包括主体、客体、内容、变动及原因等。

(一)矿业权的主体。

关于矿业权的主体,不同国家有不同的规定。日本《矿业法》规定除非条约有特别约定外,原则上不允许日本国民或日本法人以外的人成为矿业权人。美国相关法律规定美国公民和表示准备成为美国公民的外国人均可以进行矿区标界,并且保有采矿用地。加拿大的矿业权是采用的联邦和地方共管的政策,其国家有的省是鼓励各种各样的投资者进行勘探和开发,当然包括外国投资者。俄罗斯是规定各种所有制形式的法人以及其他国家的公民都可以成为地下资源的使用者。〈法国矿业法〉规定国内外的一切人均能平等的取得矿业权,只要具备管理事业的资格和必要的资力。我国原则上矿业权的主体为中国的法人、合伙、个体采矿者,但我国〈矿产资源法实施细则〉第七条规定“ 国家允许外国的公司、企业和其他经济组织以及个人依照中华人民共和国有关法律、行政法规的规定,在中华人民共和国领域及管辖的其他海域投资勘查、开采矿产资源”。另外成为矿业权的主体还要具备民事行为能力和相应的资质条件。〈中华人民共和国矿产资源法〉第十五条规定“ 设立矿山企业,必须符合国家规定的资质条件,并依照法律和国家有关规定,由审批机关对其矿区范围、矿山设计或者开采方案、生产技术条件、安全措施和环境保护措施等进行审查;审查合格的,方予批准”。我国针对不同的矿业权主体还设定了不同资质条件。〈矿产资源法实施细则〉第十一条 开办国有矿山企业,除应当具备有关法律、法规规定的条件外,并应当具备下列条件:

(一)有供矿山建设使用的矿产勘查报告;

(二)有矿山建设项目的可行性研究报告(含资源利用方案和矿山环境影响报告);

(三)有确定的矿区范围和开采范围;

(四)有矿山设计;

(五)有相应的生产技术条件。

国务院、国务院有关主管部门和省、自治区、直辖市人民政府,按照国家有关固定资产投资管理的规定,对申请开办的国有矿山企业根据前款所列条件审查合格后,方予批准

第十三条 申请开办集体所有制矿山企业或者私营矿山企业,除应当具备有关法律、法规规定的条件外,并应当具备下列条件:

(一)有供矿山建设使用的与开采规模相适应的矿产勘查资料;

(二)有经过批准的无争议的开采范围;

(三)有与所建矿山规模相适应的资金、设备和技术人员;

(四)有与所建矿山规模相适应的,符合国家产业政策和技术规范的可行性研究报告、矿山设计或者开采方案;

(五)矿长具有矿山生产、安全管理和环境保护的基本知识。

第十四条 申请个体采矿应当具备下列条件:

(一)有经过批准的无争议的开采范围;

(二)有与采矿规模相适应的资金、设备和技术人员;

(三)有相应的矿产勘查资料和经批准的开采方案;

(四)有必要的安全生产条件和环境保护措施。

另外我们还应该注意,矿业权的主体并不是固定的,因为矿业权可以在符合法律规定的条件下进行流转,其中之一就是矿业权主体的流转,包括整个矿业权主体的变更和矿业权中的采矿权主体的变更或者是采矿权主体的变更。

(二)矿产资源的客体。

客体是法律关系作用的对象,民事法律关系客体也即民事法律关系主体的权利义务指向的事物。通说包括物、行为、智力成果和人身利益。对于矿业权的客体,很多学者大都解释不清,因为它与我国民法上的很多约定俗成的概念和法律体系不相容。还有的学者认为是矿产资源。让我们仔细来分析一下,在我国,矿业权包括探矿权和采矿权,所以要分析矿业权的客体就要分别分析探矿权和采矿权的客体。〈矿产资源法实施细则〉中规定探矿权,是指在依法取得的勘查许可证规定的范围内,勘查矿产资源的权利。可知探矿权作业的范围是许可证规定的区域,不能超出这个区域,如果确实需要超出,要进行变更登记。有人说探矿权的客体是矿产资源,探矿权的目的是探明一定的区域内有没有可采的矿产,所以当探明许可证范围内没有矿产资源时,探矿权的客体是什么呢,没法回答,所以这种观点有值得商榷之处。还有人认为探矿权的客体是特定的矿区或者工作区的地下土壤和其中赋存的矿产资源。我认为此观点在概念的运用上和语句的表达上也是值得商榷。因为探矿权的最终结果是或者工作区内发现矿藏,或者没有。所以应该用一个概括的概念表达探矿权的客体,我认为采用工作区的地下构成物来表示探矿权的客体比较恰当,因为地下构成物既有还有矿藏的可能,也包括不含有矿藏的可能。另外让我们看一下采矿权的客体,很显然,采矿权的客体是矿产资源。把探矿权的客体和采矿权的客体合并起来即使矿业权的客体。又因为地下构成物包括土壤和矿产资源,所以矿业权的客体就是工作区的地下土壤和矿产资源。

矿产资源的种类在人类认识自然的过程中也是不断变化的,所以有必要对其进行界定一下。我国《矿产资源分类细目》把矿产资源分为四大类,即能源矿产、金属矿产、非金属矿产和水气矿产。明确矿业权客体组成部分的矿产资源必须是法定的矿种,既可以确定矿业权是否存在以及存在于何种矿产资源之上,又可以划清土地所有权人和矿业权人各自的权利义务和边界。理论界还存在着一种区分矿业权,或者叫纵向矿业权,具体是指将一个矿区或者工作区的沉积层划分为若干个地层段或者地层区,每个含有(局部的)矿产资源的地层段或者地层区可以单独的成为矿业权的客体。这种分法有有两种方式,其一是将一个矿区或工作区的沉积层分为浅层和深层,把它们分别出租,使之归属于不同的旷野权人所有;二是把一个矿区或者工作区垂直的划分为多个地层段或者地层区,然后各个地层区再出租给不同的人。

(三)矿业权的内容。

矿业权的内容就是矿业权法律关系指向的对象。矿业权包括探矿权和采矿权,相应的矿业权的内容就表现为探矿权人和采矿权人的权利和义务。对此,我国〈矿产资源法实施细则〉有明确的规定,对探矿权人的权利主要是勘查权,架设相关管线和设施权,临时用地权,优先采矿权等。第十六条 探矿权人享有下列权利:

(一)按照勘查许可证规定的区域、期限、工作对象进行勘查;

(二)在勘查作业区及相邻区域架设供电、供水、通讯管线,但是不得影响或者损害原有的供电、供水设施和通讯管线;

