現(xiàn)代測量技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用

劉 娜

河南省鶴壁市鶴煤技師學(xué)院，河南鶴壁 458000

在采礦工程中，測量工作起著重要作用，在礦區(qū)開發(fā)的全過程中都要進(jìn)行測量工作。在礦井建設(shè)階段，要進(jìn)行建井和開拓所需的施工和設(shè)備安裝測量；生產(chǎn)階段，除進(jìn)行井下控制測量和采區(qū)測量外，還要開展儲量管理，巖層移動監(jiān)測、地面建筑物保護(hù)、礦區(qū)環(huán)境治理等工作。傳統(tǒng)的測量方法，不僅效率低，貽誤進(jìn)度耽擱工程，而且誤差較大。為了逐步實現(xiàn)煤礦測量技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)代化，《規(guī)程》要求：“所有的礦區(qū)都應(yīng)積極創(chuàng)造條件，引進(jìn)先進(jìn)儀器和先進(jìn)設(shè)備?！庇谑前殡S著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，現(xiàn)代測量技術(shù)在煤礦測量中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

1 全站儀的應(yīng)用

全站儀是全站式電子速測儀的簡稱，它是集測角、測距、記錄、存儲、運算等多種功能于一體的新型電子類儀器，具有速度快、精度高、存儲量大、穩(wěn)定性好、人為影響小等優(yōu)點。近幾年來，防爆型全站儀在煤礦測量中逐步得到應(yīng)用，利用全站儀可以高等級控制點為起算點，測設(shè)附合導(dǎo)線、支導(dǎo)線或者支點，進(jìn)行礦區(qū)加密圖根控制測量點。利用全站儀還可以依托現(xiàn)有的軟、硬件設(shè)施，外接測量儀器和輸入、輸出設(shè)備，完成對井下空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、轉(zhuǎn)換格式、編輯、成圖、出圖的一條龍作業(yè)；利用全站儀還可以完成井上下的聯(lián)系測量、井下導(dǎo)線的測設(shè)、特殊工程放樣、落地煤量的測算等工作。由于全站儀測角和測距的電子化，大大簡化了工作程序，減少了測角和鋼尺的誤差，從而大幅度的提高了井下作業(yè)的精度和效率。

2 3S技術(shù)的應(yīng)用

2.1 GPS技術(shù)的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)（GPS）是借助分布在空中的多個GPS衛(wèi)星確定地面點位置的一種新型定位系統(tǒng)，具有全天候、高精度、自動化、高效益、布點靈活和操作方便等顯著特點，目前已被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域里。對測量工作來說，GPS技術(shù)的發(fā)展是革命性的進(jìn)步，它把測量工作由傳統(tǒng)的地表平臺，發(fā)展到了空間；由傳統(tǒng)的平面與高程分別測量發(fā)展到平面高程一體化測量；簡化了控制測量中點位布設(shè)、網(wǎng)型選擇、邊長限制等方面的要求。其中RTK技術(shù)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的碎步測量、點位放樣方法，變得更靈活、快速、同時也減輕了勞動強度，提高了工作效率。GPS在煤礦上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在建立礦區(qū)控制網(wǎng)、建筑物及井筒變形監(jiān)測、露天礦邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測以及礦區(qū)大面積的沉陷監(jiān)測等方面。但是由于井下巖層對衛(wèi)星信號的影響，導(dǎo)致GPS在井下應(yīng)用受到極大限制。

2.2 GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS是地理信息系統(tǒng)的簡稱，是以采集、存貯、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)。處理空間數(shù)據(jù)和圖形圖像是GIS的最大特點。

地理信息系統(tǒng)的理論和技術(shù)方法是礦區(qū)多層空間（地面、地下、近地表大氣層），以及資源和環(huán)境等動態(tài)四維時空信息的存儲、處理、復(fù)合、分析與評價的有力武器。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)適用于礦區(qū)條件的礦區(qū)資源環(huán)境信息系統(tǒng)，可以為礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)、環(huán)境影響與生態(tài)效應(yīng)、自然過程與社會經(jīng)濟問題的分析評價或預(yù)測預(yù)報等提供最好的信息載體和有效的技術(shù)手段。

