摘要
摘 要
本文从采掘衔接这一系统在矿井日常生产工作中的重要性出发，阐述了在信息化飞速发展的当下改进并完善这一系统，使之更符合当前矿山实际生产需求的重要意义。在设计系统的总体结构时，结合了地理信息系统、计算机技术的进展以及地理信息系统在煤矿生产领域中应用与发展的实际情况，提出了基于GIS的矿井采掘衔接决策支持系统开发的新思路，分析了系统开发方法的选择，并给出了系统功能结构的划分。由于矿山生产中所涉及地质对象的复杂性和不确定性，文章重点分析了矿井采掘衔接系统中所涉及地质对象的基本特征，提出了适合描述矿井地质对象的面向对象的数据模型和数据结构。在采掘衔接模拟的控制方式选择中，通过比较分析，确定了适合矿井复杂特性的最小时间事件步长法的模拟方法，并通过分析采掘衔接中所涉及到的基本实体采煤队、掘进队、采煤工作面以及掘进工作面的特征，建立了模拟模型。在采掘衔接时序检验的模型中，采用时间序列分析的方法来预测工作面的日产量和掘进面的日进尺，进而预测工作面和掘进面的完工期，以便检验采掘衔接的结果。最后在北京龙软公司开发的lrGIS3.0的平台上实现了采掘衔接原始数据的输入和掘进面衔接报表的输出，并在实际生产中得到应用。综上所述，本文设计的基于GIS的矿井采掘衔接决策支持系统符合矿山实际生产的需要，对于减少矿井采掘衔接工作成本，提高工作效率具有重要的理论意义和现实意义。
关键词：矿井 采掘衔接 时间序列预测 决策支持系统
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河南理工大学硕士学位论文
Abstract
Based on the importance of coal mining-link system in the daily work of mine production, this paper explains the significance of improving this system to make it more effective and suitable to the demand of mine production, especially in the time of rapid development of information technology. On the overall design of this system, combining with the GIS, computer technology, and the practical application and development of GIS in mine production, this paper has put forward the new approach of developing coal mining-link system based on the GIS, analyzes the choice of developing method, as well as proposes the divided of system function structure. Because of the complexity and uncertainty of geological objects involved in the mine production, this paper has focused on the involved basic characteristics of geological objects, introduces the suitable object-oriented data model and data structure that describes the mine geology targets. In the process of choosing the coal mining-link simulation control methods, the author has adopted the least time and length method which is more adaptive to the complicated mine environment, based on the analysis and comparison. Also, by the way of analyzing the basic mine team, dig team, mine working face and dig working face involved in the coal mining-link system, the author has built up the simulation model. In the time sequence estimating model of coal mining-link, time sequence analysis was used to estimate the production of mining working face per day and the process of dig working face per day, and then the complete time of mine working face and dig working face were estimated to test the result of coal mining-link. Finally the input of coal mining-link original data and output of dig working face report forms were implemented based on the lrGIS3.0 platform of Beijing longruan Corporation, and also applied in practice. In conclusion, the coal mining-link decision support system based GIS in this paper meets the practical demands of mine, and has the important meaning both of theory and reality in decreasing the cost of coal mining-link and the work efficiency.
