——松礦老區(qū)采空區(qū)三維建模記
近年來，一些礦山相繼發(fā)生采空區(qū)透水和采空區(qū)周邊巷道垮塌的重大安全事故，再次為井下礦山，特別是歷經(jīng)多年開采的老礦區(qū)安全生產(chǎn)敲響了警鐘。面對采空區(qū)給老區(qū)安全生產(chǎn)帶來的巨大威脅，松礦依靠科技創(chuàng)新，加快“三新”技術(shù)推廣應(yīng)用，加速科技成果轉(zhuǎn)化，應(yīng)用三維圖形軟件全面建設(shè)完成老區(qū)采空區(qū)立體數(shù)據(jù)模型，為老區(qū)安全生產(chǎn)構(gòu)筑起一道安全有效的防護網(wǎng)。
新技術(shù)破解老難題
作為松礦的老生產(chǎn)區(qū)，1600中段以上區(qū)域一直承擔(dān)著搜殘找盲，緩解主生產(chǎn)區(qū)壓力，延長礦山服務(wù)年限的重任。但由于歷經(jīng)數(shù)十年大規(guī)模開采，期間還經(jīng)歷了礦業(yè)秩序混亂時期的破壞性開采，區(qū)域內(nèi)形成了眾多采空區(qū)，成為安全生產(chǎn)的最大威脅。
要解除采空區(qū)的安全威脅，避免搜殘找盲過程中發(fā)生安全事故，就必須讓管理、技術(shù)和施工人員能夠全面、準(zhǔn)確、及時地了解和掌握采空區(qū)相關(guān)信息。但如何系統(tǒng)整理老區(qū)采空區(qū)信息資料，如何快速分析采空區(qū)與采點、巷道與采空區(qū)關(guān)系，長期以來一直是困擾松礦工程技術(shù)人員的老難題。
隨著近年新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝應(yīng)用步伐的不斷加快，特別是Surpac三維軟件在云錫各大礦山工程技術(shù)管理中的推廣，為松礦工程技術(shù)人員解決這個困擾多年的技術(shù)難題打開了一扇大門。
三維建模，簡單來說就是利用三維軟件在以橫軸縱軸二維數(shù)據(jù)顯示的傳統(tǒng)圖形基礎(chǔ)上導(dǎo)入高程數(shù)據(jù)，從而建立起橫、縱、高的三維空間數(shù)據(jù)庫，并以三維圖形資料所顯示的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)模型。
采空區(qū)三維模型建立，并及時、動態(tài)更新采掘點、巷道工程數(shù)據(jù)后，利用模型系統(tǒng)的各項功能，能夠更加直觀、準(zhǔn)確地反映采空區(qū)立體方位、面積等相關(guān)數(shù)據(jù)，更加明確地反映采空區(qū)與相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)點、巷道工程的空間位置關(guān)系，所有情況一目了然。過去使用傳統(tǒng)的CAD軟件，制作一張反映采空區(qū)位置關(guān)系的地質(zhì)剖面圖需要工程技術(shù)人員花上幾天時間，而這套采空區(qū)三維模型建立后，僅需幾個簡單操作，幾分鐘內(nèi)就能成功進行處理信息。
采空區(qū)三維模型的建立充分提高了老區(qū)技術(shù)工作效率，提升了采掘施工作業(yè)的安全性，真正解決了老區(qū)安全生產(chǎn)的大難題。
新思維攻克新難關(guān)
任何一項新技術(shù)投入到實際應(yīng)用，都需要與生產(chǎn)實際磨合適應(yīng)，必然會出現(xiàn)許多不確定因素，面對許多新的難關(guān)。隨著松礦老區(qū)采空區(qū)三維建模工作的全面展開，許多新的難題擺在了參與建模工作的工程技術(shù)人員面前。
首先出現(xiàn)的難題是：原有的工程測量資料庫是建立在滿足傳統(tǒng)二維工程圖件需要的基礎(chǔ)上，所有巷道工程都只有測量控制點有高程，無法滿足三維建模對于工程控制精度的要求，需要加密控制點，但加密后的控制點僅有坐標(biāo)，沒有高程。針對這一問題，松礦工程技術(shù)人員提出了用相鄰的兩個測量控制點高程和距離計算推導(dǎo)出加密點高程的方法來解決。但新的問題再次出現(xiàn)，如此大的檢索與計算工作量由人工來完成幾乎是不可能的事情。面對這個難題，參與項目的工程技術(shù)人員進行了積極探索，使用BASIC語言自主編輯開發(fā)處理坑道中心線的輔助程序。利用計算程序完成各測點處高程的檢索與賦值，并通過在原有CAD中段平面圖上確定加密點位置，讓程序自動檢索相鄰測量工程點的高程數(shù)值和距離，自動計算出加密點高程數(shù)值。與此同時，在利用剖面法建空區(qū)模型時又發(fā)現(xiàn)采空區(qū)界線控制點的坐標(biāo)和高程無法直接導(dǎo)入Surpac的問題，在嘗試了各種方法后，終于決定選取并利用了相應(yīng)的MCAD工具解決了這一難題，最終攻克了采空區(qū)建模兩個基礎(chǔ)而又關(guān)鍵的瓶頸問題。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的問題解決了，但在數(shù)據(jù)導(dǎo)入Surpac三維軟件中卻出現(xiàn)控制點的點模型無法正常顯示的問題。原來，在Surpac軟件中輸入點時，軟件會自動對點進行連線處理，最終以線段的方式出現(xiàn)，而不是以工程技術(shù)人員們所需要的獨立點的形式出現(xiàn)。特別是在批量輸入測量點時，系統(tǒng)連線毫無規(guī)則可言，無法滿足建模需要。為有效解決這一問題，工程技術(shù)人員們大膽創(chuàng)新思維，既然以點模型的方式輸入不行，那就以用線段模型的方式輸入，線段起點數(shù)值為控制點數(shù)值，終點賦值為零，在軟件中顯示的就是一個獨立點，再根據(jù)工程和采空區(qū)實際位置、形態(tài)進行手工連線。
