CC BY
24
© А.А. Филиппова, В.М. Шек, 2002
YAK 62-503.55
А.А. Филиппова, В.М. Шек
СИСТЕМА АТРИБУТИВНЫХ ЛАННЫХ В ЖО-ГИС ЛЛЯ ГОРНОГО ПРЕЛПРИЯТИЯ
При современных темпах внедрения информационных технологий в область решения экологических задач понятна необходимость создания инструмента, расширяющего возможности анализа и повышающего оперативность управления горнотехнологическими объектами при выборе природоохранных мероприятий.
Таким инструментом может стать модель экологического воздействия предприятия на окружающую среду на базе ГИС-технологий. Эко-ГИС позволит визуализировать экологически значимые данные, имеющие географическую привязку, реализовать процедуры выделения и периодическую корректировку областей экологических проблем, которые характеризуются рядом зафиксированных параметров.
Эти параметры описываются в базе атрибутивных данных ГИС. Полный набор параметров обусловлен кругом задач, для решения которых создается проект, а также требованиями совместимости с существующими базами пространственной и фактографической информации. Так, например, ГИС федерального уровня, содержащую экологическую компоненту, планируется использовать в качестве составляющей единой государственной системы экологического мониторинга, ЕГ-СЭМ [1]. Основные задачи ЕГ-СЭМ следующие:
• обеспечение полноты, достоверности и сопоставимости информации о состоянии объектов окружающей среды и об источниках антропогенного воздействия на них;
• создание и введение банков экологической информации и их гармонизация с соответствующими звеньями международных информационных систем;
• выявление и предупреждение зон экологического неблагополучия и бедствия, информирование населения и научной общественности;
• реализация мероприятий в обеспечении единой научнотехнической политики в области экологического мониторинга;
• организация наблюдений и проведение измерений показателей, характеризующих состояние объектов;
• оценка и прогноз состояния природной среды и антропогенного воздействия на нее;
• долгосрочное и оперативное управления состоянием природной среды, в том числе и при возникновении ЧС.
Итак, развитие ГИС повлекло за собой разработку новых моделей организации информации в информационных системах, одинаково удобных как для пространственных, так и для тематических данных.
Рассмотрим более подробно систему атрибутивных данных в эко-ГИС для горного предприятия.
Производственная деятельность угольных разрезов в части отрицательного воздействия на природную среду характеризуется прежде всего нарушением поверхности земли [2].
Одним из ведущих направлений по снижению вредного влияния угледобывающего производства на окружающую среду является восстановление нарушенных горными работами земель. Рекультивация является самостоятельным производственным процессом. На разрезах проводится только ее горнотехнический этап, включающий работы по снятию, сохранению и использованию плодородного слоя почвы и потенциально-плодо-родных пород, планировке отвалов и сдаче восстановленных земель.
В табл. 1 показаны необходимые атрибуты и их значения для базы фактографических данных эко-ГИС угольного предприятия на примере компании ОАО «Вос-тсибуголь».
Для того чтобы эко-ГИС могла использоваться при разработке мероприятий по снижению вредного воздействия на природную среду, кроме информации экологической направленности система атрибутивных данных включает несколько тематических разделов [3]:
• географическое положение угольного объекта;
• общая характеристика угленосности;
• угольные пласты;
• качество углей;
• ресурсы углей (прогнозные ресурсы и балансовые запасы);
• попутные полезные ископаемые и компоненты в углях и вмещающих породах;
• горно-геологические условия;
• гидрогеологические условия;
• геолого-экономическая ситуация и ТЭП;
• правовые основы недропользования применительно к угольным объектам.
Каждый раздел содержит многочисленные атрибуты в численном выражении или в виде терминологических наборов.
Ниже рассмотрим особенности системы атрибутивных данных в ГИС по минеральным ресурсам на примере программного комплекса LandView™ III [5]. Он был создан в Агентстве по защите окружающей среды США при участии таких организаций, как Бюро переписи населения США (Bureau of Census), Министерство торговли (US Department of Commerce), Департамент береговой охраны США (US Coast Guard), Бюро контроля и оценивания опасных материалов (Hazardous Materials Response and Assessment Division).
