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露天煤矿采场三维模型构建与应用研究
露天矿的开采过程是按照一定的剥采程序进行的，矿山工程的时空发展过程实质上是露天采场三维地理空间信息按照时间维度的动态变更过程。
不论是开采设计、生产计划编制、工程测量验收，还是生产管理等技术工作，都是对描述剥、采、排矿山工程时空位置的露天采场三维地理空间信息数据的加工处理和控制的过程，因此建立露天采场精确的三维模型具有重要的理论和实际意义，该模型将是数字露天开采中的重要的基础地理空间数据，为露天矿的生产提供重要的基础地理空间信息和决策支持。
归纳起来，本文主要完成了以下几项工作：(1) 利用先进的GPS-RTK技术，进行露天矿采场和排土场的三维数据采集，并进行合理的数据编码，提高内业数据处理的自动化水平，通过数据逻辑检验与校正，交互式编辑后形成采场的现状平面图。
(2) 由于露天矿采场复杂特殊的地形特征，在建模过程中应充分考虑相应的约束条件，本文提出一次性约束三角网生成算法，经过空间数据提取、拓扑关系建立以及空间索引建立，最终建立起边界约束线以内的约束不规则三角网，大大提高了建模精度和分类算量精度，具有现实的理论意义和应用价值。
(3) 露天采矿过程引起采场地理空间数据的连续变化，采场三维模型的更新技术和方法是技术关键。
本文提出扩展边界概念，利用扩展边界及上述三角网生成算法，可实现局部模型建立以及局部模型与整体模型间的无缝拼接，最终完成整体DEM莫型的更新。
⑷根据每月测量验收后获得的采场、排土场高精度的三维模型，本文采用基态修正模型来建立露天矿采场时空数据库，实现了露天矿采剥量的精确计算；结合虚拟现实技术实现开采过程的回放和生产计划的超前演示；实现了基于采场三维精细莫型的采、排长(短)期生产计划编制，为数字露天矿建设提供了基础的地理空间信息框架与平台。
煤矿地质测量空间信息系统及发展趋势的分析煤矿地质测量空间信息系统是指利用现代地理信息技术手段，对煤矿地质信息进行测量、记录、存储、分析和展示的系统。
随着煤矿开发和管理的不断深入，煤矿地质测量空间信息系统在煤矿行业中扮演着逐渐重要的角色，对煤矿的安全生产、资源利用和环境保护都起到了至关重要的作用。
本文将从以下几个方面对煤矿地质测量空间信息系统及其发展趋势进行分析。
一、煤矿地质测量空间信息系统的组成煤矿地质测量空间信息系统主要由地理信息系统、遥感技术、全球定位系统、地球物理探测技术等组成，通过这些技术手段对煤矿地质信息进行测量和分析。
1. 地理信息系统（GIS）：地理信息系统是指能够采集、存储、管理和处理地理信息的系统。
在煤矿地质测量中，GIS主要用于地质数据的采集和存储、地质信息的查询和分析以及地质图的绘制和展示。
2. 遥感技术：遥感技术是指利用航天卫星、航空摄影机等远距离感测设备对地球表面进行观测和测量。
在煤矿地质测量中，遥感技术主要用于煤层与其覆岩的分布、形态和厚度进行检测和分析。
3. 全球定位系统（GPS）：全球定位系统是一种利用卫星进行地球定位的全球导航系统。
在煤矿地质测量中，GPS主要用于对煤矿地质点位的测量和标定。
4. 地球物理探测技术：地球物理探测技术是指利用地球物理方法（如重力、地磁、电磁、地震等）进行地质勘探和勘测。
在煤矿地质测量中，地球物理探测技术主要用于煤层和矿层的探测和识别。
以上技术手段的综合应用构成了煤矿地质测量空间信息系统，为煤矿勘查、生产、管理和环境保护提供了重要的支持。
二、煤矿地质测量空间信息系统的作用1. 煤矿勘查与开发：煤矿地质测量空间信息系统能够对煤矿资源的地理空间信息进行准确测量和一体化管理，为煤矿的勘查和开发提供了可靠的地质信息支持，并为企业合理选矿、确定设计采矿法、规划矿区开采方案提供科学依据。
2. 煤矿安全生产：煤矿地质测量空间信息系统能够对煤矿巷道、采空区、煤层走向等地质要素进行精确测量和分析，为煤矿的安全生产提供了重要的地质信息支持，能够及时预警和避免矿山灾害发生。
基于三维GIS的矿山计量管理系统随着矿山开采的不断深入，矿山计量管理系统的重要性日益突显。
传统的矿山计量管理系统主要依靠人工测量和数据录入，存在着工作量大、数据精度低、容易出现错误等问题。
而基于三维GIS技术的矿山计量管理系统以其高精度、实时性强、便捷性等特点，受到了矿业企业和相关部门的青睐。
本文将针对基于三维GIS的矿山计量管理系统进行深入探讨，分析其应用价值和发展前景。
基于三维GIS的矿山计量管理系统是利用地理信息系统（GIS）技术进行数据采集、处理和展示的一种全新的管理系统。
通过在三维地图上展现矿山的地质、地形、设备、矿石等数据，实现对矿山资源的精准管理和监控。