就這樣一次次不斷轉(zhuǎn)變觀念，不斷創(chuàng)新思維，不斷刻苦攻關(guān)，最終解決了采空區(qū)三維建模過程中出現(xiàn)的一個個難題，在立足現(xiàn)有的二維圖形資料數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、計算推導(dǎo)和數(shù)據(jù)模型導(dǎo)入等各項技術(shù)基礎(chǔ)工作，為松礦老區(qū)采空區(qū)三維模型成功建立鋪平了道路。
新項目提升新素質(zhì)
說起老礦區(qū)，在許多人眼中都是荒涼落后的代名詞。但是作為松礦老生產(chǎn)區(qū)，那是“硐老人不老、技新礦也興。”擁有一支高素質(zhì)的人才隊伍是老區(qū)安全生產(chǎn)技術(shù)工作的重要支撐。同時，松礦為整體全面提升科技人才隊伍素質(zhì)，適應(yīng)礦山發(fā)展新形勢需要，提出了以科研項目促進生產(chǎn)發(fā)展，以科研項目促進人才培養(yǎng)的思路。
這次老區(qū)采空區(qū)三維建模工作，礦部將其列為了重點科研項目。由松礦二坑技術(shù)副坑長、地質(zhì)高級工程師李周武帶隊，坑口生產(chǎn)股19名工程技術(shù)人員全部參與了該科研項目。
針對Surpac三維軟件推廣應(yīng)用，礦總工辦專門組織了專題技術(shù)培訓(xùn)。包括二坑技術(shù)人員在內(nèi)的全礦地質(zhì)、測量、采礦工程技術(shù)骨干參與了培訓(xùn)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了Surpac軟件的理論知識和操作技能。坑口也充分利用區(qū)域內(nèi)采掘施工企業(yè)停產(chǎn)整頓，工作量相對較少的時機，對全坑工程技術(shù)人員集中開展了多次相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)。
在空區(qū)三維建模項目實施過程中，礦部大膽向青年技術(shù)人員壓擔(dān)子，以項目組副組長袁志強為代表的一批年輕工程技術(shù)人員成為了技術(shù)攻關(guān)的骨干力量。
在項目實施的十個多月里，項目組全體工程技術(shù)人員對28個中段的測量點資料進行分類合并，對12314個測點和277個CAD剖面圖上的采空區(qū)范圍進行整理，對37000個巷道中心控制點組成的工程位置和近4萬個空區(qū)界線點組成的空區(qū)范圍進行處理和描繪，先后建立29個測點模型、300多個空區(qū)立體模型，最終在Surpac中建設(shè)完成從2125中段到1600中段的坑道模型以及1-1、1-2、1-3、1-7、102、5號脈、1-11、10#礦群、6#礦帶等主要采空區(qū)立體模型，包含的空區(qū)體積近一千三百萬立方米。
在這些枯燥無味的工作數(shù)據(jù)背后，是參與老區(qū)采空區(qū)三維建模的工程技術(shù)人員付出的孜孜不倦的努力；在這些一個個精確的數(shù)字背后，是他們對于新技術(shù)的熟練掌握應(yīng)用，這些都成為了工程技術(shù)人員整體素質(zhì)和技能全面提升的標(biāo)志。
老區(qū)采空區(qū)三維立體模型成功建立，現(xiàn)已能夠直觀、準(zhǔn)確、快速地顯示采空區(qū)周邊各個中段、各個采掘承包企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)點的位置和范圍，為工程技術(shù)人員進行管理、工程設(shè)計和指導(dǎo)區(qū)域內(nèi)采掘承包施工企業(yè)施工作業(yè)提供了科學(xué)、準(zhǔn)確、及時的依據(jù)，避免在采空區(qū)及周邊危險區(qū)域范圍施工作業(yè)，全面提升了業(yè)務(wù)安全水平，有效提升了老區(qū)搜殘找盲工作的安全可靠性。
梅花香自苦寒來。2015年松礦科技工作會上，老區(qū)采空區(qū)三維建模項目榮獲松礦科技項目二等獎，為松礦依靠技術(shù)創(chuàng)新推動礦山安全生產(chǎn)發(fā)展交上了一份合格的答卷。
安全生產(chǎn)攻堅戰(zhàn)：扭轉(zhuǎn)安全生產(chǎn)被動局面 促進公司持續(xù)健康發(fā)展
責(zé)任編輯：倪秀華 徐曉潔
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