综合工程图文件在煤矿技术管理中的研究及应用

　　摘 要： 为解决煤矿技术管理和决策过程中需参考的工程数据位于不同的图纸文件、 不便于 综合分析或同一图纸文件中包含大量无关数据影响其提取的难题， 利用 CAD 分图层绘制技术，将 不同的工程要素(数据)绘制于不同图层、形成综合工程图文件，通过调用文件中所需图层形成工程 图，为生产技术管理和快速决策提供了依据。

　　关键词： 综合工程图文件; 图层; 技术管理; 快速决策

　　0 引言

　　工程图纸是煤矿安全生产最基础的保障，《煤矿 安全规程》(2016 版)第十四条明确规定井工煤矿必 须填绘反映实际情况的 11 种图纸。 不同工程图纸 提供了矿井不同的工程信息，为某一专业的管理提 供了决策依据。 但煤矿生产技术管理是一项系统工 程，特别是对于开采煤层较多、地质水文条件和生产 系统比较复杂的矿井，往往进行决策时需要综合考 虑和分析众多影响因素、调用多种工程数据。 而众 多工程数据可能分布于不同的图纸中或隐藏在众多 其他数据中，给综合技术分析和决策带来了不便，因 此绘制综合工程图文件成为必要。

　　煤矿引进 CAD 绘图技术后极大地提高了工程 图纸的绘制速度和精度。近些年相关学者对 CAD 辅 助制图功能及辅助采掘管理功能研究较多：任立武 对 CAD 技术在煤矿开采设计中的应用进行了研究; 王呈彬介绍了一种基于文件的 AutoCAD 矿图绘制 系统，大幅度减少了矿图绘制的工程量，缩短了矿图 的成图时间，提高了矿图的绘制精度和效率。

　　谭君 就 CAD 技术在煤矿地质上的应用进行了研究;任军 设计了现代化的煤矿采掘工程可视化管理系统，以AutoCAD 为图形环境，通过与计算机技术的结合实 现煤矿采掘作业的可视化操作和管理。 但就如何灵 活运用 CAD 绘制的工程图更好地辅助矿井技术管 理和决策的研究较少。 本文利用 CAD 软件，通过合理划分图层，将王 家塔矿井资源赋存情况、巷道系统、采掘关系、水文 地质情况等工程要素纳入同一文件内，形成了综合 工程图文件，以辅助矿井技术管理和决策工作。

　　1 工程简介

　　新能矿业王家塔矿井位于内蒙古鄂尔多斯市境 内， 从属于鄂尔多斯万利矿区， 井田为不规则多边 形，共有 14 个拐点，南北最长约 14.40 km，东西最 宽约 6.77 km，面积约 56.673 3 km2 ，设计生产能力 500 Mt/a，核定生产能力 800 Mt/a。 王家塔矿井现有 2 个生产盘区、2 个准备盘区、 1 个开拓盘区，涉及 2-2 下煤和 3-1 煤 2 个煤层。

　　2-2 下煤层南一、二盘区，现有 2 个回采工作面 和 2 个掘进工作面;3-1 煤南一、 二盘区为准备盘 区，现有 4 个掘进工作面;3-1 煤南三盘区为开拓盘 区，现有 1 个开拓掘进工作面。 2-2 下煤南一、二盘区和 3-1 煤南一、二盘区重叠、层间距 2～14 m，属于近距离煤层。 2-2 下煤南一、二盘区共揭露断层 8 条，断层最 小落差 0.6 m、最大落差 5.5 m。 2-2 下 煤南一、 二盘区采空区积水区域共计 6 处，总积水量约 20 000 m3 。

　　2 综合工程图的绘制

　　根据综合工程图文件的使用需要，应将不同的 工程要素合理地绘制在不同的图层上，并设置合适 的颜色，以保证多个图层调用和搭配过程中能清晰 地区分各工程要素，以便于准确指导技术管理和快 速技术决策。

　　2.1 图层划分

　　不同工程要素分配到不同图层的原则是根据可 能的图层调用和隐藏需要确定的。 应尽可能将不同 煤层、不同性质的工程要素绘制于不同图层;将属于 同一煤层或相同属性的工程要素绘制于同一图层。 例如：不同煤层的底板等高线只有管理不同煤层工 作面时才调用，所以必须将其分于不同图层;地质构 造和积水区域等分属不同性质的要素必须分于不同 图层;矿井边界、标题框、图例、指北针和经纬网等图 纸要素任何时刻都可以同时出现即可以绘制于同一 图层。

　　2.2 图层的颜色和线型

　　不同的颜色和线型主要是为了区分多个图层组合在一起时，不同煤层相同性质的工程要素或同一 煤层不同性质的工程要素。 如 2-2 下煤巷道线、揭露 的断层、采空区填充、积水区域、高程等都采用红色; 3-1 煤相应内容均采用绿 色。 所有已施工巷道均 采用实线、未施工巷道均采用虚线、积水区域用虚 线等。