矿山地质学的概念篇6

随着信息科学技术的快速发展以及社会经济发展的稳步前进，信息技术逐步广泛地应用于社会的不同领域；信息化与网络化己成为各个行业数字化的重要基础手段，在企业应用中起到十分重要的作用。客观世界的事物是无穷无尽的，要研究、认识、利用和改造它们，就必须进行概括与抽象（即理想化或模型化），以便揭示客观事物演变的基本规律，并将其作为利用和改造客观世界的手段。模型是现实世界本质的反映或科学的抽象，反映事物的固有特性及其相互联系和运动规律。数据模型是地理信息系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表达，以抽象的形式表述一个部门或系统的业务活动与信息流程。基础信息分类与编码需要把现实世界抽象到数字世界与信息世界。

2．煤矿地质测量信息涉及的范围及其特征

煤矿的开发活动是一个复杂的系统工程，在生产过程中，产生了大量的相关信息。从信息来源看，可将其分为内部数据源和外部信息源。内部数据源是指煤矿日常生产和销售活动有关的数据，主要包括煤矿地质测量信息数据、采掘工程数据，以及安全与调度、设施与耗材、通风、运输等生产数据，还包括财务、劳动与人事、原材料消耗等运营数据；外部信息源是指国家政策、法规、上级单位指令、原材料市场、矿产品市场等信息。

煤矿地质测量信息主要针对煤矿这一特殊的空间系统，它的对象主体是煤层及其围岩等地质实体。从涉及的专业角度看，煤矿地质测量信息主要包括地质、测量、水文、资源量/储量、三量（开采煤量、准备煤量、回采煤量）等。从信息的表现形式上看，可概括为两类，一类以图的形式纪录、分析和传递；另一类以文字资料、表格的形式纪录、分析与传递。煤矿地质测量信息除具有一般的空间性和海量性外，还有以下一些特征。首先是信息数据的隐蔽性。煤矿数据对地质实体的表达，是一个从隐式到显式的过程。例如：煤田的形成和分布主要是受沉积作用和构造作用等多种因素控制的，通过重磁、地震等地球物理方法可获得地层（岩层和煤层）空间分布的数据；通过钻井、测井等方法可获得岩石物理特征以及煤层厚度、结构、空间位置等方面的数据。对这些数据进行分析，同时对地质条件进本文由收集整理行综合分析，即可确定煤矿（区）的范围、资源/储量等情况。其次是信息数据的时间序列。煤矿数据是一个动态的积累过程，从资源勘查、矿井开拓到生产，由于矿山实体的层次逐步细化，地质体客观现象、规律的准确程度逐步提高，数据量越来越大。在资源勘查阶段，主要通过野外地质调查、钻探、物探获取数据。矿井开拓阶段，主要是补充钻探与测量资料、井筒资料及井下巷道实际揭露的数据。生产阶段主要通过各种岩巷（石门、上下山）、煤巷、井下物探和钻孔，以及相应的工程测量获得数据。第三是信息数据的关联性。煤矿地质实体间存在相互作用关系，例如煤层和围岩、两个相邻或不相邻地层、构造与煤矿瓦斯等都具有关联性。第四是信息数据的多源性。煤矿数据的多源性，主要表现在数据获取方式上的多样性，存在空间尺度上的差距。遥感、摄影测量可获取整个煤田、矿区的数据；勘查、地面测量及井下测量可得到矿区规划、矿井设计所需的数据；而各种井巷工程、井下物探可获得矿山日常生产数据。此外，同一地质特征可充当不同的角色，比如断层，可以是井田的边界，也可以是采区的边界。

从地理信息系统角度出发，煤矿地质测量信息是矿区与地理空间分布有关的各种要素的图形信息、属性信息、统计信息以及时空关系的总称。大体可分为基础信息、专题信息和综合信息：基础信息是矿区最基本的地理信息，包括各种井下和地面测量控制点、高程点、水系、地形、地貌、地物、地名以及某些属性信息等。mgis的基础信息具有空间性、统一性、精确性、基础性和时效性等特点。

专题信息是指各种专业性信息，如采矿要素的空间分布及其规律，包括地层结构、煤层储量与分布、井巷设施、采掘工作面、机电运输、瓦斯、水文等。mgis的专题信息具有专业性、统计性、空间定位性和时效性等特点。专题信息是基础信息的拓展，基础信息是专题信息的公共空间定位基础平台。

综合信息是在完善基础信息和专题信息的基础上，针对特殊应用提取、生成的综合性信息，包括矿区环境规划、矿区交通运输规划、矿区土地整治规划等。mgis的综合信息具有综合性、全面性、空间分布性和时效性等特点，是基础信息、专题信息的拓展。

综上所述，从勘探到生产，随着煤矿基础数据信息的增加，对地质体控制程度、精度和认识程度越来越高。煤矿数据是海量数据，无论是地物、地貌等几何信息、拓扑信息和属性信息，煤矿系统的运作，还是在时间和空间上，时时刻刻都在发生变化。因此，如何合理、科学地对煤矿基础信息进行分类编码，有效地管理、利用煤矿基础数据，充分发挥其增值作用，是煤矿空间信息管理的一个重要内容。

3.数据模型

矿山地质学的概念篇7

随着信息科学技术的快速发展以及社会经济发展的稳步前进，信息技术逐步广泛地应用于社会的不同领域；信息化与网络化己成为各个行业数字化的重要基础手段，在企业应用中起到十分重要的作用。客观世界的事物是无穷无尽的，要研究、认识、利用和改造它们，就必须进行概括与抽象（即理想化或模型化），以便揭示客观事物演变的基本规律，并将其作为利用和改造客观世界的手段。模型是现实世界本质的反映或科学的抽象，反映事物的固有特性及其相互联系和运动规律。数据模型是地理信息系统中关于数据和联系的逻辑组织的形式表达，以抽象的形式表述一个部门或系统的业务活动与信息流程。基础信息分类与编码需要把现实世界抽象到数字世界与信息世界。

2．煤矿地质测量信息涉及的范围及其特征

煤矿的开发活动是一个复杂的系统工程，在生产过程中，产生了大量的相关信息。从信息来源看，可将其分为内部数据源和外部信息源。内部数据源是指煤矿日常生产和销售活动有关的数据，主要包括煤矿地质测量信息数据、采掘工程数据，以及安全与调度、设施与耗材、通风、运输等生产数据，还包括财务、劳动与人事、原材料消耗等运营数据；外部信息源是指国家政策、法规、上级单位指令、原材料市场、矿产品市场等信息。

