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——松矿老区采空区三维建模记

近年来，一些矿山相继发生采空区透水和采空区周边巷道垮塌的重大安全事故，再次为井下矿山，特别是历经多年开采的老矿区安全生产敲响了警钟。面对采空区给老区安全生产带来的巨大威胁，松矿依靠科技创新，加快“三新”技术推广应用，加速科技成果转化，应用三维图形软件全面建设完成老区采空区立体数据模型，为老区安全生产构筑起一道安全有效的防护网。

新技术破解老难题

作为松矿的老生产区，1600中段以上区域一直承担着搜残找盲，缓解主生产区压力，延长矿山服务年限的重任。但由于历经数十年大规模开采，期间还经历了矿业秩序混乱时期的破坏性开采，区域内形成了众多采空区，成为安全生产的最大威胁。

要解除采空区的安全威胁，避免搜残找盲过程中发生安全事故，就必须让管理、技术和施工人员能够全面、准确、及时地了解和掌握采空区相关信息。但如何系统整理老区采空区信息资料，如何快速分析采空区与采点、巷道与采空区关系，长期以来一直是困扰松矿工程技术人员的老难题。

随着近年新技术、新设备、新工艺应用步伐的不断加快，特别是Surpac三维软件在云锡各大矿山工程技术管理中的推广，为松矿工程技术人员解决这个困扰多年的技术难题打开了一扇大门。

三维建模，简单来说就是利用三维软件在以横轴纵轴二维数据显示的传统图形基础上导入高程数据，从而建立起横、纵、高的三维空间数据库，并以三维图形资料所显示的系统性数据模型。

采空区三维模型建立，并及时、动态更新采掘点、巷道工程数据后，利用模型系统的各项功能，能够更加直观、准确地反映采空区立体方位、面积等相关数据，更加明确地反映采空区与相关生产作业点、巷道工程的空间位置关系，所有情况一目了然。过去使用传统的CAD软件，制作一张反映采空区位置关系的地质剖面图需要工程技术人员花上几天时间，而这套采空区三维模型建立后，仅需几个简单操作，几分钟内就能成功进行处理信息。

采空区三维模型的建立充分提高了老区技术工作效率，提升了采掘施工作业的安全性，真正解决了老区安全生产的大难题。

新思维攻克新难关

任何一项新技术投入到实际应用，都需要与生产实际磨合适应，必然会出现许多不确定因素，面对许多新的难关。随着松矿老区采空区三维建模工作的全面展开，许多新的难题摆在了参与建模工作的工程技术人员面前。

首先出现的难题是：原有的工程测量资料库是建立在满足传统二维工程图件需要的基础上，所有巷道工程都只有测量控制点有高程，无法满足三维建模对于工程控制精度的要求，需要加密控制点，但加密后的控制点仅有坐标，没有高程。针对这一问题，松矿工程技术人员提出了用相邻的两个测量控制点高程和距离计算推导出加密点高程的方法来解决。但新的问题再次出现，如此大的检索与计算工作量由人工来完成几乎是不可能的事情。面对这个难题，参与项目的工程技术人员进行了积极探索，使用BASIC语言自主编辑开发处理坑道中心线的辅助程序。利用计算程序完成各测点处高程的检索与赋值，并通过在原有CAD中段平面图上确定加密点位置，让程序自动检索相邻测量工程点的高程数值和距离，自动计算出加密点高程数值。与此同时，在利用剖面法建空区模型时又发现采空区界线控制点的坐标和高程无法直接导入Surpac的问题，在尝试了各种方法后，终于决定选取并利用了相应的MCAD工具解决了这一难题，最终攻克了采空区建模两个基础而又关键的瓶颈问题。

基础数据的问题解决了，但在数据导入Surpac三维软件中却出现控制点的点模型无法正常显示的问题。原来，在Surpac软件中输入点时，软件会自动对点进行连线处理，最终以线段的方式出现，而不是以工程技术人员们所需要的独立点的形式出现。特别是在批量输入测量点时，系统连线毫无规则可言，无法满足建模需要。为有效解决这一问题，工程技术人员们大胆创新思维，既然以点模型的方式输入不行，那就以用线段模型的方式输入，线段起点数值为控制点数值，终点赋值为零，在软件中显示的就是一个独立点，再根据工程和采空区实际位置、形态进行手工连线。

就这样一次次不断转变观念，不断创新思维，不断刻苦攻关，最终解决了采空区三维建模过程中出现的一个个难题，在立足现有的二维图形资料数据的基础上实现了数据的转换、计算推导和数据模型导入等各项技术基础工作，为松矿老区采空区三维模型成功建立铺平了道路。

新项目提升新素质

说起老矿区，在许多人眼中都是荒凉落后的代名词。但是作为松矿老生产区，那是“硐老人不老、技新矿也兴。”拥有一支高素质的人才队伍是老区安全生产技术工作的重要支撑。同时，松矿为整体全面提升科技人才队伍素质，适应矿山发展新形势需要，提出了以科研项目促进生产发展，以科研项目促进人才培养的思路。

这次老区采空区三维建模工作，矿部将其列为了重点科研项目。由松矿二坑技术副坑长、地质高级工程师李周武带队，坑口生产股19名工程技术人员全部参与了该科研项目。

针对Surpac三维软件推广应用，矿总工办专门组织了专题技术培训。包括二坑技术人员在内的全矿地质、测量、采矿工程技术骨干参与了培训，系统学习了Surpac软件的理论知识和操作技能。坑口也充分利用区域内采掘施工企业停产整顿，工作量相对较少的时机，对全坑工程技术人员集中开展了多次相关技术培训。

在空区三维建模项目实施过程中，矿部大胆向青年技术人员压担子，以项目组副组长袁志强为代表的一批年轻工程技术人员成为了技术攻关的骨干力量。

在项目实施的十个多月里，项目组全体工程技术人员对28个中段的测量点资料进行分类合并，对12314个测点和277个CAD剖面图上的采空区范围进行整理，对37000个巷道中心控制点组成的工程位置和近4万个空区界线点组成的空区范围进行处理和描绘，先后建立29个测点模型、300多个空区立体模型，最终在Surpac中建设完成从2125中段到1600中段的坑道模型以及1-1、1-2、1-3、1-7、102、5号脉、1-11、10^#矿群、6^#矿带等主要采空区立体模型，包含的空区体积近一千三百万立方米。

在这些枯燥无味的工作数据背后，是参与老区采空区三维建模的工程技术人员付出的孜孜不倦的努力；在这些一个个精确的数字背后，是他们对于新技术的熟练掌握应用，这些都成为了工程技术人员整体素质和技能全面提升的标志。

老区采空区三维立体模型成功建立，现已能够直观、准确、快速地显示采空区周边各个中段、各个采掘承包企业生产作业点的位置和范围，为工程技术人员进行管理、工程设计和指导区域内采掘承包施工企业施工作业提供了科学、准确、及时的依据，避免在采空区及周边危险区域范围施工作业，全面提升了业务安全水平，有效提升了老区搜残找盲工作的安全可靠性。

梅花香自苦寒来。2015年松矿科技工作会上，老区采空区三维建模项目荣获松矿科技项目二等奖，为松矿依靠技术创新推动矿山安全生产发展交上了一份合格的答卷。

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责任编辑：倪秀华  徐晓洁