　　3 综合工程图的应用

　　综合工程图文件不是作为一份完整的工程图来 使用和指导生产的，而是通过灵活调用其中不同的 图层、组合成管理和决策需要的工程图来实现其辅 助技术管理和快速决策功能的。

　　3.1 辅助多煤层施工作业技术管理

　　当 2 个煤层同时作业或下赋煤层在上赋煤层采 空区下作业时，技术管理或决策过程中需要综合考 虑上、下 2 个煤层各工程要素间的相互影响。利用传 统采掘工程平面图作为辅助基础时，因图纸包含工 程要素较多且很多数据不够直接，不利于技术管理 及快速决策。

　　例如王家塔煤矿掘进施工 3-1 煤层内受 2-2 下 煤采空区积水区域影响的巷道时，需提前进行采空 区探放水施工，而如何准确确定探放水钻孔的施工 角度和施工长度直接决定了探放水效果。 传统方法 是利用采掘工程平面图各工程要素提供的工程数据 来推断和计算： 在图纸包含的众多工程数据中查找 到 2-2 下煤层积水区域范围和高程、3-1 煤层设计巷 道位于积水区域的探放水警戒线位置的底板等高线 高程和离该位置最近的地质钻孔揭露的 3-1 煤厚度 等工程数据，进而确定及计算得出探放水钻孔的角度 和长度，过程相对较为繁琐。

　　仅需调用 0151 图层(2-2 下 煤层采空区积水区域)、 0051(2-2 下煤层与 3-1 煤层间距等厚线图)和 0132 (3-1 煤设计巷道)3 个图层，将其他图层全部关闭， 即可以非常清晰方便地得出所需工程数据，进而计 算得出探放水钻孔角度和长度。

　　3.2 辅助快速精确计算“三量”

　　传统矿井“三量”计算多采用煤层平均厚度乘以 相应面积后得出各储量数据，当煤层厚度变化不大 时该方法误差较小，当煤层厚度变化较大时该方法 产生误差将对生产计划造成较大的影响。 如利用综 合工程图文件计算王家塔矿井“三 量”，仅 需 调 用 0041 图层(2-2 下煤层等厚线)和 0131 图层(2-2 下煤 层设计巷道)或 0042 图层(3-1 煤层等厚线)和 0132 (3-1 煤层设计巷道)，关闭其他图层，即可利用形成的工程图提供的工程参数快速准确地计算出“三量” 数据。

　　4 综合工程图文件的修订

　　综合工程图文件的修订主要涉及 2 个方面：基 础地质要素的修订和采掘生产要素的修订。

　　4.1 基础地质要素的修订

　　煤层底板等高线、煤层等厚线和煤层间距等厚 线等基础地质要素最初始是根据地质精查报告中的 地质钻孔资料推断而得出的，但由于钻孔间距较大， 上述地质要素难以做到非常准确。 通过采区(盘区) 巷道和工作面巷道施工揭露及施工过程中的探顶、 探底等工作可以得出准确的煤层底板高程、煤层厚 度和煤层间距等工程数据。 进而可以对上述图纸要 素进行修订，以便于更准确指导矿井的技术管理和 决策工作。

　　4.2 采掘生产要素的修订

　　随着采掘生产活动的开展，采掘生产相关工程 要素是时刻变动的，主要涉及综采工作面的推进、综采采空区的扩大、掘进巷道的延伸和设计巷道的减少等变化。 上述工程要素都需要定时进行更新。

　　能源论文投稿刊物：《能源与节能》(月刊)曾用刊名：山西能源与节能;《山西能源》&《山西节能技术》合并，1996年创刊，是学术性科技刊物。主要报道国家在能源与节能方面的政策，山西具体执行国家能源及节能政策的实际措施，山西能源基地的发展和建设探讨。有关领导对能源与节能方面的讲话、报告等。为山西的能源及节能工作者提供发表学术观点的窗口，发表有关能源与节能问题的建设及论点，对能源工业开发利用以及对节能进行学术交流。

　　5 结语

　　通过在王家塔矿井的实际应用，综合工程图文 件具备了传统工程图纸不具备的综合性和灵活性， 根据需要调用和关闭不同的图层、形成最简单的工 程要素组合，方便了工程数据提取，促进了技术管理 和决策的速度。

　　参考文献：

　　[1]任立武. CAD 技术在煤矿开采设计中的应用[J]. 工业设计，2018 (1)：126-127.

　　[2]王呈彬. 基于文件的矿图绘制系统[J]. 煤炭科技，2016(3)：91-92.

　　[3]谭君. CAD 技术在煤矿地质上的应用探究[J]. 中国石油和化工标准与质量，2019，39(5)：241-242.

　　[4]任军. 分析煤矿采掘工程动态可视化管理理论与应用[J]. 能源与节能，2019(12)：37-39，77.

　　[5]许 艳 霞，王 广 权. CAD 在煤矿绘图中的应用及评 价[J]. 煤 炭 技 术，2014，33(1)：192-194.

　　作者：高运增， 张柏铭