論現(xiàn)代煤礦測量中的新技術(shù)應(yīng)用

摘要：測量是煤礦正常生產(chǎn)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，也是一項基礎(chǔ)性工作。煤礦測量的準確與否直接決定煤礦生產(chǎn)的安全和效益，因此為了搞好煤礦測量，提高煤礦生產(chǎn)的整體效益，一些新的煤礦測量技術(shù)應(yīng)運而生，如：全站儀、3S技術(shù)、三維激光技術(shù)、數(shù)字測圖技術(shù)等的應(yīng)用。本文根據(jù)多年的煤礦測量工作經(jīng)驗來和大家分享一下這些煤礦測量新技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦測量 測量新技術(shù) 應(yīng)用

0 引言

煤礦開采過程中測量是一個很重要的環(huán)節(jié)，測量工作干的好壞直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的安全與否和產(chǎn)生效益的大小，而且這一環(huán)節(jié)從煤礦基建一直持續(xù)到煤礦服務(wù)期限結(jié)束。煤礦測量既要服務(wù)于煤礦的生產(chǎn)，同時也要為煤礦的安全生產(chǎn)和一些重大的決策提供信息支持，因此測量的不準確或是錯誤都會對煤礦的安全生產(chǎn)各方面產(chǎn)生重大影響或是造成巨大的經(jīng)濟浪費，因此熟練和準確地應(yīng)用煤礦測量新技術(shù)，提高測量的準確性就顯得尤為重要，下面就不同新技術(shù)的具體應(yīng)用做經(jīng)驗介紹。

1 煤礦測量新技術(shù)的應(yīng)用

1．1 三維激光技術(shù)的應(yīng)用

電子掃描探測儀器是三維激光掃描測量系統(tǒng)中所特有的一種高速掃描儀器，其特點有三：①高速度的激光采樣；②高速的信號處理；③快速的數(shù)據(jù)界面的建立，是一個集多儀器功能于一體精密的高速探測儀器，幾乎包含了GPS定位裝置、數(shù)碼相機、旋轉(zhuǎn)平臺、三維激光掃描儀、升降臺、必要的軟件和附件等儀器的全部功能，是一個完美的結(jié)合體，且能根據(jù)具體的不同要求和需要而完成不同的煤礦測量工作，得到不同類型的精確數(shù)據(jù)。三維激光掃描系統(tǒng)還可以與計算機很好地結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理和二次開發(fā)利用。

1．2 全站儀技術(shù)的應(yīng)用

全站儀是煤礦測量中常用的且應(yīng)用非常多的一種測量儀器，也就是全站型電子速測儀的簡稱，其主要原理運用涉及到光學(xué)技術(shù)和電子技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊且隨著智能化在煤礦的發(fā)展其應(yīng)用也會越來越普及。

全站儀是煤礦智能化的一個典型代表，它是一個科學(xué)結(jié)晶，融合了電、光、機、磁等于一身，結(jié)合了測角和測距于一體的先進煤礦測量儀器，同時它還有數(shù)據(jù)的記錄、存儲、運算等功能，是一種新型的煤礦測量電子儀器，其優(yōu)點有五：①速度快；②精度高；③穩(wěn)定性好；④抗干擾強；⑤數(shù)據(jù)存儲量大、時間長，且隨著煤礦安全的特殊性，防爆型的全站儀也出現(xiàn)了。隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展，這種先進儀器在煤礦中也得到了較為普遍的應(yīng)用，利用全站儀可以進行煤礦區(qū)域的加密圖根控制測量點，完成煤礦井上和井下的比較測量以及煤礦井下測設(shè)導(dǎo)線、測算落地煤量和特殊工程放樣，且這些測量的精度都是非常高的。

1.3 3S技術(shù)的應(yīng)用

1.3.1 GPS技術(shù)的應(yīng)用

GPS技術(shù)是指利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實時進行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡稱GPS。

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。如上圖所示，假設(shè)t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式）

使用GPS技術(shù)可以進行全時段、高精度智能化、簡便靈活的煤礦測量，對于煤礦測量是一個革命性的進步，在煤礦測量中主要應(yīng)用于煤礦區(qū)域控制范圍及地面和地下建筑物變形的控制監(jiān)測等，在露天煤礦的應(yīng)用要大大好于井工開采的煤礦，這主要是因為井工開采的煤礦的巖層對衛(wèi)星信號影響。

1.3.2 GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS即地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System），地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。簡單地說，GIS是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)，是以測繪測量為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)儲存和使用的數(shù)據(jù)源，以計算機編程為平臺的全球空間分析即時技術(shù)。地理信息系統(tǒng)作為獲取、存儲、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科，近年來得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展，如下圖。

