УДК 622.831.1:681.3.065

РАЗРАБОТКА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Разработка геоинформационных технологий маркшейдерского обеспечения горных работ является в настоящее время одной из главных задач маркшейдерской службы угольной промышленности Украины. Использование этих технологий обеспечивает переход на качественно новый уровень решения геолого-маркшейдерских задач и управления процессами добычи угля. Для обеспечения решения данной задачи в Министерстве угольной промышленности Украины подготовлен отраслевой документ "Концепция развития ГИС и программа поэтапного внедрения ее на предприятиях и в организациях" и издан приказ №621 от 27.12.99, определяющий ряд мер, направленных на реализацию данной концепции.

Другой актуальной задачей маркшейдерской службы горных предприятий является изучение процессов сдвижения горных пород и земной поверхности вследствие ведущихся очистных работ в целях управления данными процессами и обеспечения защиты зданий, сооружений и горных выработок от вредного влияния горных работ. В Донецком угольном бассейне актуальность эффективного решения этой задачи многократно возрастает в связи с тем, что горными работами шахт подрабатываются огромные территории городов и поселков. Для предупреждения негативных техногенных последствий такой подработки необходима региональная система мониторинга за состоянием подрабатываемых территорий. Создание такой системы возможно на основе использования современных геоинформационных технологий и создания интегрированной базы данных о сдвижениях и деформациях горного массива и земной поверхности.

В Донецком государственном техническом университете (ДонГТУ) и Украинском государственном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте горной геологии, геомеханики и маркшейдерского дела (УкрНИМИ) исследования процессов сдвижения горных пород и земной поверхности проводятся уже несколько десятков лет. Накоплен богатый материал наблюдений процессов сдвижения на десятках наблюдательных станций практических для всех условий залегания пластов и горно-технологических ситуаций ведения очистных работ, разработаны эффективные схемы расчета и прогноза сдвижений и деформаций массива горных пород и земной поверхности [1]. Разработки в области создания геоинформационных систем и технологий для угольной отрасли в этих организациях ведутся с середины 90-х годов. Накопленный за это время опыт и полученные результаты позволили сформулировать ключевые моменты технологии создания геоинформационной системы (ГИС) мониторинга за состоянием подрабатываемых территорий.

ГИС мониторинга подрабатываемых территорий содержит три основных взаимосвязанных компонента: информационный, топологический (пространственный) и функциональный. Информационный компонент ГИС включает системы цифрового моделирования пластов, горных выработок, земной поверхности, стратиграфии вмещающей толщи, гидрогеологических и газодинамических характеристик, техногенных и природных объектов поверхности и реализуется в виде системы соответствующих баз данных.

Топологический компонент ГИС обеспечивает пространственно координированную привязку цифровой горно-геологической, горнотехнической и иной информации и реализуется с помощью специальных программных систем (платформ ГИС). К числу таких средств относятся известные системы ArcView, AutoCAD, Альбея, ТИГР и др.

Функциональный компонент ГИС обеспечивает решение различных геолого-маркшейдерских задач и включает как программные средства самих платформ ГИС, так и программные средства, создаваемые самими пользователями. Создание программных средств пользователями может осуществляться с использованием встроенных языков программирования данных систем (таких, например, как Avenue или Autolisp) либо путем создания динамических библиотек программ (DLL) и включения их в состав программного обеспечения систем.

Информационную основу ГИС составляет система баз данных. За предыдущие 20-25 лет были созданы базы данных, реализующие все три известные модели данных (иерархическую, сетевую и реляционную). Однако к середине 90-х годов доминирующей стала реляционная модель данных. Этому способствовало сравнительная простота ее реализации в системах управления базами данных (СУБД) для персональных компьютеров. В настоящее время практически все наиболее известные ГИС используют реляционные базы данных, представляющие собой многотабличные структуры. При этом используются различные СУБД: семейство xBASE (dBASE III Plus, FoxBASE+, Clipper, FoxPro), системы Paradox, Oracle и др.

Выбор СУБД для построения баз данных во многом определяется возможностями принятой платформы ГИС, функциональным назначением системы, а также объемом и форматами накопленного к настоящему времени фактологического материала. Учитывая наличие в большинстве платформ ГИС программ-конвертеров, обеспечивающих взаимную трансформацию различных форматов данных, проблема такого выбора не носит принципиального характера. Но с учетом указанных выше факторов для ГИС мониторинга подрабатываемых территорий выбран формат DBF III, поддерживаемый практически всеми СУБД семейства xBASE. Основными базами данных (БД) создаваемой ГИС являются:

· БД пластов (цифровые модели пластов);
· БД разведочных и эксплуатационных скважин;
· БД вскрывающих и подготовительных горных выработок;
· БД очистных выработок;
· БД стратиграфии вмещающей толщи;
· БД гидрогеологических характеристик месторождения;
· БД газодинамических характеристик угольных пластов и горных пород;
· БД земной поверхности (цифровая модель местности);
· БД объектов поверхности (зданий, сооружений и коммуникаций);
· БД водных объектов поверхности;
· БД пунктов маркшейдерско-геодезических сетей;
· БД напряженно-деформированного состояния горного массива;
· БД наблюдений сдвижений и деформаций земной поверхности;
· БД горно-графической документации;
· БД нормативно-методической геолого-маркшейдерской документации.

Каждая из баз данных реализует реляционную модель, отражающую специфику конкретной предметной области, и является многоуровневой, состоящей из нескольких табличных структур. Так, например, цифровые модели пластов включают в себя БД топологии пластов, БД качественных и количественных характеристик пластов, БД характеристик вмещающих пород, БД тектонических нарушений и ряд других баз. В свою очередь БД топологии пластов включает БД координат точек подсечки пласта горными выработками и скважинами, БД границ шахтного поля, БД точек контуров подсчетных блоков, БД контуров движения запасов и др. В целом состав и содержание баз данных определяется назначением создаваемой автоматизированной или геоинформационной системы, но основной эффект для угольной отрасли заключается в создании интегрированной базы геолого-маркшейдерских данных, структура которой должна быть стандартизована [2, 3], что и предусматривается вышеупомянутой "Концепцией развития ГИС…".

За более подробной информацией обращайтесь по адресу: Украина, 83000 г.Донецк, ул. Артема 58, второй учебный корпус ДонНТУ, кафедра маркшейдерского дела.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