采矿CAD在矿井设计、安全生产管理中发挥着重要作用,提高采矿CAD的集成度、智能性有助于提升矿井设计与安全管理水平。论文分析了采矿CAD的研究现状,给出采矿CAD智能性低、集成度不高的原因,指出实现知识协同可提高集成化采矿CAD智能性,并基于此结合协同设计的基本理论,分析了矿井协同设计的内容,提出了以协同采矿CAD(Cooperative Mine CAD,CMCAD)为核心的矿井协同设计应用模型。针对CMCAD模型的建立,本文进行了以下几方面的研究工作:研究了基于智能对象的采矿CAD知识表示方法。以面向对象知识表示方法为基础,提出智能对象的概念;通过智能实体、符号智能体、虚智能体、智能容器与代理类的建立,将智能对象的概念具体化。研究了基于设计结构矩阵的CMCAD知识协同性表达方法。采用模糊设计结构矩阵分析法,揭示了矿井设计知识串行、并行、耦合的协同结构,给出了基于可达矩阵的耦合任务识别和最小信息依赖度解耦方法。以任务的协同性为基础,建立对象设计结构矩阵,将设计任务之间的协同性转变为智能对象的协同性,指出了耦合智能实体的存在形式。研究了智能对象的实现方法。基于ObjectARX可视化技术,确定了AcDbObject接口为虚智能体实现协议,AcDbEntity接口为智能实体、符号智能体的实现协议,研究了基于扩展字典的耦合智能实体知识单元管理方法。以“网络解算智能容器”的实现为例说明了智能实体、智能容器、代理类之间的关系。基于NHibernate、Ajax、反射机制等技术,研究了与数据库无关的智能对象存储方法,浏览器端智能对象的操作方法,智能对象中领域知识的标识方法,并给出了关键代码。最后以矿井通风一体化系统的实现为例来验证CMCAD模型的有效性。首先指出矿井通风一体化系统以通风网络理论为核心,业务范围包括设计与生产两个阶段。其次为增强一体化系统的自动化程度,从风阻获取、通风网络动态解算、网络图的自动生成三方面对通风网络理论进行了扩展应用研究。以vc.net、ObjectARX为工具实现了一个以通风设计为主,包括开拓开采、断面设计、井巷工程概算的CMCAD系统,以及一个集通风网络动态解算、生产数据统计分析、报表管理为一体的Web应用系统。最后给出了软件系统在矿井设计与通风安全管理中的应用实例。