该系统主要包括地基建模、数据采集、数据处理、数据展示等模块，通过这些模块的协同配合，可以对矿山的各项数据进行准确的三维测量和管理。
1. 高精度：通过三维GIS技术进行矿山地质地形数据的测量和展示，可以实现对矿山资源的高精度管理和监控。
2. 实时性强：通过实时采集矿山数据，及时更新矿山地形地貌信息，实现对矿山情况的实时监控和管理。
3. 可视化：通过三维地图的展示，可以直观地展现矿山的地形、地质、设备等信息，便于管理人员进行分析和决策。
4. 数据互通：通过三维GIS技术，可以实现与其他地理信息系统的数据互通共享，提高了数据的利用率和工作效率。
基于三维GIS的矿山计量管理系统在矿山管理中具有重要的应用价值，主要体现在以下几个方面：3. 风险预警和应急处理：通过对矿山地质地形数据的综合分析，可以及时发现矿山地质灾害隐患，实现对矿山安全隐患的预警和应急处理。
4. 数据分析和决策支持：通过对矿山数据的可视化展示，可以为管理人员提供直观的数据支持，为决策提供科学依据。
基于三维GIS的矿山计量管理系统的应用已经取得了一系列成功的案例，例如在矿山勘探、矿石开采、矿山安全管理等方面都取得了显著的成效，得到了广泛的应用。
1. 技术创新驱动：随着地理信息技术的不断创新和发展，基于三维GIS的矿山计量管理系统也将不断受益于技术的创新，实现功能的不断完善和提升。
煤矿地测管理信息系统1. 简介煤矿地测管理信息系统是为了提高煤矿地测管理工作效率和数据管理能力而设计的信息化系统。
该系统将地质测量、导线测量、斜井测量等地测工作与信息技术相结合，实现煤矿地测数据的自动采集、处理、分析和展示，为煤矿生产提供科学的数据支持和决策依据。
2. 系统功能2.1 数据采集煤矿地测管理信息系统通过与测量设备的连接，实现煤矿地测数据的自动采集。
系统支持导线测量、斜井测量、地质测量等多种数据的采集，并能够对采集到的数据进行质量检查，确保采集数据的准确性和完整性。
2.2 数据处理与分析煤矿地测管理信息系统具备强大的数据处理和分析功能。
系统能够对采集到的数据进行自动处理，包括数据的格式转换、数据的计算与校正等。
同时，系统还提供多种数据分析功能，如地质钻孔数据的插值与可视化、地下水位数据的统计与分析等，帮助用户更好地理解和利用地测数据。
2.3 数据展示与共享煤矿地测管理信息系统将处理后的地测数据以可视化的形式展示给用户。
系统能够生成地测数据的地图、曲线图、柱状图等，方便用户直观地了解煤矿地质情况和地测数据的变化趋势。
此外，系统还具备数据共享的功能，将地测数据与其他管理信息系统进行集成，实现数据的共享和交流。
2.4 报表生成与管理煤矿地测管理信息系统能够根据用户需求生成各类地测报表。
用户可以根据自身需要选择需要导出的报表类型和时间范围，系统会根据用户需求自动生成相应的报表，并提供给用户下载和打印。
同时，系统还提供报表管理功能，用户可以对已生成的报表进行管理和归档。
2.5 计划与调度煤矿地测管理信息系统帮助用户对地测作业进行合理的计划与调度。
系统能够根据煤矿的生产计划，自动生成地测任务，并将任务分配给相应的测量人员。
同时，系统还能够根据实际情况进行任务调度，提醒相关人员按时完成地测作业，并实时监控任务的进展情况。
3. 系统优势3.1 提高工作效率煤矿地测管理信息系统实现了地测数据的自动采集和处理，大大提高了地测工作的效率。
煤矿三维地理信息系统1 概述地理信息系统（GIS）是一种以采集、储存、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。
与一般信息系统的差别是，它采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化觃律的。
从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上収展起来的一门学科，具有独立的学科体系；从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。
煤矿三维地理信息系统（煤矿三维GIS）是用于描述煤矿地质信息、井下环境和设备的应用软件。
煤矿三维地理信息系统能够有效地建立矿山空间数据库，实现矿山的全景显示、动态显示，真实、直观、准确、清晰地表现地层、断裂、矿体及围岩形态，表达钻孔、矿井（竖井、斜井）、巷道、探槽、采空区、采矿区、采矿工作面形态，表达各种机械设备的配备与运转状况，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等三维现象。
煤矿三维地理信息系统可以有效地利用现有资料对未采区和采掘工作面前方、深部及外围的地质构造、矿体变化、矿床分带及其它开采条件迚行预报预测。