礦井地質(zhì)測量工作為礦井生產(chǎn)建設(shè)提供完備的地質(zhì)信息、幾何數(shù)據(jù)和圖形信息，礦井地質(zhì)測量空間信息是整個礦區(qū)資源環(huán)境空間信息的主要來源和核心。因此，礦井地質(zhì)測量系統(tǒng)是礦區(qū)資源環(huán)境信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。礦井地質(zhì)測量系統(tǒng)是在國內(nèi)外現(xiàn)有的通用GIS軟件的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦井地質(zhì)測量的空間數(shù)據(jù)特點和礦井生產(chǎn)建設(shè)的需要，進(jìn)一步擴展和再開發(fā)的專用軟件，利用該軟件可以進(jìn)行貫通測量預(yù)計、煤柱設(shè)計、井下導(dǎo)線平差計算等工作。

2.3 RS技術(shù)的應(yīng)用

RS技術(shù)即遙感技術(shù)，在煤礦中，它主要是通過航空或航天的遙感監(jiān)測，通過分析礦區(qū)周圍的土壤與植被的光譜情況，探究地下開采對生態(tài)環(huán)境的影響。遙感技術(shù)在煤礦測量中已經(jīng)應(yīng)用了很長時間，航空遙感的資料可以作為礦區(qū)地形圖測繪的資料源，通過相片校正、目視判讀、野外調(diào)繪等工作完成地形圖的測繪。而航天遙感技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用也在逐漸探討中。作為遙感資料來講，在煤礦上具體應(yīng)用還體現(xiàn)在地表沉陷范圍和沉陷程度監(jiān)測、煤矸石污染范圍和污染程度監(jiān)測、地下水的監(jiān)測等幾方面。

3 激光技術(shù)的應(yīng)用

激光具有較好的方向性、單色性，是一種高亮度的相干光，目前已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、工業(yè)、軍事、雷達(dá)等各種領(lǐng)域中。在煤礦測量中，以激光為代表的儀器對煤礦的生產(chǎn)也發(fā)揮著重要作用，在巷道掘進(jìn)時，可用防爆型激光指向儀迅速給定巷道中、腰線的正確方向，用于指導(dǎo)巷道掘進(jìn)；在建立井井筒時，可用激光投點儀代替下放垂球線，完成立井施工定向的工作；還可用三維激光掃描技術(shù)測定井架的安設(shè)和變形觀測、巷道斷面測量等工作；這些激光儀器在提高精度、保證工程質(zhì)量方面都起到了重要作用。

4 數(shù)字化測圖技術(shù)的應(yīng)用

測量的3項基本工作是測、算、繪。計算機技術(shù)的發(fā)展及其在測量中的應(yīng)用，結(jié)合新型測量儀器，使得測量的這3項工作已經(jīng)逐漸融為一體，并由此為數(shù)字化測圖技術(shù)提供了平臺。如果說傳統(tǒng)測圖方法的實質(zhì)是圖解法測圖，那么數(shù)字化測圖技術(shù)的實質(zhì)則是解析法測圖。

數(shù)字化測圖系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出3部分組成。煤礦測量中的數(shù)字化測圖技術(shù)主要體現(xiàn)在應(yīng)用全站儀和GPS等其他測量儀器、相關(guān)設(shè)備采集井上、下數(shù)據(jù)，利用AutoCAD軟件繪制成圖，實現(xiàn)了傳統(tǒng)測量生產(chǎn)技術(shù)向數(shù)字化技術(shù)的轉(zhuǎn)變。從應(yīng)用的角度來講，數(shù)字化技術(shù)具有精度高、自動化程度高、勞動強度小、更新方便快捷、便于保存管理與應(yīng)用等特點，更適合新形勢下煤礦發(fā)展的需要。

5 結(jié)論

其他的現(xiàn)代測量儀器如陀螺經(jīng)緯儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、慣性測量系統(tǒng)等技術(shù)也都在煤礦測量中得到了應(yīng)用，而3S技術(shù)、RTK等技術(shù)也在不斷地向縱向深度的方向發(fā)展。當(dāng)前，煤炭工業(yè)日新月異，煤礦已逐步實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化，相信隨著測量儀器的不斷更新?lián)Q代，測量理論和技術(shù)的深化、完善，會促使煤礦測量這個交叉學(xué)科得到更加長足的發(fā)展，從而更好的服務(wù)于礦山，促進(jìn)煤礦的可持續(xù)快速發(fā)展。

[1]張國良，朱家鈺，顧和和.礦山測量學(xué)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[2]高井祥.測量學(xué)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[3]李戰(zhàn)宏.現(xiàn)代測量技術(shù)[M].煤炭工業(yè)出版社，2009.