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GIS在煤礦能夠很好地發(fā)揮其優(yōu)點，那就是強大的空間數(shù)據(jù)和圖像圖形的處理能力，對于礦區(qū)的近地表大氣層、地面和地下等多層空間和資源與環(huán)境等的多維信息的存儲都極為高級。GIS在煤礦的應(yīng)用可以為煤礦提供非常完善和多方位的地質(zhì)信息，以便為煤礦管理者和科技工作者提供精確地決策和科技信息，但還有不足，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行再開發(fā)和完善，以形成一套煤礦專用的GIS在煤礦測量領(lǐng)域的軟件。

1.3.3 RS技術(shù)的應(yīng)用

RS亦稱遙感，遙感是通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器，在遠離目標和非接觸目標物體條件下探測目標地物，獲取其反射、輻射或散射的電磁波信息（如電場、磁場、電磁波、地震波等信息），并進行提取、判定、加工處理、分析與應(yīng)用的一門科學(xué)和技術(shù)。

遙感探測的工作方式可分為主動式遙感和被動式遙感：

主動式遙感，即由傳感器主動地向被探測的目標物發(fā)射一定波長的電磁波，然后接受并記錄從目標物反射回來的電磁波。

被動式遙感，即傳感器不向被探測的目標物發(fā)射電磁波，而是直接接受并記錄目標物反射太陽輻射或目標物自身發(fā)射的電磁波。

遙感系統(tǒng)主要包括信息源、信息獲取、信息處理和信息應(yīng)用四個部分。遙感作為一門對地觀測綜合性技術(shù)，它的出現(xiàn)和發(fā)展既是人們認識和探索自然界的客觀需要，更有其它技術(shù)手段與之無法比擬的特點。

在煤礦測量中，通過遙感測量技術(shù)分析礦區(qū)周圍的土壤與植被的光譜情況，探究煤礦地下開采對開采影響區(qū)域的生態(tài)環(huán)境的影響。遙感測量在煤礦的應(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。

1.4 數(shù)字測圖技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字測圖即是對利用各種手段采集的數(shù)據(jù)，通過計算機加工處理，獲得數(shù)字地圖的方法。

數(shù)字地圖可以非常方便地對普通地圖的內(nèi)容進行任意形式的要素組合、拼接，形成新的地圖?？梢詫?shù)字地圖進行任意比例尺、任意范圍的繪圖輸出。它易于修改，可極大地縮短成圖時間；可以很方便地與衛(wèi)星影象、航空照片等其他信息源結(jié)合，生成新的圖種?？梢岳脭?shù)字地圖記錄的信息，派生新的數(shù)據(jù)。如地圖上等高線表示地貌形態(tài)，但非專業(yè)人員很難看懂，利用數(shù)字地圖的等高線和高程點可以生成數(shù)字高程模型，將地表起伏以數(shù)字形式表現(xiàn)出來，可以直觀立體地表現(xiàn)地貌形態(tài)。這是普通地形圖不可能達到的表現(xiàn)效果。

數(shù)字地圖是“數(shù)字地球”的重要組成部分，“數(shù)字地球”這一工程是實現(xiàn)地球資源的數(shù)字化信息化，解決目前存在的海量地學(xué)數(shù)據(jù)分散、保存方法落后、查詢困難、利用率低等問題。測繪工作者目前主要工作是測繪信息化，數(shù)字測圖是信息化的基礎(chǔ)工作，是測繪信息化的前期工作。

數(shù)字測圖技術(shù)在煤礦的應(yīng)用能夠給煤礦的生產(chǎn)帶來很大的便利，利用三維激光儀、全站儀和3S技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)建立“數(shù)字煤礦”，從而建設(shè)數(shù)字化的智能煤礦，進行數(shù)字化煤礦開采，高產(chǎn)高效，創(chuàng)建本安型煤礦。

2 小結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維激光、全站儀、3S和數(shù)字測圖技術(shù)必然會越來越完善，測量的結(jié)果會越來越精確，更能為創(chuàng)建高產(chǎn)高效本安型煤礦保駕護航。

在煤炭工業(yè)日新月異的大前提下，標準化、現(xiàn)代化煤礦越來越多，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，從而更好地服務(wù)于礦山，促進煤礦的可持續(xù)快速發(fā)展。

參考文獻：

[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.

[4]董擁梅.改進測量技術(shù)提高測量工作效率[J].山西建筑，2011.

[5]段強，申家國.試論礦山測量數(shù)字化的應(yīng)用技術(shù)[J].科技資訊，2010.

[6]徐聰，曹沫林，李柏明.礦山測量技術(shù)的發(fā)展與探討[J].礦山測量，2011.