LandView™ III — система управления и отображения данных, работает с различными пространственными базами данных. Данные предоставляются в географическом виде на картах, со-
Таблица 1
НАБОР АТРИБУТОВ ЛАЯ БАЗЫ ФАКТОГРАФИЧЕСКИХ ААННЫХ ЭКО-ГИС УГОЛЬНОГО ПРЕЛПРИЯТИЯ. ЛАННЫЕ ПО КОМПАНИИ ОАО »ВОСТСИБУГОЛЬг
Атрибут Значение
Площадь земельного отвода, га 11364,15
Площадь земельного отвода, га 11364,15
Всего нарушено, га 7050
Всего отработано, га 2717
Всего рекультивировано, га 9089,2
Нарушено земель горными работами, га 225,1
Рекультивировано и сдано земель, га 130
Водопотребление на хозпитьевые нужды, тыс. м3 2375
Водопотребление на производственные нужды, тыс. м3 3345
Водоотведение карьерных (попутных) вод, тыс. м3 7125
Водоотведение загрязненных и недостаточно очищенных вод, тыс. м3 —
Водоотведение очищенных сточных вод, тыс. м3 8948
Выбросы вредных веществ в атмосферу, т 7587,947
Уловлено вредных веществ из отходящих газов, т 7659,009
Отвод земель под горные работы, га —
Использование пород вскрыши, тыс. м3 52360
Общие затраты на выполнение природоохранных мероприятий, всего 57755,2
Затраты на кап.вложения на строительство природоохранных объектов, тыс. руб. 534
Затраты на рекультивацию земель, млн. руб. 55,267
Затраты на проектные, изыскательские работы и экспертизу, тыс. руб. 1572,6
Текущие затраты по охране природы, тыс. руб. 74641,3
Платежи за допустимые и сверхнормативные загрязнения природной среды, тыс. руб. 2952,7
Плата за природные ресурсы, всего 43239,6
Плата за водные ресурсы, тыс. руб. 2814,4
Плата за недра, тыс. руб. 28380,2
Плата за землю, тыс. руб. 12007
Нарушено земли при добыче 1 млн т угля открытым способом, га 13,3
Восстановлено и сдано под пашню, га 33
Восстановлено и сдано под другие сельхозугодья, га 77
Восстановлено и сдано под лес, га 20
Первичная планировка отвалов, га 148
Снято плодородного слоя по площади, га 92,3
Снято плодородного слоя почвы, тыс.м3 371
Использовано на рекультивацию, тыс.м3 216
Год 2000
держащих разнообразные слои (штаты, графства, населенные пункты, месторождения и т.д.).
LandView™ III состоит из двух программных компонент: СУБД
LandView (таблицы в формате .dbf) и программа картирования MARPLOT (карты в формате *.map). Эти компоненты связаны, что дает возможность обращаться к записям атрибутивной БД посредством выбора объектов на карте и на-
оборот. На рисунке показан пример обращения к атрибутивной информации посредством выбора объектов на карте.
Ьа^Меш™ III позволяет обозначить на карте местоположение месторождений полезных ископаемых точкой или любым уникальным символом. Каждой записи в атрибутивной таблице соответствует один точечный объект на карте. Совместимость БД с дру-
гими базами данных и ГИС-системами организована путем указания специальных связующих кодов в отдельном поле реляционной таблицы. Например, атрибут DEP_CODE содержит цифровой код месторождения в формате ГИС; атрибут FIL_LINK содержит код для связи с другими БД по минеральным ресурсам.
В табл. 2 показан список атрибутов, задающих местоположение объекта в базе данных по минеральным ресурсам MRDS, их около 30. Значения атрибутов позволяют точно позиционировать объект на карте и задают возможный перечень операций:
• выборка объектов, находящихся в пределах указанного расстояния (LaT, LONG и др.);
• изменение масштаба и системы картографической проекции (UTM_E, UTM_N и др.);
• определение иерархии объектов в зависимости от их географической принадлежности
(cont_code, continent_,
COUNTY, CTRY_CODE и др.);
• совместимость с другими БД и кадастрами минеральных ресурсов (township, sect_fract,
SECTION и др.).
Можно выделить некоторые недостатки предлагаемой разработчиками LandView™ III структуры атрибутивных данных. Во-первых, размерность базы (120 и более столбцов) с преобладанием качественной описательной информации по сравнению с числовой.
Во-вторых, отсутствие подробной справочной системы, описывающей принцип кодирования атрибутивной информации. Не указано соответствие понятий «большой», «средний», «малый» и других качественных характеристик конкретным числовым значениям. Видимо, такой стиль выбран не случайно и соответствует определенному уровню пользователей ГИС. Понятно, что использовать готовую систему атрибутивных данных для создания ГИС экологической направленности не представляется возможным. Ее необходимо пополнить набором экологических атрибутов и учесть требования российских стандартов к данным по минеральным ресурсам.