2 国内现状中国煤矿GIS 应用起步较晚，与国际水平相比有较大差距，煤矿行业迫切需要一个适应于中国国情的专业化的矿山三维地理信息系统。
但由于到目前为止，现有的GIS系统都还只能实现空间数据的二维或者2.5维的表达和处理，还没有真正的三维GIS系统，因此在具有三维特性的矿山领域中的应用受到了很大的限制，国内还未见投入工业化运行的矿山GIS系统。
煤矿三维GIS是煤矿収展的迫切需要和収展方向，三维GIS将成为煤矿生产觃划和信息化管理不可缺少的工具。
3 应用范围3.1 矿山基础数据的图形化存储和展示根据矿山数据的多源性、复杂性、时空性、关联性、动态性等特点，建立矿山空间数据库，可以形象地显示地层、断裂、矿体及围岩形态，表达钻孔、矿井（竖井、斜井）、巷道、探槽、采空区、采矿区、采矿工作面形态，表达各种机械设备的配备与运转状况，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等三维现象。
22C omputer automation计算机自动化三维地理信息系统在矿山中的技术研究与应用魏忠侠（博兴县自然资源和规划局，山东 滨州 ２５６５００）摘 要：在现代科技和信息技术的迅猛发展下，整个社会步入了一个崭新的发展时期，这对各个社会领域的发展都有很好的推动作用。
从现实的角度来看，当前，三维ＧＩＳ的使用越来越广泛，例如，在日常的通信和城市的交通等方面，三维地理信息系统起着非常关键的作用。
而在矿井测绘中，利用三维地理信息系统不但可以大大提升总体的测绘工作效率，而且还可以对矿井测绘过程中多源、空间和时间特征等各种客观要素进行高效的处理。
为此，本文首先界定了三维ＧＩＳ的一般概念。
其次，对三维－ＧＩＳ的特性进行了详细的剖析。
最后，给出了矿井三维地理信息系统的具体实施方法。
关键词：三维地理信息系统；矿山技术研究；应用措施中图分类号：Ｐ２０８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２３－００２２－３Technical research and application of three-dimensional geographic information system in minesWEI Zhong-xia（Ｂｏｘｉｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｂｕｒｅａｕ，Ｂｉｎｚｈｏｕ ２５６５００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｄｅｒｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｓｏｃｉｅｔｙ ｈａｓ ｅｎｔｅｒｅｄ ａ ｎｅｗ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｄｒｉｖｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｏｃｉａｌ ｆｉｅｌｄｓ． Ｆｒｏｍ ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ， ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ． Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｉｎ ｄａｉｌｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｒｂａｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， ３Ｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｐｌａｙ ａ ｃｒｕｃｉａｌ ｒｏｌｅ． Ｉｎ ｍｉｎｅ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ， ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｗｏｒｋ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｖａｒｉｏｕｓ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅ， ｓｐａｔｉａｌ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｒｓｔ ｄｅｆｉｎｅｓ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ， ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ３Ｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ．Keywords: ３Ｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ； Ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ； Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ收稿日期：２０２３－１０作者简介：魏忠侠，男，生于１９７９年，汉族，山东菏泽人，本科，工程师，研究方向：自然资源调查监测。
基于3D 管理系统的煤炭矿山三维建模及实践：以陕北某煤矿为例王议;孙伟;马冬梅;张志鹏;何培雍【摘要】As the advance of exploration techniques and mining informatization level ,three‐dimensional modeling and 3D management technology of mines become hot spots .The paper expound the coal geological 3D management system which is based on the GISplatform .Three‐dimensional modeling of coal mines need at least four kinds of data ,including topography and geological data ,drillingdata ,roadway data ,elevation and image data .The paper introduce the processing methods of these data ,and then introduce the procedure of three‐dimensional modeling for five models .The five models are coal stratum model ,drilling model ,roadway model ,mined‐out areas model and surface image model .Taking one coal mine in north Shanxi province for example , the paper also describe some problems with the 3D modeling and solution methods of them .%随着现代勘探技术的进步，矿区信息化水平的提高，使矿区三维建模与3D管理技术成为信息化研究的热点。
67找矿技术P rospecting technology矿区三维地质建模方法研究及深部综合找矿预测王霄霄（河北省地质矿产勘查开发局第一地质大队，河北 邯郸 ０５６００１）摘 要：本论文将从矿区三维地质建模方法、三维可视化与分析技术、地质信息集成与分析、模型与算法应用，以及深部矿产资源评价与优选等几个方面进行探讨。
通过对这些关键环节的详细分析和研究，旨在全面展示深部综合找矿预测的理论基础、方法体系以及应用前景，为矿业领域的科学研究和实际应用提供有益的参考和借鉴。
关键词：矿区；三维地质；找矿预测中图分类号：Ｐ６２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１７－００６７－３Research on 3D Geological Modeling Methods and Deep Comprehensive Prospecting Prediction in Mining AreasWANG Xiao-xiao（Ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｒｉｇａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｎｄａｎ ０５６００１，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｉｌｌ ｅｘｐｌｏｒｅ ｓｅｖｅｒａｌ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ ３Ｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ， ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ｄｅｅｐ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅｓｅ ｋｅｙ ｌｉｎｋｓ， ｔｈｅ ａｉｍ ｉｓ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ， ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｄｅｅｐ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｏｒｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ， ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｆｉｅｌｄ．Keywords: ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ； ３Ｄ ｇｅｏｌｏｇｙ； Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－０６作者简介：王霄霄，女，生于１９９２年，汉族，河北邯郸人，本科，学士学位，矿产地质工程师，研究方向：矿产地质勘查，三维地质建模，地质大数据。
煤矿“三位一体”管理信息系统建设内容煤矿“三位一体”管理信息系统是以《煤矿安全生产标准化基本要求及评分办法（试行）》为基础建立的，能够实现对安全风险及事故隐患排查治理的全过程信息化管理，主要包括风险分级管控子系统、隐患排查治理子系统、安全生产标准化子系统、统计分析子系统、安全生产知识库子系统、教育培训、考试管理、移动APP及集团功能等。
一、安全风险分级管控子系统风险分级管控子系统系统主要包括：风险分级管控制度、安全风险辨识评估、安全风险清单库、现场检查计划、检查结果分析、重大风险管控、公示公告管理、风险地图等功能。
（1）风险分级管控制度。
风险分级管控制度：将风险分级管控制度进行存档管理，建立安全风险分级管控工作制度，明确工作责任体系及管理部门，明确安全风险的辨识范围和方法，以及安全风险的辨识、评估和管控工作流程。
风险分级管控制度包括制度文件的名称、发布单位、发布时间等信息，该功能模块可以进行制度文件的添加、编辑、删除以及上传。
（2）安全风险辨识评估。
根据煤矿标准化要求的“1+4”模式进行年度、专项安全风险辨识评估，将辨识评估报告信息资料整理，进行风险辨识和评估、制定相应的管控措施、明确安全生产工作重点、指导和完善生产计划、灾害预防和处理计划以及应急救援预案等。
该功能对辨识评估结果进行管理，功能包括增加、删除、修改、查询等操作，若存在重大安全风险，则推送至安全风险清单中。
（3）安全风险清单库。
该模块根据辨识评估出来的风险制定管控措施，针对一般安全风险，可以进行添加、删除、修改、查询管控措施，对于重大安全风险，必须明确管控措施的具体工作方案（可以编辑或上传附件）、人员组成情况、资金情况、技术类型（设计、替代、转移、隔离）、区域上限人数等内容。
风险分级管控子系统中对于风险的辨识评估内嵌多种常用方法，如：LEC评估法、风险矩阵法等，方便煤矿用户根据自身情况选择合适方法进行风险辨识评估。
（4）现场检查计划。
煤矿采空区综合勘探三维信息管理系统研究王海军【摘要】采空区是我国煤矿发生灾害的主要灾源之一,如何对采空区进行有效管理成为一个重要的研究方向.在采空区综合勘探的基础上,建立数据仓库集中存储各种报告文档和勘查成果图纸,建立采空区三维地质体模型,通过ActiveX插件技术实现三维模型和属性信息的远程在线浏览和管理,实现“市煤炭局—县/区煤炭局—煤矿”多级用户信息共享和数据交互的一体化监管,提升煤矿安全生产水平.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2018(040)011【总页数】6页(P99-104)【关键词】采空区;三维地质建模;信息系统;C/S架构;B/S架构【作者】王海军【作者单位】榆林市能源局安全科,陕西榆林719000【正文语种】中文【中图分类】TP325;TP3990 引言前些年，煤炭资源整合煤矿兼并重组持续进行，整合了许多地方小煤矿，因为很多小煤矿无规划开采，开采过的区域不确定，导致大量隐性采空区的存在。
整合后的矿井复工并进行投产，采空区、采空区积水以及其他水害危害问题会逐渐显现。
