煤矿开采对建筑物采动损害评估可视化系统的设计_肖璐.pdf

煤矿现代化2019 年第 5 期总第 152 期 0引言 随着科技的不断进步，煤炭产量日益增加。为 实现煤炭的可持续性发展， 人们越来越重视煤矿开 采的合理性。由于煤炭从地下大量的采出， 煤层上 方岩层失去支撑， 导致上覆岩层不断下沉， 严重时 可能会波及地表， 造成地表沉陷问题。该问题不仅 严重威胁着煤矿上方地面村庄的生产生活、 对生态 环境造成巨大污染等， 而且部分煤炭资源也会随着 地表沉降被上覆岩层覆盖， 变得难以开采， 造成煤 炭资源的浪费。 因此， 本文为深入研究煤矿开采对地面建筑的损 害程度， 设计了建筑物采动损害评估可视化系统。该 系统可以应用于矿区地表沉陷损害评估工作， 对实现 煤矿的可持续性发展具有重要战略意义。 1建筑物采动损害评估系统分析 1.1数据分析 建筑物采动损害评估系统是通过与 Access 数据 库的连接， 完成对煤矿开采损害数据的记录、 查询和 管理等功能。 该数据库不仅可以明了的实现各数据间 的处理， 而且可以大量的节省不必要的人力、 物力和 时间。 根据实际进行的研究对象，本次设计系统的分 析数据主要包括 1 ）地面沉降变形数据该数据是评价地表沉陷 损伤等级的重要数据， 包括煤矿开采引起的地面下沉 值 W （单位 mm ） 、 地面倾斜值 i （单位 mm/m ） 、 地面曲 率值 k （单位 mm/m2） 、地面水平移动值 U（单位 mm/m ） 和地面水平变形值 ε （单位 mm/m ） 等主要地 面沉降变形数据。系统可以运用 MMSPS预计系统处 理并存储该数据， 用于评估环节。 2 ）建筑物特性数据该数据是用于评估矿区上 方地面建筑受煤矿开采损害的重要数据， 数据内容包 括 建筑物户主信息、 建筑物结构及面积、 煤矿开采前 后建筑物的损害等级及维修信息等。 3 ）煤矿开采损害等级数据该数据用于制定煤 矿开采引起的地面建筑物损伤等级标准，记录的数 据， 对比不同等级建筑物破坏程度的数据区间， 确定 实际建筑物损害程度。 1.2功能分析 本文设计煤矿开采对建筑物采动损害评估可视 煤矿开采对建筑物采动损害评估可视化系统的设计 肖璐 （西山煤电马兰矿 ，山西 古交 030200 ） 摘要 煤矿开采对建筑物损害严重， 本文为深入研究煤矿开采对地面建筑的损害程度， 设计了建筑 物采动损害评估可视化系统。 根据系统实现目标， 确定系统所需数据及应该具备的功能。 根据系统结 构设计原则， 将系统设计为数据层、 处理层和用户层三个阶段， 分别实现系统的七大功能。 该系统可以 实现矿方对煤矿开采造成的地面沉陷及建筑损害情况的掌握， 为矿区提供有效的开采及维护建议。 关键词 煤矿开采 ； 损害评估 ； 可视化系统 中图分类号 TD325文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2019 ） 05- 0053- 04 Design of Visualization System for uation of Building Mining Damage Caused by Coal Mining XIAO Lu （Xishan Coal and ElectricityMalan Mine ， Shanxi Gujiao 030200 ） Abstract Coal mining damages buildings seriously. In this paper, the damage degree of coal mining to ground buildings is studied in depth, and a visualization system for building mining damage assessment is designed. Determine the data required by the system and the functions it should have based on the systems goals. Accordingtothe systemstructure design principle, the systemis designed intothree stages data lay- er, processinglayer and user layer, which realize the seven functions ofthe system. The systemcan realize the mines masteryofground subsi- dence and buildingdamage caused bycoal mining, and provide effective miningand maintenance advice for the miningarea. Key words coal mining; damage assessment ; visualization system 53 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 5 期总第 152 期 化系统的目的是对受开采影响的建筑物的损害程度 及分布进行评估， 为煤矿企业保护和治理矿区上方建 筑物提高科学合理的理论依据。因此， 该系统具备以 下基本功能 1 ）操作管理功能本文设计的建筑物受采动损 害评估系统具备系统登录界面， 工作人员可以通过登 录界面进行系统的登入登出和安全密码的修改等。 2 ）数据录入功能 预计系统 MMSPS 预计得到的 主要数据需要进行数据处理， 因此， 该系统具备数据 录入功能， 将预计系统得到的基础数据录入建筑物受 采动损害评估系统， 然后进行后期处理。 