福泉市安监局贵州福泉550500
摘要：本文根据采矿工程的特点，从设计和绘画的角度分析了采矿工程图形元素组成图和矿业工程制图元素数值方法，并根据工程矿业工程制图元素的数据结构模型，构建了一个采矿工程数字像素设计绘图系统，也就是灵活的模块化设计绘图系统。该系统可以用于矿山工程设计、生产管理和科研教学，在实践中也是取得了良好的效果。
关键词：采矿工程；数据化；设计；绘图
1采矿工程图素分级系统
采矿工程建设较好的情况下可以为社会生产更多的优质煤炭能源。采矿工程图可以分解为采矿的图素或图元，这与其他工程图是一致的。反过来，不同的采矿工程图形可以由这些元素组成，并且可以结合一些不同的采矿工程图来完成采矿工程图纸的设计和绘制。因此，建立了标准化开采矿物的CAD系统，通过人机交互实现了快速组图，在计算机辅助设计的情况下完成了采矿工程的平面设计。
1.1采矿工程图素分级
根据采矿工程设计图纸过程的特点，可以将采矿工程图纸元素分为三个层次：第一层是采矿工程图形元素的基本图形，其主要特征是数字设计图纸的较低水平，只需要较少的参数。这类图有点、线、圆、弧、文字、形状等；第二层次是一个复杂的采矿工程图图形元素，这类图的主要特征是数字化程度较高，可以被视为由许多采矿工程灵活聚合的基本图形元素的组合，这种图称为尺寸设计，设备符号都映射着相关元素，地质调查符号设计、采矿符号映射元素和其他符号图元素类型，其中有许多图元素。到第三个层次是一个采矿工程图形图，这类图的主要特征是数字化程度高，体积较大，其本身可以完成采矿工程的全部或部分平面设计图纸的内容，是大量的基本图形元素和复杂的图集合，这种图称为框图，包含有矿山的横截面、交替点表，以及各种各样的插图，工程量清单（参数）和设备清单（参数）等。此外，还有一类采矿工程，这是一个基本和复杂的元素的组合图形处理过程中产生的采矿工程。通过切割砌块，将矿区的平面图从矿区切割出来，从矿区巷道的布置中切割出采煤工作面巷道布置。从井的发展规划中，根据一些图形特征（如层），得出煤层底板的等高线图、通风系统图和运输系统图。采矿工程图元分类系统如图1所示。在采矿工程图元中，各级的图素由复杂到简单逐步包容，在各个层次的公差之间，即以数字组合为整体的第一级图素，构成第二级图素；第一级和第二级的组合是一个复杂的集合，共同构成第三级。另一方面，第三级图素可以分解为第二级和第一级图素，第二级图素又可以分解为第一级图素。
1.2采矿工程图素数据化
1.2.1采矿工程基本图素数据化的实现
采矿工程的基本要素包括：点、线、圆、弧、文本、形状等，数据量很低，其数据主要依赖于AutoCAD系统本身。
1.2.2采矿工程复杂图素数据化的实现
采矿工程图形的复杂图素是一个具有高度数据的采矿工程图素，它由一个简单的基本图形元素和一个特定的数据过程组成。这一层的地形大致可分为简单的地块、填充类、尺寸和多参数组合（包括图像块）。前三种图素的使用和生产相对简单，其数据主要依赖于AutoCAD系统本身，并根据AutoCAD系统提供的方法使用。如果井筒是一个图素，它可以用来做井轴，然后插入点参数和变焦比和角度，通过插入来完成轴的绘制。工作面采空区填满了图像元素，采空区充填模式，采空区边界选择，这样采空区就可以绘制完成。更复杂的多参数组合图元素，不仅在图元素生产过程使用的基本图形元素，还可以使用复杂的一部分设计（主要是图块像素），这是根据采矿工程的要求设计图纸和图表，本身包含许多交互选择参数。多参数组合图素的设计和生产首先需要建立相应的工程数学和力学模型，然后实现编程调试。多参数组合图易于使用人机交互多参数输入。如参数组合图上的钻孔像素，钻取后的好像素，钻孔数输入，表面标高，煤层底面高度，煤层厚度和钻孔插入点坐标，均可完成钻孔。
1.2.3采矿工程成图图素数据化的实现
它是一个由多参数和多层次组合构成的复杂的图素，它基于第一级图素和第二级图素的基础。它有很多的数据量，而且是自动成图的。内容本身是一个单一的项目或部分的采矿工程制图。采矿工程的生产和使用与两个层次的多参数组合相似，但更为复杂。为了使其数字化，必须建立一个大型的工程数学和力学模型，并进行大量的编程和操作。道路横断面图设计图部分，需要进入巷道横截面的通风、行人、排水和供电设备，以及采矿工程参数，图形绘制参考点参数。在输入完所有参数后，可以完成巷道断面的设计图纸。
2采矿工程图素的工程数据结构
上面提到的采矿工程图素数据主要是指采矿工程设计图纸过程的图素数据化。其目的是为了更好地设计和绘制采矿工程的图形。目前，计算机绘图的过程中矿业工程图学采矿工程图形只包含图形几何数据信息，采矿工程图形数据在利用信息的过程中，导致很多相同的数据重复输入，系统自动和智能水平非常低。为此，在建立矿山工程制图要素的同时，考虑到相应的数据挖掘工程属性，为采矿工程图元构建一个具有采矿工程数据结构模型的图形。因此，改进了采矿工程图素系统，为下一步的设计和决策提供了数据保障。C表示采矿工程图的数据集，即C={采矿工程图号根据信息}；E是指采矿工程几何数据的数据采集，即E={采矿工程图素几何数据信息}；G表示采矿工程图素项目的数据信息收集，即G={采矿工程数据信息}。三者之间的关系可以表示为：C=EUG。
以上公式为采矿工程的工程数据结构模型。其主要特点是基于原始的几何数据信息，增加工程数据信息。在采矿工程图元数据结构模型的工程中，工程数据是相互独立、相互依存的，在采矿工程制图管理中相互联系，构成了一个完整的采矿工程图。
3应用实例
图2是以矿山巷道工作面布局设计图为例，图中使用不同级别的采矿工程图素数据进行设计图纸，包含的图素为：巷道，采空区，文本，轮廓线，经纬行，行，错，密封和煤柱开采方向符号，等设计图纸的过程中，这些元素出现是以一个灵活的形式，能够做到准确的绘图和高较绘图效率。实践证明，采矿工程数据的应用具有较高的自动化程度和良好的效果。
图二采煤工作面巷道布置图
结语：采矿工程设计图纸开发的必然趋势是利用采矿工程CAD来提高绘图的自动化程度和准确性。采矿工程CAD开发与采矿工程设计管理现代化与自动化的重要技术手段是建立一个完善的采矿工程数字像素结构和采矿工程图、工程数据结构模型。
参考文献：
[1}刘明新.微型计算机绘图基础[M].北京：电子工业出版社，1992：130～140.
[2]邢存恩等.煤矿开采CAD管理系统[R].山西省科学技术委员会，1998.4