采空区灾害不仅可能引发严重的地质灾害问题，而且对周边煤矿产生重大隐患，既对当地人民生命财产安全构成了严重威胁，也对当地的生态环境产生严重影响，已成为社会不稳定的主要因素之一[1]。
当前，不明采空区的存在已经成为制约煤矿发展的一个重要难题[2]。
不明采空区的形成主要原因是没有对煤矿中采空区进行有效的管理[3]，由于采空区管理人员变动或其他原因，大量的采空区资料丢失，同时，也没有及时进行资料更新[4]。
为了摸清这些不明采空区，煤矿企业不惜花费巨大成本。
因此，建立煤矿采空区综合信息管理机制，定期对煤矿采空区进行检查、维护、更新是迫切需要的[5-6]。
随着三维数字矿山技术和地理信息技术的不断发展，基于B/S 结构的网页端信息管理系统由于其易用性、综合性、多样性等特点，成为采空区信息化管理工具的最佳选择。
本文采用“市煤炭局—县/区煤炭局—煤矿”多级协同交互一体化的思想，建设了煤矿采空区综合勘探三维信息管理系统[7-9]。
市煤炭局作为整个区域的监管部门，搭建云服务数据中心。
煤矿企业作为数据上传终端，进行煤矿三维地质建模及更新，并上传生产数据。
煤炭局用户直接在网页上浏览二维图纸、三维模型，实现远程在线浏览和管理[10-15]。
1 系统设计思路1.1 需求分析根据各市/县/区煤炭局、各煤矿企业对采空区在生产管理中的需要，主要需求：(1)在权限管理上，用户获取授权才能进入系统操作。
系统用户主要包括系统维护管理用户、市煤炭局用户、县/区煤炭局用户、煤矿企业用户等。
在权限范围内，用户可以对该煤矿的所有采空区对象、属性信息、采空区资料等进行增、删、改操作；此外，还可以对三维模型进行编辑、上传、浏览等。
(2)服务器配置与服务器安全保障，数字上传、下载过程中的数据加密需求。
在主要模块构成上，根据用户对采空区管理的特点，主要完成以下几个部分的操作。
①用户管理：用户基本信息等。
②采空区文档资料管理：包括采空区相关物探报告、物探成果图等。
③采空区三维模型数据管理：主要是对采空区三维可视化展示，并可以平移、缩放、旋转、改变视角和颜色等，采空区模型数据远程上传和本地下载。
④用户身份检验功能：判断用户权限，主要包括登录信息判断。
⑤系统主要页面：提供系统各个模块的分层接口，提供各模块标准统一的设计界面。
1.2 总体设计系统采用4层结构即数据层、服务层、网络层、应用层[13]。
其结构如图1所示。
(1)数据层。
主要存储地质数据、测量数据、生产监测数据、文件数据。
(2)服务层。
主要是三维地质建模、勘探相关文件数据存储及发布管理、空间分析等。
(3)网络层。
该系统可在广域网和局域网使用，但为了安全起见，建议部署在当地煤炭专网中。
(4)应用层。
包含中心信息共享管理平台、地质模型三维可视化及分析预警系统、三维地质图件的发布和远程管理系统。
图1 系统总体架构Fig.1 Overall architecture of the system1.3 数据库设计采空区综合勘探信息管理系统开发过程中，非常关键的环节就是采空区数据库的应用。
数据库中包含了采空区对象及所有需要展示的信息数据。
由于数据库的权限设计和安全性能因素非常重要，该系统选用SQL Server R2 2008数据库。
在系统数据库设计中，为了提高稳定性、安全性，对数据库读取、更新、修改、用户权限的设置等所有操作，应该尽可能地以存储过程的方式保存；此外，数据库代码的可重用性应充分利用，便于维护。
设计系统报表时，应根据设计好的数据结构、系统的基本数据、数据处理的流程，并在需求分析和总体设计原则等基础上设计。
系统的数据表主要包含：①用户信息表。
用户名称、用户所属单位、用户账号、用户密码。
②煤矿信息表。
煤矿编号、名称、联系电话、负责矿长、简介等。
③采空区信息表。
采空区名称、编号、采空面积等。
⑤掘进头信息表。
掘进头编号、所属煤矿编号、掘进面长度。
⑥预警信息表。
预警掘进头编号、所属煤矿编号、预警对象ID、预警等级。
2 系统关键技术2.1 三维大场景渲染及缓存技术(1)三维大场景数据渲染。
3D大场景渲染是三维系统开发的难点内容。
计算机图形学和计算机图像处理相关技术可广泛应用于很多领域，如虚拟游戏、三维GIS等。
随着硬件GPU计算能力的不断提高，对渲染场景的规模和渲染效果提出了更高的要求。
针对三维模型中的地质体和巷道等数据，把一些计算任务分配给GPU来计算，减小CPU的计算压力，提升渲染性能。
同时，利用计算机图形学的Tessellation细分曲面技术，在GPU中对地质体曲面进行插值细分，使渲染出来的曲面更光滑、更精细，并且不影响渲染速度。
(2)模型远程访问本地缓存技术对于在线浏览三维模型，受限于网络的带宽约束，加载速度会比较慢。
本文采取本地缓存技术，即煤矿端不更新模型，本地就不从服务器更新下载，展示本地缓存的模型数据，能够快速加载显示，提升用户体验。
