煤矿地质测量信息的概念数据模型研究

崔丽玲

(神华宁夏煤业集团红柳煤矿，宁夏灵武750408)

0 引言

在煤矿地质测量的概念数据模型设计过程中，需要综合考虑两方面的问题：一是，矿山基础信息的来源，即不同的矿山地质测量分支学科；二是，矿山信息在数据库系统中的用途及相互关系，并对其进行分类。

1 煤矿地质测量信息的数据源及数据流程

1.1 煤矿地质基础工作

煤矿地质基础工作主要包括编写地质报告（勘探地质报告、建井地质报告、生产地质报告）、地质说明书（采区说明书、掘进说明书、回采说明书）以及编绘符合《煤矿测量规程》和《煤矿地质测量图例》的地质图纸，如矿井地质地形图（l：2000-1：10000）、矿井可采煤层底板等高线图及储量计算图（1：2000-1：5000）、矿井煤（岩）层对比图（1：200或1：500）、煤系地层综合柱状图（1：200或1：500）、采区地质剖面图（l：500或l：2000）、采区分煤层底板等高线图（l：500或1：2000）等，另外，还有许多成果资料、台帐、卡片和素描图，如井田大中型地质构造台帐、井筒石门煤点台帐、井上下地质钻孔成果台帐（以井下钻孔为主）、钻孔成果卡片（主要为地面钻孔）、地质构造素描卡片、井筒、石门见煤点柱状卡片、石门、斜井、岩石上下山素描图、岩石大巷素描图、主要煤巷素描图、立井素描图等。

1.2 煤矿测量基础工作

煤矿测量基础工作除了编制日常所需的生产施工进度图（l：500-1：2000）、重要巷道施工放样图（l：500-1：1000）、地面控制网和近井点平面图、井下控制导线网图、工作交换图之外，还需编绘符合《煤矿测量规程》和《煤矿地质测量图例》要求的基本矿图，如井田区域地形图（l：2000或l：5000）、工业广场平面图（l：500或l：1000）、采掘工程平面图（l：1000或l：2000）、井上下对照图（l：2000或l：5000）、主要保安煤柱图（l：1000或l：2000）、井筒断面图（l：200或l：500）、井底车场平面图（l：200或1：500）、主要巷道断面图（l：1000或1：2000），以及处理许多计算成果资料，主要包括地面等级网和近井点坐标计算成果及台帐、井上下水准测量成果及台帐、井上下导线点计算成果及台帐、三量（开采、准备、回采煤量）计算成果及台帐、联系测量成果资料及台帐、陀螺仪测量成果资料及台帐、测距量边计算成果台帐、贯通测量导线计算成果台帐、工程标定解算台帐等。

1.3 水文地质基础工作

水文地质基础工作主要包括编绘符合《煤矿水文地质规程》和《煤矿地质测量图例》的水文地质图纸，如矿井充水性图（l：2000或1：5000）、综合水文地质图（1：2000或l：5000）、水文地质剖面图（l：1000-1：5000）、综合水文地质柱状图（l：500）、主要含水层等水位（压）线图（l：2000-1：10000）、矿井涌水量与相关因素动态曲线图等，同时处理许多技术成果资料，如气象资料台帐、钻孔水位及井泉动态观测台帐、地表水文观测成果台帐、矿井涌水量观测成果台帐、抽（放）水试验成果台帐、井下水文钻孔台帐、水质分析成果台帐、封闭不良钻孔台帐、井下突水点台帐等。

1.4 资源回收与储量管理工作

资源回收与储量管理工作除了编绘符合《生产矿井储量管理规程》和《煤矿地质测量图例》的储量图纸，如采区储量计算图（1：1000或1：2000）、矿井储量计算图（1：1000-l：5000）、工作面损失计算图（l：500-l：1000）、分煤层损失计算图（l：1000或1：2000）外，还包括填报大量的储量计算成果动态数字台帐，如：矿井储量动态数字台帐、矿井储量计算基础和汇总数字台帐、矿井储量增减、转入、转出、注销台帐、逐年、逐月采出量台帐、分工作面、分月的各种损失分析及损失率计算台帐、分采区、分煤层、分季的各种损失分析及损失率计算基础台帐、全矿井分水平、分煤层的各种损失分析及损失率计算基础台帐、开采期末的工作面、采区、全矿井损失率台帐及开采结束后重新核算的损失率台帐、地质及水文地质损失台帐、三下压煤量台帐（水体、铁路和建筑物）、报损煤量台帐等。

2 煤矿地质测量信息的数据流程

虽然煤矿地质测量基础工作涉及大量的各种图件、台账、报表，但是，这些图件、台账、报表等都是由基础测量、钻探、现场地质调查资料经过处理、计算、整理而加工的，对以上矿山地质测量所涉及的资料进行归类整理，形成图1所示的数据流程图，在该图中箭头指向为数据加工、处理方向。

