礦山測量技術發(fā)展問題研究

樊自力　李敬波

【摘 要】礦山測量是礦山建設時期和生產(chǎn)時期的重要一環(huán)，測量工作及測量成果是為礦山生產(chǎn)服務的。隨著測繪科學技術迅速發(fā)展，礦山測量也不斷創(chuàng)新和發(fā)展。本文提出礦山測量應結(jié)合采用 GPS、CAD、MAPGIS、CASS 等信息技術來完善和提高礦山測量技術。

【關鍵詞】礦山測量；技術；創(chuàng)新

1.礦山測量的基本理論

礦山測量是一門交叉學科，它的發(fā)展、變化密切相關主要涉及3個方面：

一是采礦技術和礦業(yè)工程的發(fā)展及要求；二是測繪科學技術與儀器設備的發(fā)展；三是其它學科的發(fā)展與影響，例如地質(zhì)學、數(shù)理科學、環(huán)境科學、計算機科學、經(jīng)濟學等。在中國，曾經(jīng)給礦山測量學科定義為：是礦山地質(zhì)勘探、設計、建設和生產(chǎn)運營各階段，研究測定礦山地面、地下點的幾何位置，獲得礦體、礦山開采和開采沉陷的各種空間幾何信息，進行分析和數(shù)據(jù)處理，編制各種比例尺的礦山地面、地下開采圖件，同時研究礦產(chǎn)資源合理開采、開采沉陷及其防護的理論和技術的學科。并且明確它對礦山生產(chǎn)的4個作用，即參謀作用、指導作用、保證作用和監(jiān)督作用。國際礦山測量協(xié)會曾經(jīng)給礦山測量的任務定義為：

從開發(fā)的經(jīng)濟效果評價礦藏的地質(zhì)條件；礦山權(quán)益的調(diào)查研究與交涉談判；礦山測量的施測、記錄、存儲、計算及礦圖繪制；采礦對地表及地下巖層影響的測量與預計；礦床儲量的調(diào)查和估算；礦山規(guī)劃等。

2.礦山測量技術的發(fā)展和提高

從礦山測量的發(fā)展來看，應該強調(diào)以下3個方面：

2.1理論創(chuàng)新

礦山測量是門交叉學科，其理論涵蓋了相關的各門學科，隨著相關學科在理論、技術與應用的不斷發(fā)展，必將對礦山測量有所啟發(fā)，從而可以對礦山測量的理論進行突破，通過理論上的創(chuàng)新來推動礦山測量學科的發(fā)展。

2.2技術上充實

礦山測量是門技術科學，其應用領域廣泛，涉及到礦山生產(chǎn)的各個階段，應用于礦區(qū)生產(chǎn)與管理的各個環(huán)節(jié)，而且實踐中的新問題總在不斷產(chǎn)生，并要求有效的解決辦法，如何在已有的軟硬件的基礎上，通過技術的改革和發(fā)展，科學、高效地解決出現(xiàn)的問題，就要求進行技術上的充實和完善。

2.3應用實踐

礦山測量是一門發(fā)展和應用的技術科學，其應用領域隨社會發(fā)展、礦山生產(chǎn)的發(fā)展而處在動態(tài)的變化之中，礦山測量既要鞏固傳統(tǒng)的應用領域，又要不斷開拓新的、有潛力的應用領域，這就要求在其應用領域、應用體系、應用模式上都能進行創(chuàng)新。只有通過不斷的創(chuàng)新，礦山測量學才能處在不斷的發(fā)展與進步之中。

3.傳統(tǒng)的測量方法在礦山測量中的應用

3.1一般測量

利用全站儀在井下進行一般測量時，為了加快測量速度，可直接設置后視方位、測站坐標及高程，并設置好儀器高及鏡站高，直接讀取、記錄所測點的坐標及高程，從而及時了解掘進進度，指導井下工程按設計進行施工，保證安全作業(yè)。為便于檢查，須同時記錄所測點的方位、平距、高差、垂直角、斜距。井下定中線、腰線時，由于全站儀可直接調(diào)出方位和讀出距離，省去了很多輔助工作，能方便、準確地現(xiàn)場標定中、腰線。

3.2角度測量

角度測量是井下測量中的重要工作，也是關鍵的工作。角度測量精度的高低直接影響到方位角的大小，從而影響最弱點和最弱邊的誤差。利用全站儀內(nèi)置的重復角度測量模式測量，既能消除正倒鏡的2C差，又能及時反映測量誤差，避免了來回轉(zhuǎn)換正倒鏡。井下角度測量照準方向一般以垂球線為最佳。為了得到最好的背景效果，可在垂球線后而用照明工具透過透明紙進行照明，并把部分反光的照明燈關閉，以便更好地尋找測量目標。