Таблица 2
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ АТРИБУТЫ В БАЗЕ MRDS
Атрибут Описание
ACC Приблизительный радиус месторождения
ADMIN AREA Административная область
CONT CODE Код континента
CONTINENT Континент
COUNTY Графство
CTRY CODE Код страны
CTRY NAME Страна
DRAIN NAME Наименование и код водного бассейна в районе месторождения
ELEV Высота над уровнем моря для центра (среднее арифметическое от высоты) месторождения
LAT Широта (координата месторождения в градусах, минутах и секундах)
LATD Широта (координата месторождения в десятичных числах)
LOND Долгота (координата месторождения в десятичных числах)
LONG Долгота (координата месторождения в градусах, минутах и секундах)
MERIDIAN Название меридиана, от которого отсчитываются значения TOWNSHIP и RANGE
PHYS Географический код местности (равнина, возвышенность)
POSITION Описание ближайшего значимого объекта
QUAD OTHR Наименование блока, задающего местоположение месторождения (вне стандарта USGS)
QUAD250 Наименование блока в масштабе 1:250000, задающего местоположение месторождения
QUAD6250 Наименование блока в масштабе 1:62500, задающего местоположение месторождения
RANGE Значение 2-го уровня для определения местоположения месторождения (в системе кадастров)
REC TYPE Тип записи (S - страна, D - район, R - регион, T - добавление)
SECT FRACT Значение 4-го уровня для определения местоположения месторождения (в системе кадастров)
SECTION Значение 3-го уровня для определения местоположения месторождения (в системе кадастров)
STATE CODE Код штата
STATE NAME Штат
TOWNSHIP Значение 1-го уровня для определения местоположения месторождения (в системе кадастров)
UTM E Восточная координата месторождения в проекции Меркатора
UTM N Северная координата месторождения по проекции Меркатора
UTM Z Зональная координата месторождения по проекции Меркатора
Рис. 1. Программной информации г ый комплекс LandView III. Угольные компании в США, фрагмент карты. Пример обращения к атрибутив-осредством выбора объектов на карте
1. Сергеев Д.О, Уткина H.A. и др. Использование
геоинформационных технологий в природоохранной деятельности: практика и перспективы. — М.: ГИС-
Ассоциация/Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, 1998. — № 3 (15), с. 33.
2. Карпузов А.Ф., Костяков В.С., Морозов А.Ф., Рот-фельдН.С.(Министерство природных ресурсов РФ). Геологическое картирование, цифровые базы данных и компьютерные технологии — составные звенья единой информационной системы недропользования России: Материалы
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
первого семинара ГИС-Ассоциации «Геоинформатика в нефтегазовой отасли” (М., 13-17 апреля 1998 г.).
3. Прозорова Г.Н. Проблемы разработки интерфейса ГИС-проекта по углям региона: Материалы 4-й Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой и горной отраслях», http:// gisa.saog.ac.ru /gis_serv/our_publ/Mater_Konf/Oil2001, 2001.
4. Руководство пользователю программного комплекса LandView™ III, электронная версия.
5. Интернет сайт: http://www.aovsu.ru.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------------------------------------------------------------------
Филиппова Анна Александровна — аспирант, Московский государственный горный университет.
Шек Валерий Михайлович— профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.
© В.М. Шек, В.Ю. Линиик, 2002
УЛК 65.011.56
В.М. Шек, В.Ю. Линиик
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ШНЕКОВ ОЧИСТНЫХ КОМБАЙНОВ
В
настоящее время в угольной промышленности России классификация условий применения очистных комбайнов базируется на типизации угольных пластов по особенностям их строения (тип, содержание и крепость породных прослойков, твердых включений и присекаемых пород), и типизации по разру-шаемости пластов в зависимости от пределов изменения их сопротивляемости резанию и степени хрупкости угля [1].
Для решения прикладных задач предложено совокупное использование этих типизаций в виде классификационной матрицы, каждое окно которой соответствует определенным условиям по разру-шаемости и особенностям строения пласта и может приниматься в качестве совокупного классификационного показателя. Таким образом, в соответствии с этой классификацией все угольные пласты по типовым условиям разбиты на 9 групп, что позволяет достоверно осуществлять решение технологических задач, в том числе давать рекомендации по применению на различных очистных комбайнах опреде-
ленных (из имеющейся номенклатуры) типов резцов и шнеков.
Наметившиеся в последние годы тенденции на создание технологий высокопроизводительной выемки угольных пластов по технологическим схемам «лава-горизонт» и «лава-шахта» требуют индивидуального подхода к выбору средств добычи угля. В первую очередь это относится к режущему инструменту и исполнительным органам, которые являются начальными звеньями во всей технологической цепи добычи угля, и от того, насколько параметры этих звеньев будут соответствовать прочностным характеристикам разрушаемого угля и предъявляемым требованиям (обеспечение суточной производительности не менее 5000 т, пылеподавления до санитарных норм, необходимой сортности угля и т. д.), во многом зависит успешная работа вышеуказанных технологий. Выпускаемые в России шнековые исполнительные органы и режущий инструмент, имеющие по группам типовых условий применения в основном усредненные параметры, в ряде случаев не удовлетворяют таким требованиям. Поэтому в условиях укрупнения производственных процессов добычи угля и резкого роста производительности целесообразно перейти на индивидуальный подход при выборе и проектировании исполнительных органов.
В настоящее время при проектировании исполнительных органов расчеты по выбору их параметров выполняются по отраслевому стандарту ОСТ. 12.44.258-84 [2], где для интегральной оценки свойств угольного массива принят показатель сопротивляемости пласта резанию Апл (Н/мм). Однако