煤矿地质测量信息主要针对煤矿这一特殊的空间系统，它的对象主体是煤层及其围岩等地质实体。从涉及的专业角度看，煤矿地质测量信息主要包括地质、测量、水文、资源量/储量、三量（开采煤量、准备煤量、回采煤量）等。从信息的表现形式上看，可概括为两类，一类以图的形式纪录、分析和传递；另一类以文字资料、表格的形式纪录、分析与传递。煤矿地质测量信息除具有一般的空间性和海量性外，还有以下一些特征。首先是信息数据的隐蔽性。煤矿数据对地质实体的表达，是一个从隐式到显式的过程。例如：煤田的形成和分布主要是受沉积作用和构造作用等多种因素控制的，通过重磁、地震等地球物理方法可获得地层（岩层和煤层）空间分布的数据；通过钻井、测井等方法可获得岩石物理特征以及煤层厚度、结构、空间位置等方面的数据。对这些数据进行分析，同时对地质条件进本文由论文联盟收集整理行综合分析，即可确定煤矿（区）的范围、资源/储量等情况。其次是信息数据的时间序列。煤矿数据是一个动态的积累过程，从资源勘查、矿井开拓到生产，由于矿山实体的层次逐步细化，地质体客观现象、规律的准确程度逐步提高，数据量越来越大。在资源勘查阶段，主要通过野外地质调查、钻探、物探获取数据。矿井开拓阶段，主要是补充钻探与测量资料、井筒资料及井下巷道实际揭露的数据。生产阶段主要通过各种岩巷（石门、上下山）、煤巷、井下物探和钻孔，以及相应的工程测量获得数据。第三是信息数据的关联性。煤矿地质实体间存在相互作用关系，例如煤层和围岩、两个相邻或不相邻地层、构造与煤矿瓦斯等都具有关联性。第四是信息数据的多源性。煤矿数据的多源性，主要表现在数据获取方式上的多样性，存在空间尺度上的差距。遥感、摄影测量可获取整个煤田、矿区的数据；勘查、地面测量及井下测量可得到矿区规划、矿井设计所需的数据；而各种井巷工程、井下物探可获得矿山日常生产数据。此外，同一地质特征可充当不同的角色，比如断层，可以是井田的边界，也可以是采区的边界。

从地理信息系统角度出发，煤矿地质测量信息是矿区与地理空间分布有关的各种要素的图形信息、属性信息、统计信息以及时空关系的总称。大体可分为基础信息、专题信息和综合信息：基础信息是矿区最基本的地理信息，包括各种井下和地面测量控制点、高程点、水系、地形、地貌、地物、地名以及某些属性信息等。mgis的基础信息具有空间性、统一性、精确性、基础性和时效性等特点。

专题信息是指各种专业性信息，如采矿要素的空间分布及其规律，包括地层结构、煤层储量与分布、井巷设施、采掘工作面、机电运输、瓦斯、水文等。mgis的专题信息具有专业性、统计性、空间定位性和时效性等特点。专题信息是基础信息的拓展，基础信息是专题信息的公共空间定位基础平台。

综合信息是在完善基础信息和专题信息的基础上，针对特殊应用提取、生成的综合性信息，包括矿区环境规划、矿区交通运输规划、矿区土地整治规划等。mgis的综合信息具有综合性、全面性、空间分布性和时效性等特点，是基础信息、专题信息的拓展。

综上所述，从勘探到生产，随着煤矿基础数据信息的增加，对地质体控制程度、精度和认识程度越来越高。煤矿数据是海量数据，无论是地物、地貌等几何信息、拓扑信息和属性信息，煤矿系统的运作，还是在时间和空间上，时时刻刻都在发生变化。因此，如何合理、科学地对煤矿基础信息进行分类编码，有效地管理、利用煤矿基础数据，充分发挥其增值作用，是煤矿空间信息管理的一个重要内容。

3.数据模型

矿山地质学的概念篇8

关键词： 铁氧化物铜金矿床；概念；特征；分类

Key words: iron oxide-copper-gold deposits；concepts；characteristic；classification

中图分类号：TD2文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）15-0106-01

0引言

在上个世纪，Hitzman等通过系统总结澳大利亚奥林匹克坝矿床、美国密苏里东南铁矿区、加拿大Great Bear和Wernecke矿区、瑞典基鲁纳铁矿和我国白云鄂博矿床的地质特征，将它们归纳为一种新型矿床类型——铁氧化物铜金(iron oxide-copper-gold deposits，IOCG)矿床。IOCG矿床属于富铁氧化物矿床，是世界上Cu—Au—U的主要来源之一，并伴生丰富的具有经济价值的Fe，REE(主要是La和Ce)，Ag，Mo，Co，Bi等可供综合应用。到目前为止，学界在IOCG矿床的成矿环境、成矿时期、矿床类型及成矿机制上的认识尚未取得一致，从而阻碍了有效勘探形式的建立。本文旨在厘定IOCG矿床的概念，总结其基本特征，并对IOCG矿床给予恰当的分类，以此丰富有关IOCG矿床的理论体系，以便更好地指导IOCG矿床的勘探找矿工作。

1IOCG矿床的概念及特征

Sillitoe于2003年将IOCG矿床定义为含有富铁氧化物(赤铁矿±低钛磁铁矿)并伴有黄铜矿±斑铜矿的矿床，其矿产组合变化大，与一定的岩浆环境有关；Corriveau于2006年进一步将之定义为铁氧化物含量>20％且具有贫硫化物的热液型多金属(铜-金-银-铀-稀土-铋-钴-铌-磷)矿床；2007年，Hunt等则认为IOCG矿床是指具有富铁氧化物，硫化物含量

2IOCG矿床的分类

2.1 构造环境：早期的研究者认为IOCG矿床与大陆的伸展结构有关。Hitzman认为IOCG矿床的形成主要与3种因素有关：①与大陆地块内部的非造山岩浆有关（如奥林匹克坝）；②与较年轻的大陆边缘弧的中性岩浆有关(如南美安第斯)；③与褶皱和推覆带有关(如MountIsa线形褶皱带内的矿床)。但近年来的研究发现，基鲁纳矿床和奥林匹克坝矿床成矿时的结构环境不是早先所认为的非造山伸展结构，而是挤压的逆冲结构或造山结构。因此，IOCG矿床的形成主要还是与挤压或者造山过程有关。