图1 矿山地质测量信息的数据流程图

3 煤矿地质测量空间数据库的概念化设计

煤矿地质测量基础工作的归类、数据源的整理，以及数据流程的分析，为构成煤矿地质测量基础信息的组成，提供了一个基本概念。其后的工作是立足于用户需求调查分析，对煤矿地质测量实体进行概念化设计，从抽象的角度描述信息的概念模型（即构建实体的基本元素以及反映这些基本元素之间的联系），并以E-R（实体一关系模型）图的形式表示，形成概念数据库。

概念数据库是反映数据存储的视图，概念数据库设计包括数据库的名称、标识、主关键字和数据内容列表等。其中，列表可以是数据元素，也可以是数据元素组，概念数据库一般用数据库名称及其内容（简单数据或复合数据）的列表来表达。概念模型可以描述实体之间的联系（包含、组成、关联等），说明实体类型归属的分类级别。最终，形成煤矿基础信息分类的思路和模式。

一般地说，煤矿地质测量实体分为地上和地下两个部分。地上部分包括地形、工业广场、气象、水系、道路、勘探线、居民点等，地下部分包括地层、巷道、构造等。其中每一项内容均可细分，如地上部分的水系包括河流、池塘、井泉；构造包括断层、褶皱、侵入体等。

概念化设计可以概括描述信息实体之间联系和归类级别，但不能详细的描述实体的信息结构和信息处理过程。如钻孔的数据结构包括钻孔基本信息结构、钻孔弯曲测量信息结构、钻孔的地质信息结构、钻孔孔深校正信息结构、钻孔标志面结构以及勘探线信息结构等，其中钻孔基本信息结构：={含义：纪录钻孔基本采集信息如类别、空间位置等；组成：〔钻孔编号、类别、方位角、倾角、空间X，Y坐标和高程Hj}；钻孔弯曲测量信息结构={含义：纪录与钻孔弯曲有关参数的实测数据；组成：[钻孔编号、实测位置、实测方位角、倾角、X，Y坐标和高程H] }；钻孔的地质信息结构戒含义：纪录钻孔岩层、岩性及填充花纹等信息；组成：〔钻孔编号、层号、岩矿芯长度、岩矿芯名称、填充花纹代号等] }；钻孔孔深校正信息结构抓组成：钻孔编号、纪录深度、误差值}；钻孔标志面结构：{组成：钻孔编号、层号、孔深、标志面名称、倾角等}；勘探线信息结构={含义：纪录勘探线及其上钻孔点的相关信息；组成：[勘探线编号、钻孔编号、起止坐标和高程] }。而钻孔数据处理过程包括：钻孔投影平面图={输入：钻孔基本信息；输出：钻孔平面图；说明：对钻孔空间位置坐标进行投影变换，生成投影平面分布图}；交互式勘探线绘制钊输入：钻孔基本信息和平面图；输出：勘探线信息。说明：在钻孔分布平面图中交互绘制勘探线，形成地质信息基本信息文件}；岩性柱状图绘制戒输入：钻孔地质信息和勘探基本信息；输出：岩性柱状图。说明：根据勘探线的钻孔地质信息绘制柱状图}；勘探线剖面图绘制：{输入：勘探线信息、钻孔弯曲测量信息、孔深校正信息和岩性柱状图；输出：剖面图。说明：采用插值拟合勘探线空间位置并精确定位钻孔的实际走向}。因此，概念化模型不能满足煤矿基础信息的数据模型设计的基本要求，应当在此基础上对信息进行逻辑数据模型的设计，以便将信息结构或者信息处理过程在属性表中细化。

4 结束语

总之，从勘探到生产，随着煤矿基础数据信息的增加，对地质体控制程度、精度和认识程度越来越高。煤矿数据是海量数据，无论是地物、地貌等几何信息、拓扑信息和属性信息，煤矿系统的运作，还是在时间和空间上，时时刻刻都在发生变化。因此，如何合理、科学地对煤矿基础信息进行分类编码，有效地管理、利用煤矿基础数据，充分发挥其增值作用，是煤矿空间信息管理的一个重要内容。

［1] 王军锋，黄勇，匡勇，陈道贵，等.矿山信息化实践[J] .露天采矿技术，2004（04）．

［2] 吴立新，朱旺喜，张瑞新．数字矿山与我国矿山未来发展[J] .科技导报，2004（07）．

［3] 姜在炳.煤矿地质测量空间信息系统及其关键技术[J] ．煤炭科学技术，2004（07）．

［4] 潘俊成，杨奎奇，时志宏．数字矿山系统体系构建分析[J] ．煤矿现代化，2004（03）．