摘 要： 為解決煤礦技術(shù)管理和決策過程中需參考的工程數(shù)據(jù)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(guān)數(shù)據(jù)影響其提取的難題， 利用 CAD 分圖層繪制技術(shù)，將 不同的工程要素(數(shù)據(jù))繪制于不同圖層、形成綜合工程圖文件，通過調(diào)用文件中所需圖層形成工程 圖，為生產(chǎn)技術(shù)管理和快速決策提供了依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞： 綜合工程圖文件; 圖層; 技術(shù)管理; 快速決策

　　0 引言

　　工程圖紙是煤礦安全生產(chǎn)最基礎(chǔ)的保障，《煤礦 安全規(guī)程》(2016 版)第十四條明確規(guī)定井工煤礦必 須填繪反映實(shí)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(yè)的管理提 供了決策依據(jù)。 但煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理是一項系統(tǒng)工 程，特別是對于開采煤層較多、地質(zhì)水文條件和生產(chǎn) 系統(tǒng)比較復(fù)雜的礦井，往往進(jìn)行決策時需要綜合考 慮和分析眾多影響因素、調(diào)用多種工程數(shù)據(jù)。 而眾 多工程數(shù)據(jù)可能分布于不同的圖紙中或隱藏在眾多 其他數(shù)據(jù)中，給綜合技術(shù)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(jìn) CAD 繪圖技術(shù)后極大地提高了工程 圖紙的繪制速度和精度。近些年相關(guān)學(xué)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(shù)在煤礦開采設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了研究; 王呈彬介紹了一種基于文件的 AutoCAD 礦圖繪制 系統(tǒng)，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(shù)在煤礦地質(zhì)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究;任軍 設(shè)計了現(xiàn)代化的煤礦采掘工程可視化管理系統(tǒng)，以AutoCAD 為圖形環(huán)境，通過與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合實(shí) 現(xiàn)煤礦采掘作業(yè)的可視化操作和管理。 但就如何靈 活運(yùn)用 CAD 繪制的工程圖更好地輔助礦井技術(shù)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(tǒng)、采掘關(guān)系、水文 地質(zhì)情況等工程要素納入同一文件內(nèi)，形成了綜合 工程圖文件，以輔助礦井技術(shù)管理和決策工作。

　　1 工程簡介

　　新能礦業(yè)王家塔礦井位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市境 內(nèi)， 從屬于鄂爾多斯萬利礦區(qū)， 井田為不規(guī)則多邊 形，共有 14 個拐點(diǎn)，南北最長約 14.40 km，東西最 寬約 6.77 km，面積約 56.673 3 km2 ，設(shè)計生產(chǎn)能力 500 Mt/a，核定生產(chǎn)能力 800 Mt/a。 王家塔礦井現(xiàn)有 2 個生產(chǎn)盤區(qū)、2 個準(zhǔn)備盤區(qū)、 1 個開拓盤區(qū)，涉及 2-2 下煤和 3-1 煤 2 個煤層。

　　2-2 下煤層南一、二盤區(qū)，現(xiàn)有 2 個回采工作面 和 2 個掘進(jìn)工作面;3-1 煤南一、 二盤區(qū)為準(zhǔn)備盤 區(qū)，現(xiàn)有 4 個掘進(jìn)工作面;3-1 煤南三盤區(qū)為開拓盤 區(qū)，現(xiàn)有 1 個開拓掘進(jìn)工作面。 2-2 下煤南一、二盤區(qū)和 3-1 煤南一、二盤區(qū)重疊、層間距 2～14 m，屬于近距離煤層。 2-2 下煤南一、二盤區(qū)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(qū)采空區(qū)積水區(qū)域共計 6 處，總積水量約 20 000 m3 。

　　2 綜合工程圖的繪制

　　根據(jù)綜合工程圖文件的使用需要，應(yīng)將不同的 工程要素合理地繪制在不同的圖層上，并設(shè)置合適 的顏色，以保證多個圖層調(diào)用和搭配過程中能清晰 地區(qū)分各工程要素，以便于準(zhǔn)確指導(dǎo)技術(shù)管理和快 速技術(shù)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(jù)可 能的圖層調(diào)用和隱藏需要確定的。 應(yīng)盡可能將不同 煤層、不同性質(zhì)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(diào)用，所以必須將其分于不同圖層;地質(zhì)構(gòu) 造和積水區(qū)域等分屬不同性質(zhì)的要素必須分于不同 圖層;礦井邊界、標(biāo)題框、圖例、指北針和經(jīng)緯網(wǎng)等圖 紙要素任何時刻都可以同時出現(xiàn)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(qū)分多個圖層組合在一起時，不同煤層相同性質(zhì)的工程要素或同一 煤層不同性質(zhì)的工程要素。 如 2-2 下煤巷道線、揭露 的斷層、采空區(qū)填充、積水區(qū)域、高程等都采用紅色; 3-1 煤相應(yīng)內(nèi)容均采用綠 色。 所有已施工巷道均 采用實(shí)線、未施工巷道均采用虛線、積水區(qū)域用虛 線等。