2.2 矿床成因：关于IOCG矿床的争论焦点目前主要集中在成矿流体和成矿物质的来源上。根据传统的流体包裹体和稳定同位素数据，一些研究者提出了岩浆热液形式；Barton和Johnson认为不同来源的流体可以产生不同的地质地球化学特征。近年来，大量流体包裹体的卤族元素-稀有气体-SR-CL同位素数据、C-H-O-S稳定同位素数据以及电气石B同位素数据研究标明，不同地域的不同IOCG矿床具有不同的流体来源，既有岩浆成因也有非岩浆成因；既可能是某种端元流体参与成矿，也可能是不同端元流体共同参与成矿，但大型和超大型IOCG矿床的形成常常是多种端元流体共同作用的结果。从IOCG矿床的成矿流体和成矿物质的来源上分析，其形成原因可分为岩浆型、非岩浆型和混合型等3种形式；其成矿物质则可能主要通过火成岩来自地幔。

2.3 分类：按照IOCG矿床的形成因素及环境构造，可将之分为以下3类：①岩浆型IOCG矿床：其成矿流体来源于岩浆水，与岩浆岩关系密切，尤其是与中性-酸性的钙碱性-碱性（±碳酸岩）岩浆岩关系密切，成矿物质来源于岩浆，成矿物质以Cu-Au组合为主，磁铁矿通常为5%～15%；②非岩浆型IOCG矿床：其成矿流体来源于地表/盆地水或变质水，与岩浆岩关系不明确，成矿物质来源于岩浆或地层，成矿物质以Cu-Au-Co±U组合为主，铁氧化物＞15%；③混合型IOCG矿床：其成矿流体为混合性来源，与岩浆岩有一定关系，可见斑岩型矿化，但与斑岩体关系不明确，成矿物质来源于岩浆和（或）地层，矿床中铁氧化物＞15%。从现有数据来看，大型和超大型IOCG矿床都是混合型的，这可能是由于大型和超大型IOCG矿床常常需求巨量的成矿流体和成矿物质的原因所致。

3结论

IOCG矿床的形成主要与挤压或者造山过程有关，按照其形成因素及环境构造，可将IOCG矿床分为岩浆型IOCG矿床、非岩浆型IOCG矿床和混合型IOCG矿床。目前国际上对IOCG矿床的研究如火如荼，但国内对IOCG矿床的研究才刚刚起步，主要是将国内矿床与国外研究进行对比，而对其成因及其机制，由于缺乏流体包裹体和稳定同位素数据，所以难以系统地进行深入的研究，也难以进行分类。

