GPS-RTK技術(shù)在鐵路壓覆礦產(chǎn)調(diào)查中的應(yīng)用

鄭建明，孫豁然，李立春

(1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院, 遼寧 沈陽(yáng) 110004；2.吉林化工學(xué)院計(jì)算機(jī)系, 吉林 吉林 132002)

2009年4月，筆者作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)新建鐵路西安至成都客運(yùn)專線廣元(省界)至江油段，進(jìn)行了壓覆礦產(chǎn)資源調(diào)查工作。根據(jù)《國(guó)土資源部關(guān)于規(guī)范建設(shè)項(xiàng)目壓覆礦產(chǎn)資源審批工作的通知》，凡是準(zhǔn)備建設(shè)鐵路、公路、工廠、水庫(kù)、輸油管道、輸電線路和各種大型建筑物或者建筑群的，建設(shè)單位必須向所在省、自治區(qū)、直轄市國(guó)土資源主管部門了解擬建工程所在地區(qū)的礦產(chǎn)資源分布和開采情況，各省國(guó)土資源主管部門應(yīng)當(dāng)向建設(shè)單位提供建設(shè)項(xiàng)目范圍內(nèi)資源分布情況和礦業(yè)權(quán)設(shè)立情況[1]。 單獨(dú)選址的大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目(鐵路、公路、工廠、水庫(kù)、輸油管道、輸電線路等)，在可行性研究階段，建設(shè)單位應(yīng)委托有地質(zhì)勘查資質(zhì)的單位對(duì)擬建工程所在區(qū)域內(nèi)的礦產(chǎn)資源分布和礦業(yè)權(quán)設(shè)立情況進(jìn)行調(diào)查，編制建設(shè)項(xiàng)目壓覆礦產(chǎn)資源情況調(diào)查報(bào)告[2]。

根據(jù)鐵路運(yùn)輸安全保護(hù)條例(國(guó)務(wù)院令第430號(hào))第十八條“在鐵路線路兩側(cè)路堤坡腳、路塹坡頂、鐵路橋梁外側(cè)起各1 000m范圍內(nèi)，及在鐵路隧道上方中心線兩側(cè)各1000 m范圍內(nèi)，禁止從事采礦、采石及爆破作業(yè)”[3]。依照委托方《關(guān)于新建鐵路西安至成都客運(yùn)專線廣元(省界)至江油段建設(shè)工程壓覆礦產(chǎn)資源情況審查的申請(qǐng)》，“新建鐵路西安至成都客運(yùn)專線廣元(省界)至江油段建設(shè)工程安全區(qū)平面范圍：鐵路線路兩側(cè)、鐵路橋梁外側(cè)及鐵路隧道中心線各外推100 m…”。

要想準(zhǔn)確把工程項(xiàng)目所在地區(qū)的礦產(chǎn)資源分布和開采情況調(diào)查清楚，需要把各國(guó)土局相關(guān)部門配合外，數(shù)字化技術(shù)GPS-RTK的應(yīng)用非常關(guān)鍵。

1 工程應(yīng)用

1.1 初步設(shè)計(jì)

整個(gè)壓覆調(diào)查工作的流程如圖1所示。

圖1 壓覆調(diào)查工作流程

根據(jù)國(guó)土資源局相關(guān)部門提供的相關(guān)資料，與工程安全區(qū)有重疊的礦山必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)高精度測(cè)量，以求礦山目前剩余礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量。

1.2 方案實(shí)施

1.2.1 基站的建立

GPS測(cè)量至少需要兩臺(tái)GPS接收機(jī)同時(shí)接收4顆以上衛(wèi)星。一般情況下，為一臺(tái)基站和一臺(tái)流動(dòng)站。本項(xiàng)目為單個(gè)礦山測(cè)量，且礦山面積不大，故采用一臺(tái)基站和一臺(tái)流動(dòng)站即可滿足要求。

在用GPS信號(hào)導(dǎo)航定位時(shí)，為了結(jié)算測(cè)站的三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)4顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座?；驹O(shè)在一個(gè)已知點(diǎn)上(此已知點(diǎn)從國(guó)土資源局相關(guān)部門獲取)，流動(dòng)站則設(shè)在要測(cè)量的礦區(qū)當(dāng)前采區(qū)的邊界上。這兩臺(tái)接收機(jī)上的載波相位數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)接收機(jī)班內(nèi)內(nèi)嵌軟件解算后，得到基站和流動(dòng)站之間的三維向量。

1.2.2 當(dāng)前采區(qū)邊界的確定

基站確定后，利用移動(dòng)站在當(dāng)前采區(qū)邊界線上采點(diǎn)(根據(jù)邊界線長(zhǎng)度確定采點(diǎn)數(shù)，一般不應(yīng)少于3個(gè))。采點(diǎn)結(jié)束后，把RTK中的數(shù)據(jù)以dxf的格式導(dǎo)出，然后再另存為dwg格式，此時(shí)采區(qū)邊界即可確定。

1.2.3 壓覆資源量的計(jì)算

采區(qū)邊界確定后，結(jié)合國(guó)土局礦管部門提供的礦權(quán)的采礦許可證(副本)中的礦區(qū)拐點(diǎn)坐標(biāo)，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開采方向，可確定未開采礦產(chǎn)資源的范圍。

接下來(lái)根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》和《三下采煤新技術(shù)應(yīng)用與煤柱留設(shè)及壓煤開采規(guī)程使用手冊(cè)》，確定通過(guò)此礦區(qū)的鐵路保護(hù)礦柱。下面以某壓覆煤礦為例說(shuō)明壓覆資源量的計(jì)算。

礦體平均傾角α=18°。由于鐵路在此處為隧道設(shè)置，故松散層移動(dòng)角φ不計(jì)。邊界角δ=γ=80°，β=80-0.8α=61°(δ、γ參照類似礦山確定)。

利用垂直剖面法確定鐵路保護(hù)煤柱范圍，如圖2所示。

圖2 鐵路保護(hù)煤柱計(jì)算圖

M、N為鐵路保護(hù)礦柱的地表邊界。壓覆礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量范圍如圖3所示。

圖3 壓覆儲(chǔ)量范圍圖

圖3中受護(hù)邊界與鐵路安全區(qū)內(nèi)的煤礦儲(chǔ)量為壓覆儲(chǔ)量。壓覆儲(chǔ)量估算結(jié)果如表1所示。

表1 某煤礦壓覆資源儲(chǔ)量估算表

2 結(jié) 論

通過(guò)RTK的應(yīng)用，準(zhǔn)確的定位了壓覆礦山當(dāng)前的采區(qū)邊界，從而估算出壓覆礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量，為建設(shè)單位與礦山業(yè)主最終達(dá)成賠付協(xié)議提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。同時(shí)，也為以后的壓覆礦產(chǎn)資源調(diào)查工作提供了一個(gè)全新的思路。

[1] 國(guó)土資發(fā)[2000]386號(hào).關(guān)于規(guī)范建設(shè)項(xiàng)目壓覆礦產(chǎn)資源審批工作的通知[S].

[2] 川國(guó)土資發(fā)2004第227號(hào).關(guān)于建設(shè)項(xiàng)目壓覆礦產(chǎn)資源審批工作的通知[S].

[3] 國(guó)務(wù)院令第430號(hào).鐵路運(yùn)輸安全保護(hù)條例[S].

[4] 國(guó)家煤炭工業(yè)局.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

[5] 孫文華，主編.三下采煤新技術(shù)應(yīng)用與煤柱留設(shè)及壓煤開采規(guī)程使用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)煤炭出版社，2005.