　　3 綜合工程圖的應(yīng)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(dǎo)生產(chǎn)的，而是通過靈活調(diào)用其中不同的 圖層、組合成管理和決策需要的工程圖來實(shí)現(xiàn)其輔 助技術(shù)管理和快速決策功能的。

　　3.1 輔助多煤層施工作業(yè)技術(shù)管理

　　當(dāng) 2 個煤層同時作業(yè)或下賦煤層在上賦煤層采 空區(qū)下作業(yè)時，技術(shù)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(tǒng)采掘工程平面圖作為輔助基礎(chǔ)時，因圖紙包含工 程要素較多且很多數(shù)據(jù)不夠直接，不利于技術(shù)管理 及快速決策。

　　例如王家塔煤礦掘進(jìn)施工 3-1 煤層內(nèi)受 2-2 下 煤采空區(qū)積水區(qū)域影響的巷道時，需提前進(jìn)行采空 區(qū)探放水施工，而如何準(zhǔn)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(tǒng)方法 是利用采掘工程平面圖各工程要素提供的工程數(shù)據(jù) 來推斷和計算： 在圖紙包含的眾多工程數(shù)據(jù)中查找 到 2-2 下煤層積水區(qū)域范圍和高程、3-1 煤層設(shè)計巷 道位于積水區(qū)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(zhì)鉆孔揭露的 3-1 煤厚度 等工程數(shù)據(jù)，進(jìn)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(diào)用 0151 圖層(2-2 下 煤層采空區(qū)積水區(qū)域)、 0051(2-2 下煤層與 3-1 煤層間距等厚線圖)和 0132 (3-1 煤設(shè)計巷道)3 個圖層，將其他圖層全部關(guān)閉， 即可以非常清晰方便地得出所需工程數(shù)據(jù)，進(jìn)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(tǒng)礦井“三量”計算多采用煤層平均厚度乘以 相應(yīng)面積后得出各儲量數(shù)據(jù)，當(dāng)煤層厚度變化不大 時該方法誤差較小，當(dāng)煤層厚度變化較大時該方法 產(chǎn)生誤差將對生產(chǎn)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(diào) 用 0041 圖層(2-2 下煤層等厚線)和 0131 圖層(2-2 下煤 層設(shè)計巷道)或 0042 圖層(3-1 煤層等厚線)和 0132 (3-1 煤層設(shè)計巷道)，關(guān)閉其他圖層，即可利用形成的工程圖提供的工程參數(shù)快速準(zhǔn)確地計算出“三量” 數(shù)據(jù)。

　　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(chǔ)地質(zhì)要素的修訂和采掘生產(chǎn)要素的修訂。

　　4.1 基礎(chǔ)地質(zhì)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(chǔ)地質(zhì)要素最初始是根據(jù)地質(zhì)精查報告中的 地質(zhì)鉆孔資料推斷而得出的，但由于鉆孔間距較大， 上述地質(zhì)要素難以做到非常準(zhǔn)確。 通過采區(qū)(盤區(qū)) 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(zhǔn)確的煤層底板高程、煤層厚 度和煤層間距等工程數(shù)據(jù)。 進(jìn)而可以對上述圖紙要 素進(jìn)行修訂，以便于更準(zhǔn)確指導(dǎo)礦井的技術(shù)管理和 決策工作。

　　4.2 采掘生產(chǎn)要素的修訂

　　隨著采掘生產(chǎn)活動的開展，采掘生產(chǎn)相關(guān)工程 要素是時刻變動的，主要涉及綜采工作面的推進(jìn)、綜采采空區(qū)的擴(kuò)大、掘進(jìn)巷道的延伸和設(shè)計巷道的減少等變化。 上述工程要素都需要定時進(jìn)行更新。

　　能源論文投稿刊物：《能源與節(jié)能》(月刊)曾用刊名：山西能源與節(jié)能;《山西能源》&《山西節(jié)能技術(shù)》合并，1996年創(chuàng)刊，是學(xué)術(shù)性科技刊物。主要報道國家在能源與節(jié)能方面的政策，山西具體執(zhí)行國家能源及節(jié)能政策的實(shí)際措施，山西能源基地的發(fā)展和建設(shè)探討。有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)對能源與節(jié)能方面的講話、報告等。為山西的能源及節(jié)能工作者提供發(fā)表學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的窗口，發(fā)表有關(guān)能源與節(jié)能問題的建設(shè)及論點(diǎn)，對能源工業(yè)開發(fā)利用以及對節(jié)能進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。

　　5 結(jié)語

　　通過在王家塔礦井的實(shí)際應(yīng)用，綜合工程圖文 件具備了傳統(tǒng)工程圖紙不具備的綜合性和靈活性， 根據(jù)需要調(diào)用和關(guān)閉不同的圖層、形成最簡單的工 程要素組合，方便了工程數(shù)據(jù)提取，促進(jìn)了技術(shù)管理 和決策的速度。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]任立武. CAD 技術(shù)在煤礦開采設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 工業(yè)設(shè)計，2018 (1)：126-127.

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

　　[3]譚君. CAD 技術(shù)在煤礦地質(zhì)上的應(yīng)用探究[J]. 中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39(5)：241-242.

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

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

　　作者：高運(yùn)增， 張柏銘