参考文献：

[1]李泽琴，胡瑞忠，王奖臻，等．中国首例铁氧化物一铜一金一铀一稀土型矿床的厘定及其成矿演化[J]．矿物岩石地球化学通报，2002，21(4)：258-260．

[2]李上森．元古宙铁氧化物(cu—u—Au—REE)矿床[J]．国外前寒武纪地质，1996(2)：29—38．

矿山地质学的概念篇9

数字化矿山技术应用的基本情况 数字矿山概念 数字矿山是数字地球理念及技术在矿山勘探、开发及矿山管理中的具体应用，是未来矿山的发展的目标和方向；国家提出以“工业化带动信息化、信息化促进工业化”，“用信息技术改造提升能源、矿业传统产业”，是对矿山数字化的很好诠释；学术界认为：构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、绿色和可持续的矿业发展新模式，是我国矿业生存与发展的未来方向。矿山数字化能为矿山带来很多好处，主要表现在：提高劳动生产率，降低成本的需要，发达国家示范采区劳动生产率大概最少可以提高90%；开采贫矿和深部矿床的需要；改善矿工安全和健康状况的需要。综合矿业发达国家矿山数字化建设不同的战略构想，以及不同学者对数字矿山概念的表达，对数字矿山的概念可以表述为几个不同的层次：矿山数字化信息系统，即从改变软件角度入手逐步实现矿山数字化；远程遥控和自动化采矿，即从改变硬件角度入手逐步实现矿山数字化。具体来说，现阶段矿山数字化表现在以下几方面：实现矿山勘测、规划、设计数字化，生产过程自动化，经营管理与决策过程数字化；矿山各类信息的采集、传输、处理、集成、显示到应用于生产过程，实现闭环控制；传统设备的智能化改造；矿山装备水平更新，生产工艺优化，生产效率提升。 发达国家数字化矿山技术的应用 矿业发达国家的矿山数字化主要从开采过程的自动化、智能化入手，以求最大限度的改善矿工的劳动条件，提高采矿效率。露天矿山在上世纪80年代后期，陆续采用高精度激光/GPS自动测控、快速品位分析仪进行质量控制、GPS卡车自动调度和车辆智能行车系统，实现全天候、高效率、安全生产。进入上世纪后90年代末期，这些国家信息化的重点已经转移到地下矿山生产过程自动化，实现远程遥控和自动化操作。国外数字化成功的经验说明，正是由于大量革命性的技术的使用，才使得数字化能够真正落实、见效。这些技术主要包括。（1）快速品位分析仪。这是一种相对分析技术，但只要标样全面，分析结果非常精确。最初的快速品位分析仪采用放射源激发电子飞跃，适用场合很受限制；最新技术采用激光激发，安全、可靠，适用范围非常广泛，可同时快速分析多种元素或元素组合。目前，矿山可选用的有各种配置。（2）激光雷达应用。用于高精度实时测控和井下导航，是井下矿山必需设备。（3）GPS定位技术的应用。对矿山卡车、挖掘机、钻机、推土机实行定位，动态跟踪其工作状态和设备参数，从而达到自动安排车辆任务，计算产量。 数字化矿山技术在我国应用的总体情况 国内矿山数字化技术约有20年历史，在2005年以后得到较快发展。特别是近年来，在煤炭、冶金、有色及黄金等行业，矿山数字化得了空前的发展，相当一部分企业已经实现全面数字化，最突出的代表是首钢水厂铁矿、神华北电胜利煤矿、德兴铜矿及招远金矿等。在我国数字化矿山技术实施过程中，先进的技术和理念与矿山企业的融合成为较大的难点。硬件系统、自动控制系统、网络系统等可以快速与国际接轨；软件系统、系统集成与规划、管理理念的提升与管理过程的规范化则仍需要做较多的工作。总体来说，我国矿山企业数字化技术与先进国家相比仍有较大差距，但处于一种强劲的发展阶段。数字化矿山技术在我国水泥矿山应用的基本情况国内水泥行业矿山数字化起步更晚，新型干法水泥生产线的工艺过程已经实现了自动化、生产现场远程可视化。但水泥矿山在地测数字化、采矿生产优化、调度自动化、品位在线监测、现场可视监测及统一通讯等方面才刚刚起步，国内只有极少数矿山开始进行数字化技术的尝试。水泥矿山有以下特点：矿山信息化基础薄弱，技术人员少；粗放式管理，员工工作负荷大；生产任务紧，欠账多；采矿工艺上基本上露天台阶爆破，按经验进行爆破设计、配矿。同时，部分水泥矿山地质条件复杂，矿层与夹层交错，在生产过程中准确控制品位不易，大大增加了矿山生产组织和管理难度；矿石质量波动大，极易出现达不到控制指标的原料，使水泥生产存在严重质量隐患等问题。所有这些问题，可以通过采用数字化矿山技术加以调整和解决，对提升矿山效益，促进水泥生产影响意义深远。 我国水泥矿山应用数字化矿山技术的要点 数字化矿山配矿系统结合矿山的特点，以地质统计学克里格法为基本依据，建立地质数学模型。依据克里格法获得的单元品位估值，用线性规划和模拟开采方法建立了迭代优化配矿方法，进行配矿。（1）地质数据库的建立。将地质勘探工作提供的各项数据录入到计算机内，以作为单元品位计算的依据。地质数据库的数据主要由钻孔和探槽的地质信息组成。建立地质数据库后，在计算机内形成三维矿体、剖面、钻孔模型图，由计算机统计和分析全矿的矿石质量情况。（2）三维地质模型建立与单元品位估值计算。以设计台阶参数为参考，将矿体模型划分为适合尺寸的单元，建立全矿单元文件。地质统计学以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，研究那些在空间分布上既有随机性，又有结构性的随机变量，在矿体建模方面有独到之处。采用最优、线性无偏估计研究矿石品位的空间变异性、矿石与夹石的空间分布、不同块段的品位变化情况，计算给定边界品位下的矿石的储量，得到各单元的化学成分的计算结果，其结果存入单元数据库，利用单元数据库可以迅速做出各个水平分层的质量分布图和各剖面的质量分布图。（3）中、长期配矿计划的编制。采用模拟开采和线性规划与迭代优化相结合的方法编制中、长期配矿计划。模拟开采设计是在品位估值后建立的矿床模型上进行的，首先圈定一个采区，由计算机统计在这个开采境界中的矿块数，从而得到这个采区矿石的平均品位和矿量，最后把计算结果代入线性规划模型（依据生产控制指标建立）中求解；如结果不理想，则重新圈定采区，直到求出最优解。（4）生产配矿计划编制。生产配矿计划是直接用于指导矿山生产的短期性生产计划。为了保证生产配矿计划的准确性，在编制生产配矿计划时我们以生产勘探数据为依据。生产勘探以炮孔岩粉取样为主，逐孔取一个样品，通过化学分析，可得各样品的CaO、Al2O3、MgO等的品位值。将生产勘探数据存入生产地质数据库，以备生产配矿时调用。生产地质数据库的内容有：台段编号、采区编号、炮孔号、炮孔坐标，CaO、Al2O3、MgO等。生产配矿计划的编制以当班生产的矿石品位接近所在年度的配矿品位为目标，各挖掘机的所在位置决定了各采区的品位，每班生产开始前，调度员将生产日期、计划班产量，各台挖掘机所在位置坐标输入计算机，根据炮孔数据库的数据，计算出各台挖掘机当班的采出矿石品位，通过规划计算可得当班各采区的最优配矿比例,根据比例计算出各个采区的配矿量。#p#分页标题#e# 生产调度系统 （1）初级应用。对采场及卸矿点采用全数字视频监控系统监控，视频数据的传输采用无线Mesh网络系统。生产调度系统由数字视频监控和无线对讲和中心调度室组成。数字视频监控系统对矿山穿孔、爆破、装矿、运输及卸矿等关键作业岗位实施视频监控，视频数据通过无线Mesh网络系统传输到中心调度室。对挖掘机、矿用自卸车、装载机、推土机及潜孔钻机等配备对讲机。接受来自中心调度室调度员调度指令。必要时，对矿用自卸车等主要设备实施GPS定位。中心调度室由配矿计算机、视频DVR服务器、视频监视器、视频监控终端和无线对讲语音主机等组成。调度员根据配矿计算机班配矿计划通过无线对讲语音通讯系统对各设备进行调度；通过视频监控终端调节得到最佳观察效果；通过视频DVR服务器设定录像方式，录像文件的播放方式和录像时间；通过视频监视器观察矿山生产情况及时调整生产。（2）高级应用。矿用GPS自动调度系统用于露天矿山生产调度指挥、监控和生产考核；矿山管理人员利用该系统，可实现对运输车辆、电动挖掘机及其它工作设备的实时动态监控、优化调度、量化管理，从而大大提高矿山生产设备的利用率和生产效率，提高生产安全性，加强科学管理，实现优化生产。露天矿GPS定位、生产自动化调度系统涉及GPS卫星定位技术、移动通讯技术、GIS技术、运筹学理论及计算机技术等多个领域。系统由调度监控中心、通信网络、车载系统及管理信息系统等4部分组成。调度中心的电子地图上可监测移动目标的运行状态、安全状态等信息；车载系统接受驾驶员的调度请求和工作汇报，通过通讯网络传送给调度监控中心；管理信息系统对车辆、挖掘机的作业进行自动化记录、计量、统计、分析及调度，同时提供同矿山其他应用软件系统的接口。 云南某水泥用石灰石矿山实例 截至2006年底，云南某水泥用石灰石矿山年生产规模200万t，实施的数字化矿山工程包括矿山数字化建模、生产计划优化和通讯无线化。该矿通过采用地质统计学技术、数据库技术、无线通讯技术所形成的数字化矿山（矿体），对矿山生产、经营与管理各个环节要素，实现数字化、模型化、集成化管理，将矿山资源管理实现质的飞跃，矿山生产过程预控水平显着提升，资源利用率提高。具体效果表现在：扩大开采境界，新增储量1106.18万t；矿山原设计46年，采用均化（数字化矿体）开采技术后，低品位矿石利用率达到90%以上，增加储量和计划剥离废石量共计2558.86万t，按利用率90%计算，可利用2302.97万t，可延长矿山服务年限约13年；矿山可搭配利用1344万t低品位矿石，减少废石场占地面积约33万m2；2003-2005年的3年间共利用低钙高铝矿石92万t；至2006年底，矿山未设排土场，也无废石外排，实现了零排放开采。山西某水泥用灰岩矿山该矿山年生产规模480万t。数字化矿山工程包括矿山数字建模、生产计划优化、采场生产监控可视化和通讯无线化。该矿通过采用现代信息技术、数据库技术、网络传输技术和无线通讯技术所形成的数字化矿山，将使矿山在企业活动的三维尺度范围内，运用先进的生产、管理理念和方式，对矿山生产、经营与管理各个环节要素，实现网络化、数字化、模型化、可视化和集成化管理，将矿山资源管理实现质的飞跃，矿山生产过程自动化水平显着提升。具体效果表现在：合理利用境界内的低品位矿，一方面增加了矿区资源储量，另一方面减少了废石排弃；初步估计矿山服务年限比预计延长5年；环境上少排弃1200万m3废石；实现合理配矿，优化配矿，减少了后续加工矿石质量波动，为水泥生产质量奠定了基础；实现不同质量矿石分爆、分装、分运，及时合理安排生产调度；可视化生产监控，实现采场作业设备、装卸场地、主要运输通道的远程可视化监控，及时发现露天矿各环节的运行问题，为露天矿的安全生产提供保证。 东北某优质石灰石矿 该矿山的矿石CaO品位51%~55.5%，平均CaO品位为53%左右。根据矿山开采要求，对石灰石需要进行分采。CaO高于54%的石灰石用于轻质碳酸钙生产、52.5%以上用于溶剂氧化钙生产、筛余及低品位石灰石用于水泥生产。矿山处于设计阶段，设计年生产能力为450万t。数字化矿山工程包括矿山数字建模、生产计划优化、采场生产监控可视化和通讯无线化。具体包括：合理确定不同矿层的品位、准确定位不同品位矿石的空间分布；实现不同品位矿石分爆、分装、分运，及时合理安排生产调度，以此实现资源的最优化利用；可视化生产监控，实现采场作业设备、装卸场地、主要运输通道的远程可视化监控，及时发现露天矿各环节的运行问题，为安全生产提供保证。 水泥矿山数字化发展趋势 目前我国石灰石矿山的采矿方式主要是露天台阶爆破开采。随着工业建设的快速发展，传统的采矿方法已不能满足逐渐增大的石灰石矿需求量和对矿石品位控制的要求。社会的进步、科学技术的发展，、使得采矿向设备大型化与智能化、开采连续化、操作自动化、资源数字化及整体数字化等方向发展。借鉴其他矿山数字化过程的经验，水泥矿山可采取以下步骤进行数字化改造：矿山采场实时可视化监控；矿山地测采数字化；在图5矿块线品位分析仪联网使用；矿山统一通讯技术；采矿生产调度自动化；矿山能源管理自动化；矿山水、气、油、电消耗采集自动化；矿山生产、安全软件系统；矿山其它软件系统；矿山管控一体化平台等。在一些矿业发达国家，矿山自动化、数字化建设已经成为一种必然。我国一些装备水平较高的矿山，自动化、数字化建设也已成为一种自觉行动。一些矿山企业建设数字矿山的积极性较高，但在认识上还存在差距，急于求成、重硬件、轻软件的现象普遍存在，这种观念需要改变。在信息技术领域，矿山自身力量相时薄弱，既懂管理又懂信息技术的复合型人才缺乏，单靠矿山自己的力量来建设数字矿山比较困难，采取外联协作是一种较好的解决办法。数字化矿山的建设可以依层次循序渐进，也可以采用选择重点逐步扩大或跨越式发展方式，其终极目标是实现矿山真正安全、高效、经济开采。对于我国矿山，从地质资源数字化、三维可视化入手，开发生产信息管理系统，构建生产调度指挥和安全生产监测系统，应该是更为有效的途径。#p#分页标题#e#