3.3邊長測量

傳統(tǒng)的井下導線測量邊長是2人水平同時拉鋼尺，2人讀取數(shù)字，通常往往因2人力量把握不均，難以讀數(shù)，此外還有因聽錯、讀錯、記錯或算錯而導致限差不合要求，從而進行多次測量才符合要求，特別是在斜巷（20°～30°）上測量邊長難度更大。由于受鋼尺長度的影響，限定了導線邊長不能超過50m；當測量高級導線邊長超過 50m，除必須設中間定轉(zhuǎn)點外，還必須考慮鋼尺的各項改正，給測量工作帶來很多困難。全站儀的電子測距克服了鋼尺測量的諸多缺點，邊長遠遠超過50m，不但減少了測站，而且提高了測量精度。值得注意的是棱鏡整平對中后必須對準全站儀測站方向。由于井下受潮濕、溫度、能見度、照明亮度等影響，加上垂球線細度問題以及照準方向背景不好，兩測量導線點的邊長設置，在直線巷道中以≯300m 為宜。

3.4高程測量

井下高程測量一般利用水準儀進行，全站儀通過輸入測站高程，量取儀器高和鏡站高，直接顯示測量未知點的高程。雖然測量的是三角高程，但對指導一般的工程施工，同樣可達到快而準的效果，并且可以與水準高程互相檢核。

4.新信息技術在礦山工程測量的應用

在礦山坐標系GPS網(wǎng)的控制下測量計算出與公路高程系統(tǒng)差值、及與市規(guī)劃局獨立坐標系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

4.1采剝現(xiàn)狀與地形測量

過去測地形圖時先要在測區(qū)范圍建立控制點及圖根點，然后在圖根控制點上架全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖。后來發(fā)展到外業(yè)用全站儀和電子手薄配合地物編碼，用大比例測圖軟件來進行測圖，都要求在測站上測四周的地物地貌等碎部點，這些碎部點都必須與測站通視，而且至少要求2～3人操作，在拼圖時一旦發(fā)現(xiàn)出錯還得到野外去重測?，F(xiàn)在采用RTK，在一般的地形地勢下，設站一次即可測完以10多公里為半徑的測區(qū)，大大減少傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的搬站次數(shù)，僅需一個操作，在地形地貌碎部點上待1～2s，可以得到該點的三維坐標值。同時輸入地物編碼，在測量過程中實時知道點位精度，這樣使作業(yè)速度加快，節(jié)省了外業(yè)費用，也提高了勞動效率。RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級，并且誤差沒有累加，數(shù)據(jù)安全可靠、當一個測區(qū)測完后回到室內(nèi)，由成圖軟件通過接口，就可以繪制輸出所需求的地形圖。

4.2鉆孔、征地邊界、境界線等工程放樣

把設計好的點位在實地標定出來，用常規(guī)的放樣如經(jīng)緯儀交會放樣，全站儀的邊角等，一般要放出一個設計好的點時，往往需要來回移動目標，而且要2～3人操作，同時在放樣過程中還要求點間通視情況良好，有時放樣過程遇到困難的情況要借助于很多方法才能放樣，如距離較遠時還必須支測點，從而使誤差累加影響放樣點的精度，采用RTK技術放樣時，外業(yè)放樣效率會大大提高，一個人僅需把設計好的點位坐標輸入到電子手薄中，手薄動態(tài)直觀的顯示會自動提醒你走到要放樣的位置，既迅速又方便、它可以設置給出兩點不通視的放樣線上的點、不足之處是不能像全站儀那樣現(xiàn)場給定。

4.3土方工程量驗收測量

GPS配合南方成圖軟件形成管理一體化數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)并實現(xiàn)CAD化。采剝工程平面圖的數(shù)據(jù)采集、填繪更新工作、月底采集碎部點位多，現(xiàn)有人員用以往測量儀器無法實現(xiàn)大型露天礦月工程量驗收的需要，目前正在考慮建立單基站CORS系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守，用VRS技術提供GPS實時測量數(shù)據(jù)服務，滿足非隱蔽區(qū)工程測量等項要求且連續(xù)可靠、隨著周圍相鄰地級市單位單基站系統(tǒng)的建立，可共同組網(wǎng)，提高系統(tǒng)覆蓋范圍和精度，輕松升級成多基站CORS系統(tǒng)。

5.結(jié)束語

當今，人類社會正面臨著人口、資源、環(huán)境和災害等影響人類生存和社會發(fā)展的嚴重問題。面對這種挑戰(zhàn)和機遇同在的關鍵時代，廣大測量科技工作者肩負著歷史的責任，每一位測量工作者要破除傳統(tǒng)束縛，不考慮體制變動，去面對社會發(fā)展的要求，闖向有待認識的新領域。

【參考文獻】

[1]郭達志.測繪科技與礦山測量的新進展.礦山測量，2012（1）：5-9.