采矿工程剖面图计算机生成方法探讨

[摘 要]本文针对我国目前的采矿工程现状，在采掘工程平面图基础之上，对采矿工程剖面图和平面之间的关系进行分析，并提出相应的算法模型，然后开发出系统软件包，介绍现实中的应用实例，从而总结出采矿工程剖面图计算机生成的特点，希望可以为今后的采矿工程提供有利的帮助与建议。

[关键词]采矿工程；剖面图；自动绘图

中图分类号：TD672 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

从我国目前的采矿工程来看，所使用的绘图手段都是传统的手工绘图，这种方法不仅浪费时间浪费功力，同时绘制出的质量也非常差，而且还有一些剖面无法完成。但是如果对其进行剖面图计算机自动生成，例如在采矿工程的平面图中，对其任意位置和任意方位的开拓剖面；或是在采区巷道的平面图中，进行任意位置和方位的地质剖面，都可以改变传统的手工绘图的缺点。因此，通过实际的调查和分析，在采矿工程中引入了剖面图计算机生成法，开发出了自动生成系统软件包。

一、 采矿工程剖面图生成原理

1、 采矿工程平面图的特点

所谓采矿工程平面图，就是一种图纸图形，并且是以二维坐标为基础，对采矿工程三围形态的反映，是以平面坐标和其标注出的不同标高值来对采矿工程的空间关系进行反映。而和采矿工程平面图相对应的就是采矿工程剖面图，它是通过二维坐标来对三围形态图件的反映。

2、 剖面图的生成原理和方法

从目前角度来看，采矿工程剖满图是在采矿工程平面图的基础之上进行绘制的，其原理是通过平面图来实现水平距离和飙高参数的采集，进而为剖面图提供有效的绘图基础数据，然后再进行绘制。其构成主要三步完成，第一步是对水平距离和标高参数的分析、整理以及收集；第二步是以第一步非数据为结果进行剖面图的绘制；第三步是对已经绘制出的剖面图进行完美的加工和完善。在整个过程中，第一步和第二步是整个剖面图中的核心内容，并且最为关键的是第一步，是剖面图绘制的基础。具体的踩空工程剖面图过程：开始打开平面图，设定剖切面的位置收集整理地表和煤层等高线数据收集整理井巷特征数据收集整理地表、断层、煤层和陷落柱的等高线数据绘制剖面图图框图签绘制剖面图标尺网绘制剖面图煤层和地表绘制剖面图井下工程剖面图的修改和完善标注名称、尺寸，写图名输出剖面图结束。

二、 采矿工程平面图形图素工程数据结构化

采矿工程剖面图的自动采集和生成的基础是平面图形图素工程的数据结构化，其实质也是根据需要将平面图的图形图素和采矿工程的所有数据共同结合组合一个有机整体。当对采矿工程平面图形进行访问时，则计算机就会自动提取出所有的工程数据，从而进行自动采集。如果将采矿工程平面图的图形数据设为xty，则根据不同的图形图素工程，将其数据结构模型定义如下：

1、 地表和煤层图素的数据结构模型

在采矿工程的平面图中，地表和煤层的两项内容非常相似，并且都可以通过等高线进行反映，地表和煤层图素其实就是地表标高后者是煤层的厚度，如果将其设为m0，则等高线图形工程数据的结构模型就为xt，m0y。

2、 断层图素的工程数据结构模型

在采矿工程平面图形中，断层都是通过断层图例线来放映的，它包括断层的倾向r，倾角是α，落差为h，断层的正逆是n。则断层图素的工程数据结构模型就为xt，（r，α，h，n）y。

3、 陷落柱图素的工程数据结构模型

陷落柱主要是通过陷落柱图例线进行反映的，如果将陷落柱的方位角设为Φ，滑益角设为δ，长轴的长和短分别是a和b。因此，陷落柱图素工程的数据结构模型为xt，（Φ，δ，a，b）y。

4、 巷道图素的工程数据结构模型

井巷工程主要是通过中心线和两条图例线来反映的，如果将巷道的始、终以及各个转折点的标高设为（ms，…，mi，…，mz），则巷道图形工程的是数据结构模型就为xt，（ms，…，mi，…，mz）y。

三、 采矿工程剖面图数据自动采集生成算法模型

1、 地表和煤层数据采集算法模型

在采矿工程的剖面面图中，可以先对等高线与剖切线的交点pd（x，y）进行求解，然后在求出与剖切线始点p0（x0，y0）之间的距离l。则就会出现

2、 断层数据采集算法模型

在采矿工程剖面图绘制中，断层数据采集就是对断层线与剖切线的交点pdcs（xdcs，ydcs）与pdcx（xdcx，ydcx）以及到剖切线始点之间的距离ldcs与ldcx和相应的煤层标高值mdcs与mdcx进行采集。则

距离ldcs和ldcx与煤层标高mdcs和mdcx构成了该断层的采集数据dc= [（ldcs，mdcs），（ldcx，mdcx）]。在对mdcs和mdcx进行计算时则可以通过相邻等高线的方法进行求出。所有的断层采集数据dc的集合DC={dc}就是断层的采集数据.这些数据是以一定的形式和煤层采集数据共同存入到数据库当中的，进而对绘制剖面图提供资源。

3、 陷落柱数据采集算法模型

主要是对陷落柱线与剖切线的交点坐标px1（xx1，yx1）和px2（xx2，yx2）至剖切线始点的距离lx1和lx2及其相应的煤层标高值mx1和mx2进行采集。则

4、 采矿工程数据采集算法模型

在采矿工程的剖面图中，其工程数据的采集主要就是对井巷工程数据进行采集，它的工作是非常复杂的。如果将井巷工程始终点的水平投影点坐标设为ps（xs，ys）和pz（xz，yz），先求出对应在剖切面上的投影点坐标pst（xst，yst）和pzt（xzt，yzt），然后再求出投影点与剖切线始点p0（x0，y0）间的距离ls和lz。则

5、 采矿工程剖面图自动生成模型

通过上述数据采集模型的论述，我们可以总结出剖面图的数据主要包括图框图签，标尺网，地表，断层，煤层，陷落柱，井巷工程以及相应的名称和尺寸。其顺序应该是对图框图签和标尺网进行绘制，然后根据平面图采集的数据进行地表、断层、煤层、陷落柱以及井巷工程的绘制，最后在进行标注的名称和尺寸的绘制。在绘制的过程中，我们需要注意的是地表、断层、煤层、陷落柱和井巷工程都对图框图签和标尺网有影响，并且还决定其大小和尺寸。具体的采矿工程剖面图模型框图如图1所示：

总结：综上所述，采矿工程剖面图计算机生成方法是通过二维绘图为基础进行研发的，它不仅继承了传统绘图的看图习惯，易于推广和普及应用，同时剖面图的纵横不同比例也使得该系统更具有优越性，而手工绘图则很难完成。为了能让采矿工程剖面图计算机生成的程度更加自动化和智能化，还应对其进行完善：首先就要对采矿工程的 平面图数据结构模型进行完善，使得所用的采矿数据都与图形图素向关联，进一步实现数据采集的自动化；其次还要对采矿工程剖面图的数据自动采集进行完善，提高绘图的智能化程度。

参考文献

[1] 邢存恩，宋毅.采矿工程剖面图计算机生成方法探讨[J].煤炭学报，2000.

[2] 宋毅，邢存恩.采矿工程剖面图计算机自动生成研究[J].太原理工大学学报，2001.

[3] 谭正华.三维可视化环境下采矿设计与生产规划关键技术研究[D].中南大学，2010.