矿山地质学的概念篇10

0 前言

芜湖太平矿隶属芜湖市鸠江区沈巷镇管辖，属小型铁矿床，目前处于初期生产阶段，据矿山目前井巷工程揭露情况，矿、岩均不太稳定，且上接第四系，井下涌水量大，动水补给量充足，顶底板岩石破碎，属水文地质条件和工程地质条件均复杂的大水矿山。该矿曾多次发生井下突水，突水量大、水势凶，最大突水量达1400m3/h，严重影响人员生命安全及矿井正常生产，矿井生产将面临严峻的水害威胁。因此，矿井防治水是本矿各项生产工作中的重中之重，而矿井涌水量预测则是首要问题。

1 矿井概况

矿体埋深一般在50m～188m，建成-135m、-153m 、-185m三个中段，采用竖井开拓，嗣后充填房柱式采矿法开采。

2 水文地质条件

井田内第四系埋藏厚度大，富水性强；矿床埋藏较深，矿体及其顶板岩层富水性中～强，巷道直接进水，水压较大；裂隙岩溶含水层与第四系含水层之间虽有厚度0～26m弱透水岩层起到相对隔水作用，但在构造裂隙及岩体接触带裂隙发育处或该层变薄尖灭处，往往是第四系强含水层与裂隙岩溶含水层沟通的有利通道。综上，本矿床以顶板（徐家山组（T2x）大理岩）岩溶裂隙水直接充水矿床，主要矿于当地侵蚀基准面以下，充水含水层富水性中～强，且有稳定的地下水补给来源。矿井充水以顶板水（徐家山组裂隙岩溶含水层水及其围岩接触带裂隙水）和矿体内及接触带裂隙水为主。充水通道主要为顶板垂向裂隙或侧向矿体的围岩裂隙。矿井-135m中段稳定排水量2200m3/d，-185m中段稳定排水量4500m3/d，涌水量相对稳定，然而采掘过程中突水时有发生，水量足、水势凶、水压较大，最大突水量达1400 m3/h。

3 涌水量预测

3.1 水文地质条件概化

剖面上视矿体上覆碎屑岩类（第二类含水结构层）和矿体底板侵入岩（第四类含水结构层）为相对隔水层，平面上视矿床北、西面为隔水边界，南、东面为无限供水边界。

图 水文地质概化模型

3.2 计算

基于上述水文地质概念模型，依据映射原理，参考《矿井地质工作手册》中边界附近巷道系统（承压转无压）涌水量计算公式，以矿体平面投影面积为涌水量计算区域进行计算。

（1-1）

式中：

Q―预测的坑道涌水量（m3/d）；

K―渗透系数（m/d）；

H―承压含水层水头高度（m）；

h0―含水层剩余水柱高度（m），h0=H-Smax，

顶板含水层疏干时H≈Smax，因此h0≈0；

M―含水层厚度（m）；

ro―引用半径（m）；

α、β―参数； （1-2）

；（1-3）

取渗透系数K=0.49m/d；取承压含水层厚度M=47.5m；取承压含水层水头高度值H=190 m；矿体平面投影面积约145000m2；大井半径r0为215m；d1、d2均取220m；代入公式，结果如下：Q总=12559.0 m3/d，即524 m3/h；

3.3 预测结果确定

比拟法结果：Q总=17083m3/d ，即712m3/h；矿坑现状排水Q总=6700 m3/d，即280 m3/h；大井法结果：Q总=12559.0 m3/d，即524 m3/h。