具体来说，设计一个数据库表，每次煤矿用户在客户端更新后，记下操作时间。
当用户从网页端访问时，获取数据库中记录的更新时间与本地的缓存文件对比，如果时间不一致则从服务器下载更新；如果是一致的，则直接加载本地数据模型，不需要从服务器下载。
2.2 煤矿高精度三维地质模型构建综合利用各种钻探、物探等数据，建立钻孔、标志层、煤层、断层、采空区、积水区、物探推断异常区、巷道等三维模型。
建立三维地质模型，一方面是为了更直观地对矿井空间实体进行可视化展示，直观了解矿井生产情况；另一方面，更重要的是为了提高煤矿的信息化水平，有效指导安全生产，为煤矿管理层的决策判断提供技术支持[15-20]。
矿区三维地质建模流程如图2所示。
图2 三维地质建模流程Fig.2 Process of three-dimensional geological modeling(1)数据收集和预处理。
建立三维地质模型前，需要尽可能多的收集建模数据，数据包括各种钻探、物探、普查、测量数据、矿井采掘数据、其他各种辅助资料等。
(2)“平—剖”三维联动多源地质数据建模。
利用计算机图形学相关技术，将二维地质信息三维化表达，实现了矿山多源数据的立体可视化显示，建立三维空间地质模型。
地质建模主要包括2部分：地质体建模和巷道建模。
地质体建模对象主要有标志层、钻孔、煤层、断层、陷落柱、采空区、积水区、巷道、工作面等，其中采空区、积水区等建模需要物探成果图。
利用煤矿钻孔、煤层底板等高线等数据作为约束条件来进行三维地层和煤层的拟合，构建的三维地质模型，可以很方便地制作煤层剖面图，反过来通过对剖面图进行分析，可以检查模型是否有错误。
然后通过“平—剖”三维联动技术，当修改剖面图时，平面等高线图和三维图可以联动编辑，保持数据的一致性。
巷道建模主要对井下竖井、斜坡道、中段运输平巷、溜井、硐室等工程进行三维设计，并且在巷道的基础上进行采区工作面的设计和回采编辑。
地质体建模的最终效果如图3所示。
3 系统应用实现3.1 地质模型三维可视化及分析预警系统地质模型三维可视化及分析预警系统(图4)采用C/S架构设计，可以实现对井下各种复杂地质构造(煤层、岩层、断层、陷落柱、采空区、积水区、采区)和巷道的三维透明化表达。
并以矿井地质模型的三维精确可视化为基础，有效结合生产信息等动态信息，实现矿井的动态分析预警，构建矿井专业仿真模拟系统，实现全矿井“监测、管理、控制”一体化，最终实现基于三维虚拟矿井平台的网络化、分布式综合管理，为煤矿安全生产管理提供支持和保障。
地质模型三维可视化及分析预警系统采用C/S架构设计，可以实现对井下煤层、岩层、断层、陷落柱、采空区、积水区、采区等各种复杂地质构造和巷道的三维可视化表达。
并以建立的三维地质模型为基础，结合矿井生产动态信息，实现矿井的动态分析预警，构建矿井安全生产监控平台，实现全矿井“监测、管理、控制”的一体化，最终实现基于三维虚拟矿井平台的网络化、分布式综合管理，为煤矿安全生产管理提供支持和保障。
图3 高精度三维地质体模型Fig.3 High precision three-dimensional geological model图4 地质模型三维可视化及分析预警系统Fig.4 3D visualization of geological model and analysis of early warning system(1)地质模型的三维可视化。
包括对三维场景控制、三维漫游、剖面分析与可视化、路线规划模拟。
(2)掘进头管理及分析预警。
①掘进头管理。
在巷道三维可视化的基础上，对于掘进工作面的掘进头进行管理。
掘进头属性数据和掘进信息都存储在数据库中，提交掘进信息后，系统会自动进行预警分析，并做相应提示，系统还支持对提交的掘进信息进行查询的功能。
②掘进头分类分级预警。
在煤矿端三维编辑平台中，以三维地质模型和煤矿掘进头的动态数据为基础，采用GIS最短距离分析方法，计算巷道掘进头到前进方向可能遇到的采空区、积水区、断层、陷落柱、异常区等的距离，根据各对象的预警分类和级别设置数据进行预警分析计算，低于设置的距离数值，就会闪烁报警提醒，最终计算的分析结果保存到服务器数据库中。
③作业区域危险源分析。
以建立的三维地质模型为基础，结合矿山实时数据，借助地理信息系统中缓冲区分析、网络拓扑分析等空间分析技术，对生产作业区域的可能危险进行分析，分析结果可为煤矿安全生产提供决策依据。
3.2 中心信息共享管理系统中心信息共享管理系统，是在采空区相关报告文档资料、煤矿地测图纸成果资料的基础上，基于网络技术开发的一套图文信息共享管理系统，该系统可为用户提供科学的存储管理解决方案。
包括：信息共享管理、三维综合管理切换、掘进头预警统计、系统管理。