Key Words: coalmine, coal mining-link, time sequence estimate, decision support system
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摘要
详 细 摘 要
矿井采掘关系是煤矿生产中的重要关系之一，也是矿井能否正常生产和经济效益优劣的重要保证之一。多年来，我国许多矿井的采掘关系不合理现象始终没有得到很好的解决，对矿井的生产管理和经济效益都有比较大的影响。虽然造成这种现象的原因是多方面的，但其中主要原因之一是我国目前所使用的编制和检验矿井采掘计划的方法，特别是在检验采掘计划方面还存在着一些不足。近几年来，随着计算机的普及和信息化技术的高速发展，在信息化水平不高,没有形成企业信息化产业规模优势,信息基础设施相对落后的煤炭领域出现了数字化的热潮。而作为矿井生产中的关键环节，生产衔接决策是煤矿生产部门在进行生产安排时必须进行的一项工作
但是目前大部分煤矿采用的还都是原始的手工出图，之后进行计算机显示，根本达不到真正地理信息技术所要求的空间分析功能实现煤矿生产的最优化管理。通过人力决策的方法进行安排，这往往带来繁重体力的工作，更不能保证决策的合理性和最优性，其中的主要原因是没有或太少与图形相对应的属性数据，图形与其真正表达的地理实体之间缺乏实际的联系，只是由技术人员根据图形的管理规则判别其实际意义，缺乏图形的动态识别。
目前，我国很多矿井都很重视矿井采掘计划的编制工作，把它作为矿井管理工作的重要组成部分。但是，在对待采掘计划的编制上仍存在若干问题：
（1）由于各国矿山实际条件各不相同，虽然有些软件在其它国内比较先进，能为矿山生产带来便利，但不能形成国际通用的软件包，所以不可能直接应用于我国的煤矿生产。
（2） 当前，在编制矿井采掘计划时，多数矿井仍采用人工排队法。这种方法简单易行，综合反映了计划工作人员的聪明才智和实际经验，但往往具有盲目性。用这这种方法编制出来的计划仅考虑满足回采工作面之间的正常接替，是否反映了最佳方案就不得而知了。
（3）系统分析方法引入采矿工程，使得采掘计划的编制出现了新方法。如动态规划法、关键线路法等。动态规划法不仅可以计算出具体矿井条件的最佳生产周期和该生产周期内应准备的煤量，而且还能解算出矿井采区间最优接替顺序。动态规划法解算上述命题的主要原则是保证生产费用最少，这当然符合人们的愿望。但是，由于矿井生产的复杂性，影响矿井生产费用的因素繁多，随之带来两
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个问题：首先，计算费用时某些参数指标难以选取，不同矿井中，参数指标差别很大；其次，繁多的影响因素是问题趋于复杂化，而且难以考虑周全。这些问题的出现，造成了计算结果的可信度差，使矿井生产管理工作者难以接受，艰深的理论和复杂的计算也不易被矿井生产管理者所掌握，因而其应用范围就受到限制。
（4）国内各系统的数据主要来源于图形的数字化，即系统中的点、线、面等图形数据主要来源于底图的数字化。由于没有地测数据作基础，所以根据原始地质数据自动生成相关采掘计划的功能很弱，甚至没有，导致规划出的计划方案准确率和实用性不可能太高。
（5）各个系统大多对煤矿采掘衔接系统进行整体设计，总体上模拟衔接计划，这种方式立足于计算机自动模拟和决策，不能对各种情况进行充分考虑，必然造成信息的丢失和决策结论准确率的下降。
总之，国内外的煤矿生产软件很难满足现在矿山生产的实际需要，特别是在当前对地测基础数据要求较高的条件下。所以在计算机应用越来越广泛的矿山界，一套符合实际需求的现代化采掘衔接软件亟待研究开发。本文在前人研究成果的基础上，针对存在的问题和缺陷，重点就如下几个方面进行了探索和研究：
（1）面向对象的内存管理研究与实现
以对象的形式管理内存，是本研究的关键技术之一，它利用虚拟内存技术、内存映射技术等，实现系统自己对内存的分配、读写，可以充分考虑到煤矿空间数据本身的特点大小等。并在此基础上实现系统进程之间数据共享。
（2）煤矿图形文档的设计与管理
文档(Document)在整个煤矿专业GIS平台中起着至关重要的作用，它是维系数据文件与视图的枢纽。本文以面向对象的内存管理为基础，优化了图形文档的结构，增强了版本间的兼容性，并给出了详细设计与实现。
（3）基于GIS的采掘衔接决策支持系统的整体设计
首先分析并确定了系统开发方法的选择，阐述了系统分析的方法和设计思路，在此基础上给出了系统总体设计的目标及其功能结构设计，其中详细阐述了煤矿空间数据存储模型，包括空间数据库型、纯文件型和混合型。
（4）采掘衔接模拟过程的控制方式和模拟模型
介绍了几种常见的模拟方法，通过比较分析，并结合矿井采掘衔接的特定性，给出了适合此种情况下的模拟方法，进而在对采掘系统进行充分分析的基础上，确立了模拟模型，并给出详细的采掘衔接模拟模型结构图
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摘要
（5）进一步阐述了时间序列预测模型在采掘衔接中的应用，并给出矿井采掘关系检验的具体过程。在矿井采掘衔接中，采煤队、掘进队、回采工作面和掘进工作面是主要的实体和衔接的主要对象，系统实现了对这些对象原始数据的录入。根据输入的队别信息、掘进巷道的基础信息，实现了掘进衔接图表的绘制，并能够通过设置不同的计划周期、掘进起始时间而实现不同的掘进图表。
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