鉴于“比拟法”基本取自实测资料，虽然也存在差异，但两矿区相邻且水文地质条件基本相似，“大井法”亦有一定理论参考意义，矿坑现状排水资料真实可靠等因素，故推荐太平铁矿矿井正常涌水量取“比拟法”估算结果、“大井法”估算结果与矿坑现状排水量三者之间的平均值，即：

矿井正常涌水量Q正常=（17083+12559+6700）/3=12114m3/d（即505m3/h）

据以往经验，推荐太平铁矿矿井最大涌水量取矿井正常涌水量的1.5倍，即：矿井最大涌水量Q最大=1.5Q正常=1.5×12114=18171m3/d（即757 m3/h）

另外，该矿井目前实际排水量稳定在200～300m3/h左右，但坑道时有发生突水，近期最大一次突水水量达1400m3/h，基于此，结合矿山经济等因素，推荐：矿井需具备1500 m3/h的抗灾排水能力。

4 结论

采用“大井法”和“比拟法”分别对矿井涌水量进行计算，结果相近，与实测有一定偏差，故推荐矿井正常涌水量为505 m3/h，最大涌水量为760 m3/h；

太平铁矿水文地质条件复杂，时有突水发生，综合考虑矿井安全因素和矿井经济因素，推荐矿井设防涌水量为1500m3/h，要求矿井的实际排水能力不低于1500 m3/h；

参考文献：

[1] 杨成田.专门水文地质学[M].北京：地质出版社，1981.

矿山地质学的概念篇11

 

0引言

自2 l世纪以来，以信息技术为代表的技术革命迅速发展，而数字化更是成为信息的表现形式，1999年召开的首届“国际数字地球”大会上又提出了“数字矿山”(Digital Mine，DM)的概念后，“数字矿山”在矿业中发挥出越来越大的作用，是矿业发展的目标和方向。而构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、绿色可持续的矿业发展新模式，是我国矿业生存与发展的必由之路。

1数字矿山的概念

1.1 数字矿山的概念

数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。

2、数字矿山的研究现状

2.2 国内数字矿山的研究现状

美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家在数字矿山方面的研究起步较早。2001年，中国矿业联合会组织召开了首届国际矿业博览会，其中包括一个以“数字矿山”为主题的分组会。2002年，以“数字矿山战略及未来发展”为主题的中国科协第86次青年科学家论坛召开，2006年，煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了“数字化矿山技术研讨会”。20世纪末以来，国家主要科研资助机构和相关行业部门相继立项支持了一批数字矿山课题。包括2000年开始的一项国家自然基金课题、2006年开始的一项863课题和一项“十一五”支撑课题等。2000年以来，国内多所高校、科研院所、企事业单位相继设立了与数字矿山有关的研究所、研究中心、实验室，主要有：2000年设立于中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院的“3S与沉陷工程研究所”、2005年设立于中南大学资源与安全工程学院的“数字矿山实验室”、2007年设立于东北大学资源与土木工程学院的“3S与数字矿山研究所”和2007年设立于中国矿业大学(徐州)计算机科学与技术学院的“矿山数字化教育部工程研究中心”等。山东新汶矿业集团泰山能源股份有限公司翟镇煤矿是我国第一座数字矿山，与北京大学遥感与地理信息系统研究所合作，在国内首开数字化矿井技术应用之先河。此外，中国矿业大学等单位相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地学模拟、矿山虚拟现实、矿山定位等方面的技术开发与应用。

3.数字矿山的技术分析

3.1“3S”技术

GPS主要用于实时、快速提供目标、各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置；RS用于实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面的各种变化，及时地对GIS的空间数据进行更新；GIS则是对多种来源的时空数据综合处理、动态存贮、集成管理、分析加工，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。以GIS为核心的“3S”集成是当前空间技术发展的重要方向，这主要是在空间数据处理中的GIS、RS、GPS既各有特色，有存在着密切的联系。在解决实际问题中常常要3个系统联合使用，用RS技术来获取信息，再由GPS进行定位及导航GIS负责最后的处理，并提供各种图形，提出决策实施方案。免费论文。所以3S集成系统的研究已越来越被人们所关注。免费论文。

3.2可视化技术

3.2.1可视化建立的必要性

可视化模型是数字矿山建设的基础，只有完全掌握了矿床及井下开采环境情况，才能够为数字矿山的建设提供基础平台，数字矿山建设后续的通讯系统、生产调度及人员设备定位、生产过程安全监控与预警系统、生产过程虚拟现实系统都需要以此为基础平台进行设计开发和系统运行。

3.2.2可视化的建立方法

可视化建模采用TIN(不规则三角网)技术产生数字地形表面模型和地质体(包括床体、岩层及断层)实体线框模型，同时采用变块技术建立矿床资源评价块段模型。最终采用地质统计学方法对块段模型进行估值，得出既有结构性又具有随机性的复杂地质体的空间分布及品位和开采环境综合评价技术成果，并在此基础上进行开采方案优化与设计。

3.3虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术

3.3.1虚拟现实技术的概念

指利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等高新技术，模拟人在特定环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。免费论文。VR 在许多工程领域和基础研究方面已经得到较为广泛的应用，在国外矿业领域的研究起步比较早，出现了一些2.5维的虚拟矿山系统。通过对虚拟矿山实体进行操纵，可以构造出逼真的三维、动态、可交互的虚拟生产环境，用以模拟完成在真实矿井中进行的工作。

3.3.2虚拟技术条件下矿山模拟开采技术研究

以地质及矿床模型为基础，结合其它关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、地下矿巷道标准断面设计、峒室设计、开拓设计、采矿方法设计、穿爆设计、通风设计、灾变应变预案等工作。

4、数字矿山的发展趋势

(1)实现生产过程管理和控制一体化。矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。

(2)开发各种功能的矿山应用软件。必须针对不同的应用和矿山工程需求，研究开发适合不同用户、具有不同功能的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、人工智能和科学可视化等软件工具。

(3)朝着构建生态矿业工程方向发展。生态矿业工程就是当人类开发矿产资源引起自然生态平衡破坏时，建立人为的生态平衡，构建生态矿业工程对实现可持续发展具有非常重要的现实意义。

(4)人工智能技术研究。自20世纪80年代中后期以来，人们已开始应用人工智能理论与技术来解决采矿工业中的各种实际问题，并逐步显示出无法取代的优越性。运用数据挖掘与知识发现、专家系统等人工智能技术实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能，实现矿山的智能化。