3 ）绘制等值线功能该系统可以将录入的地面 移动变形数据进行整理分析， 通过绘制地面下沉等值 线、 地面倾斜等值线、 地面曲率等值线、 地面水平移动 等值线和地面水平变形等值线图来直观的表现矿区 地面变形情况。同时， 可以将地面受开采影响沉陷区 的范围， 清晰的表示在 AutoCAD 软件显示界面上， 进 一步分析建筑物受开采损害的程度。 4 ）损害评估可视化功能该系统可以通过以上 功能绘制的建筑物受开采损害等级范围分布图和建 筑物受采动损害程度分布图， 进行煤矿开采对建筑物 损害的统计分析和煤矿开采工作的合理进行。 5 ）信息处理功能 为该系统的核心功能， 其分为 表格信息处理和图形信息处理两部分。 通过表格信息 处理的数据， 可以表达受损害建筑物的损害面积等级 和如何进行维修等信息； 通过图形信息处理， 可以绘 制出建筑物破坏面积统计图和地面沉陷面积统计图， 用于表达受开采影响的建筑物的受损害情况。 6 ）信息搜索功能 工作人员可以通过实际需求， 搜索了解矿区建筑物受开采损害的全部信息， 用于矿 方进行分析做出合理的决策。 7 ） 信息输出功能 该功能可以将系统最终处理得 到的数据及绘图进行打印输出， 工作人员可以根据实 际需求， 选取打印输出的内容。 2系统总体结构设计 根据建筑物受采动损害评估可视化系统的功能 需求， 该系统的设计应遵循 先进性、 实用性、 一致性、 安全稳定性、 集成性、 准确性和可扩展性原则。 根据系统分析原理， 按照系统分层处理的理念进 行设计， 可以将该系统分为数据层、 处理层和用户层 三个阶段。如图 1 所示， 图 1 为建筑物受采动损害评 估可视化系统的系统结构图。 图 1建筑物受采动损害评估可视化系统结构图 数据层 主要负责数据的存储， 可以用于图形数 据、信息数据和统计结果的录入及存储。可以将 MMSPS 预计系统预计得到的基础数据以及用户录入 的数据输入数据库。同时， 该系统层还负责了数据库 库内信息的查询功能。 处理层 整个设计系统的核心层， 主要用于数据 处理得到的地面移动变形等值线图形及地面沉陷建 筑物损害程度数据信息的可视化。 该处理层可以接受 用户的指令， 从数据库中提取所需数据， 然后通过系 统的可视化功能输出和显示所需信息， 承担了用户层 与数据层的传接关系， 是整个系统的过渡阶段。 用户层 主要用于工作人员的操作、 查询和输出 等。工作人员可以通过简单的操纵界面， 按照操作提 示进行使用。主要用于相关数据及图形的录入、 查询 及输出， 是整个系统供人实际操作的部分。 为实现该系统对建筑物受采动损害程度及分布 的评估，根据其系统功能将系统设计为七个板块， 主 要包括 操作管理板块、 数据录入板块、 绘制等值线图 板块、 损害评估可视化板块、 信息处理板块、 信息搜索 板块和信息输出板块。 3建筑物受采动损害评估可视化系统的使用 3.1系统登入界面 如图 2 所示， 为建筑物受采动损害评估可视化系 统登入界面及主界面。 由于该系统主要面向矿区工作 人员。因此， 本次设计的系统具备以下特点 1 ）针对使用人群， 整个操作系统皆为汉语， 部分 较难功能的使用都有提示语进行提示， 使得用户可以 简单方便的使用该系统。 2 ）菜单、 工具栏等按钮位置不变， 便于工作人员 54 ChaoXing （上接第 52 页） 参考文献 [1] 赵富贵. 煤矿孤岛工作面回采巷道围岩控制技术研究[J]. 煤炭科技,2018 （03） 125- 127. [2] 白璐,董飞,郭利军,王凯.孤岛工作面回采巷道围岩变形 机理研究[J].煤炭与化工,2018,41 （02） 47- 4952. 作者简介 王涛斌 （1988.11-） ， 男， 汉族， 山西省屯留县人， 大学本 科， 2012 年 7 月毕业于大同大学采矿工程专业，助理工程 师， 研究方向 煤矿巷道掘进。 （收稿日期 2019- 1- 28） 煤矿现代化2019 年第 5 期总第 152 期 的掌握。 3 ） 用户操作界面采用 Windows 风格进行设计， 工作人员可以很容易的上手操作， 便于实现系统与工 作人员的交互性。 图 2建筑物受采动损害评估可视化系统登入界面及主界面 3.2系统部分功能的使用 1 ）数据的导入与查询。用户通过将预计系统预 计得出的基础数据 txt 文件导入建筑物受采动损害评 估可视化系统， 系统将立即将其存储至数据库， 用户 可以实时的查看预计结果。如图 3 所示， 为数据的导 入及查询。 图 3系统数据的导入及查询 图 4建筑物受采动损害等级范围图 2 ）建筑物受开采损害的可视化。该系统可以绘 制矿区地面建筑物受开采损害的等级图以及建筑物 受开采损害的范围图， 来实现建筑物受开采损害的可 视化功能。该功能可以清晰、 直观的看到矿区开采对 其地面沉陷影响及建筑损害的情况， 为矿区提供有效 的开采及维护建议。如图 4 所示， 为某矿建筑物受采 动损害等级范围图。 4结论 针对煤矿开采对地面及地面建筑损害影响， 本文 深入研究煤矿开采对地面建筑的损害程度， 设计了建 筑物采动损害评估可视化系统。根据该系统实现目 标， 确定系统所需数据及应该具备的功能。根据系统 结构设计原则， 按照系统分层处理的理念， 将系统设 计为数据层、 处理层和用户层三个阶段， 分别实现系 统的七大功能。同时， 简单介绍了该系统的界面登入 及部分功能使用， 对该系统的使用及推广具有一定借 鉴意义。 参考文献 [1] 刘潇鹏. 多源因素影响下的煤矿区建筑物损坏机理及评 价技术的研究与应用[D].安徽理工大学,2016. [2] 魏晓刚,麻凤海,刘书贤.煤矿采动建筑地震动力灾变与防 控研究的现状与发展趋势 [J]. 地震研究,2015,3804 674- 688. [3] 白春. 矿区煤炭开采对建筑物抗震性能扰动研究[D].辽宁 工程技术大学,2015. 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