5、结论

我国既是采矿大国，又是资源消费大国。随着经济的高速发展和工业化进程的快速推进，中国对矿产资源的消费将持续呈现快速增长态势，将长期保持旺盛的需求。但是，中国矿产资源所面临的资源短缺，供应乏力的严峻形势，目前已经成为发展工业的瓶颈，如果这种势头继续发展下去，势必对国民经济的可持续发展产生深刻影响。因此，客观的实事求是的评价资源现状，充分合理的利用和保护资源，以建设数字矿山来改变和确保矿产资源长期稳定供给是中国矿业走可持续发展一条正确之路。

参考文献:

[1] 吴立新,张瑞新等. 维地学模拟与虚拟矿山系统[J].测绘学报,2002,31(1):29-33

[2].吴立新,刘纯波,牛本宣等。试论发展我国矿业地理信息系统的若干问题[J].矿山测量,1998，(04)：48-51

[3]刘光.地理信息系统[M].北京：中国电力出版社, 2003

[4]陈述彭.区域地理信息分析方法及应用[M] .北京：科学出版社,1999

矿山地质学的概念篇12

 

0引言

自2 l世纪以来，以信息技术为代表的技术革命迅速发展，而数字化更是成为信息的表现形式，1999年召开的首届“国际数字地球”大会上又提出了“数字矿山”(Digital Mine，DM)的概念后，“数字矿山”在矿业中发挥出越来越大的作用，是矿业发展的目标和方向。而构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、绿色可持续的矿业发展新模式，是我国矿业生存与发展的必由之路。

1数字矿山的概念

1.1 数字矿山的概念

数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。

2、数字矿山的研究现状

2.2 国内数字矿山的研究现状

美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家在数字矿山方面的研究起步较早。2001年，中国矿业联合会组织召开了首届国际矿业博览会，其中包括一个以“数字矿山”为主题的分组会。2002年，以“数字矿山战略及未来发展”为主题的中国科协第86次青年科学家论坛召开，2006年，煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了“数字化矿山技术研讨会”。20世纪末以来，国家主要科研资助机构和相关行业部门相继立项支持了一批数字矿山课题。包括2000年开始的一项国家自然基金课题、2006年开始的一项863课题和一项“十一五”支撑课题等。2000年以来，国内多所高校、科研院所、企事业单位相继设立了与数字矿山有关的研究所、研究中心、实验室，主要有：2000年设立于中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院的“3S与沉陷工程研究所”、2005年设立于中南大学资源与安全工程学院的“数字矿山实验室”、2007年设立于东北大学资源与土木工程学院的“3S与数字矿山研究所”和2007年设立于中国矿业大学(徐州)计算机科学与技术学院的“矿山数字化教育部工程研究中心”等。山东新汶矿业集团泰山能源股份有限公司翟镇煤矿是我国第一座数字矿山，与北京大学遥感与地理信息系统研究所合作，在国内首开数字化矿井技术应用之先河。此外，中国矿业大学等单位相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地学模拟、矿山虚拟现实、矿山定位等方面的技术开发与应用。

3.数字矿山的技术分析

3.1“3S”技术

GPS主要用于实时、快速提供目标、各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置；RS用于实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面的各种变化，及时地对GIS的空间数据进行更新；GIS则是对多种来源的时空数据综合处理、动态存贮、集成管理、分析加工，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。以GIS为核心的“3S”集成是当前空间技术发展的重要方向，这主要是在空间数据处理中的GIS、RS、GPS既各有特色，有存在着密切的联系。在解决实际问题中常常要3个系统联合使用，用RS技术来获取信息，再由GPS进行定位及导航GIS负责最后的处理，并提供各种图形，提出决策实施方案。免费论文。所以3S集成系统的研究已越来越被人们所关注。免费论文。

3.2可视化技术

3.2.1可视化建立的必要性

可视化模型是数字矿山建设的基础，只有完全掌握了矿床及井下开采环境情况，才能够为数字矿山的建设提供基础平台，数字矿山建设后续的通讯系统、生产调度及人员设备定位、生产过程安全监控与预警系统、生产过程虚拟现实系统都需要以此为基础平台进行设计开发和系统运行。

3.2.2可视化的建立方法

可视化建模采用TIN(不规则三角网)技术产生数字地形表面模型和地质体(包括床体、岩层及断层)实体线框模型，同时采用变块技术建立矿床资源评价块段模型。最终采用地质统计学方法对块段模型进行估值，得出既有结构性又具有随机性的复杂地质体的空间分布及品位和开采环境综合评价技术成果，并在此基础上进行开采方案优化与设计。

3.3虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术

3.3.1虚拟现实技术的概念

指利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等高新技术，模拟人在特定环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。免费论文。VR 在许多工程领域和基础研究方面已经得到较为广泛的应用，在国外矿业领域的研究起步比较早，出现了一些2.5维的虚拟矿山系统。通过对虚拟矿山实体进行操纵，可以构造出逼真的三维、动态、可交互的虚拟生产环境，用以模拟完成在真实矿井中进行的工作。

3.3.2虚拟技术条件下矿山模拟开采技术研究

以地质及矿床模型为基础，结合其它关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、地下矿巷道标准断面设计、峒室设计、开拓设计、采矿方法设计、穿爆设计、通风设计、灾变应变预案等工作。

4、数字矿山的发展趋势

(1)实现生产过程管理和控制一体化。矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。

(2)开发各种功能的矿山应用软件。必须针对不同的应用和矿山工程需求，研究开发适合不同用户、具有不同功能的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、人工智能和科学可视化等软件工具。

(3)朝着构建生态矿业工程方向发展。生态矿业工程就是当人类开发矿产资源引起自然生态平衡破坏时，建立人为的生态平衡，构建生态矿业工程对实现可持续发展具有非常重要的现实意义。

(4)人工智能技术研究。自20世纪80年代中后期以来，人们已开始应用人工智能理论与技术来解决采矿工业中的各种实际问题，并逐步显示出无法取代的优越性。运用数据挖掘与知识发现、专家系统等人工智能技术实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能，实现矿山的智能化。

5、结论

我国既是采矿大国，又是资源消费大国。随着经济的高速发展和工业化进程的快速推进，中国对矿产资源的消费将持续呈现快速增长态势，将长期保持旺盛的需求。但是，中国矿产资源所面临的资源短缺，供应乏力的严峻形势，目前已经成为发展工业的瓶颈，如果这种势头继续发展下去，势必对国民经济的可持续发展产生深刻影响。因此，客观的实事求是的评价资源现状，充分合理的利用和保护资源，以建设数字矿山来改变和确保矿产资源长期稳定供给是中国矿业走可持续发展一条正确之路。

参考文献:

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[3]刘光.地理信息系统[M].北京：中国电力出版社, 2003

[4]陈述彭.区域地理信息分析方法及应用[M] .北京：科学出版社,1999