礦山建設中的測繪技術支持探討

閆海生

摘要：隨著我國現(xiàn)在科學技術的不斷發(fā)展，計算機應用技術已在很多領域都有了成熟的運用，在礦山建設中，利用信息技術進行測繪使獲得全面、可靠、準確的信息和數(shù)據(jù)成為可能，在改善礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀優(yōu)化礦山資源開發(fā)方面，提供基礎性信息服務和技術支持，文章重點分析了在礦山建設的不同任務中的測繪技術支持和應用。

關鍵詞：礦山建設；測繪技術；

中圖分類號：P24 文獻標識碼：A

測繪技術主要是指綜合了信息科學、空間科學、通訊技術、光電技術、自動化技術、地理信息系統(tǒng)、遙感技術、全球定位系統(tǒng)等為一體 ，并將地面已有特征點與界線通過測量并以子信息或圖像形式來反映的一種技術。隨著我國礦山建設的不斷發(fā)展 ，測繪技術在礦山建設中的應用也越來越廣泛 ，其不僅可以提高礦山測量的精度 ，還能有效地保證礦山建設生產(chǎn)的安全與高效。

一、測繪技術在礦山建設中的意義

礦山建設與開采屬于一項危險性較高 ，作業(yè)難度系數(shù)較大的工程 ，因此 ，在礦山建設勘查當中 ，對礦山工程進行仔細準確地測量也是十分重要的工作。而基于對礦山建設開采的安全性、數(shù)據(jù)準確、高效率等要求進行考慮 ，采用合理的測量技術進行礦山的控制測量 ，才能保證整個礦山建設的合理性與安全性。

我國傳統(tǒng)意義上的測量技術 ，其因為某些礦山的地質結構復雜、地形特殊等原因 ，而使得不能夠準確、全面地測量出相應的數(shù)據(jù)。隨著科技的不斷發(fā)展 ，測繪技術也朝著更加完善與全面的方向進行發(fā)展。在礦山建設中 ，結合先進的儀器設備 ，并通過對測繪技術的充分應用 ，使礦山開采工作能夠更加順利、安全地進行 ，并且 ，通過在礦山建設中對測繪技術的應用 ，也盡最大可能地避免了礦山資源的浪費 ，并減少了礦山建設開采人員的傷亡。

二、礦山建設中測繪技術支持

針對我國目前礦山的建設進行分析可見 ，當測繪技術在應用于礦山建設中時 ，其必須要支持自動監(jiān)測系統(tǒng)、GIS 系統(tǒng)、單基站 CORS 系統(tǒng)在礦山建設中的正常運行 ，且還要支持地下三維激光掃描技術在礦山建設中的應用。通過在礦山建設中新測繪技術的支持與應用 ，才能有效地保障礦山建設開采的高效與安全。

、單基站 CORS 系統(tǒng)在礦山日常測量工作中的應用

礦山的日常測量工作包括礦山現(xiàn)狀的定期測繪、工程量的計算、鉆孔位置的設計放樣和終孔驗收、礦區(qū)內道路的設計和修建、邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)測等。前期，礦山測量采用的是傳統(tǒng)的 GPS RTK 技術1+1 模式，即一個基準站一個流動站，電臺式數(shù)據(jù)傳輸鏈。隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的擴大，礦山測量的任務也隨之增加，原有的作業(yè)方式已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)規(guī)模的需求。單機站 CORS 系統(tǒng)的建設給礦山測量帶來了一場革命，基站觀測墩見圖 1。單基站 CORS 系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)需求的同時，它的眾多優(yōu)點在生產(chǎn)中也逐步突顯出來，主要有：第一，采用固定式基準站，作業(yè)時無人看管，節(jié)省了人力資源。第二，基準站建設在礦山辦公樓的樓頂，采用 24 小時不間斷供電，解決了原來基準站有限電量電源的限制。第三，數(shù)據(jù)鏈采用網(wǎng)絡技術，克服了電臺傳輸?shù)闹T多弊端。第四，原有 GPS 儀器：RTK 平面精度 20mm+1ppm，RTK 高程精度 50mm+1ppm；靜態(tài)平面精度 5mm+1ppm，靜態(tài)高程精度 10mm+2ppm。單基站 CORS 系統(tǒng)：在 20 km 以內，RTK 平面精度 10mm+1ppm，RTK 高程精度20mm+1ppm；在 20 km－40 km，RTK 平面精度20mm+1ppm，RTK 高程精度 40mm+1ppm；靜態(tài)平面精度≤5 mm，高程精度≤10 mm。無論是動態(tài)還是靜態(tài)，精度都有一定范圍的提高，同時作業(yè)范圍也擴大很多。第五，以前是 1+1 模式，現(xiàn)在擴展到 1+n，一定數(shù)量的流動站使礦山測量工作變得高效。第六，在遠距離測量或網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，兩臺流動站可快速轉換為1+1單基站RTK，采用移動站的內置電臺進行作業(yè)。

在礦山日常測量工作中，單機站 CORS 系統(tǒng)從根本上提高了工作效率、改善了工作方式、提高了數(shù)據(jù)精度。但是由于移動或聯(lián)通信號基站覆蓋存在薄弱地區(qū)和信號的質量問題，使得 CORS 系統(tǒng)中 RTK 作業(yè)無法進行，成為了 CORS 系統(tǒng)應用的一個瓶頸。

、地下三維激光掃描技術在空區(qū)處理中的應用

南泥湖鉬礦的開采始于 20 世紀 80 年代，最早采用平硐和斜井開拓方式，淺孔留礦法和房柱式采礦法進行地下開采。同時由于利益驅使，很多農民也私自進入礦區(qū)，偷偷打洞亂采亂掘，礦區(qū)內留下了大量的大小不等、形狀不一的多層采空區(qū)。復雜的地下空區(qū)給礦山施工人員和設備帶來了極大的安全威脅，也成為南泥湖露天礦最大的危險源。只有測得地下空區(qū)的形狀和體積，才能采取有效恰當?shù)谋品椒ㄟM行爆破處理。而測定采空區(qū)位置和體積，一直都是測量人員的難題，因為進入采空區(qū)不僅存在安全因素，而且有些不明采空區(qū)也無法進入。在探測空區(qū)方面采用過一些方法，效果不是很理想，鑒于空區(qū)資料準確性的考慮，決定采用地下三維激光掃描儀。

地下三維激光掃描儀是通過具有一定分辨率的空間點所組成的點云圖來表達系統(tǒng)對目標物體表面的采樣結果，同時使全部測量數(shù)據(jù)通過電纜線傳輸?shù)降孛婵刂茊卧?，進而在計算機上顯示成果，完成不斷重復的數(shù)據(jù)采集和處理過程。測得空區(qū)的位置和體積后，進行合理爆破，消除空區(qū)對礦山安全生產(chǎn)的威脅。在礦山生產(chǎn)中，通過對空區(qū)進行三維掃描，取得第一手空區(qū)資料，進行合理爆破設計，制定空區(qū)安全防患技術方案，建立空區(qū)安全預警監(jiān)測系統(tǒng)，解決南泥湖露天采礦與空區(qū)處理的矛盾，實現(xiàn)鉬礦資源露天強化開采。

通過應用，地下三維激光掃描儀基本滿足了南泥湖露天礦的空區(qū)處理的要求，但是，探頭是整套儀器的關鍵，從鉆孔送入空區(qū)不可避免會與孔壁發(fā)生碰撞和摩擦，探頭顯得比較脆弱，同時電纜也比較容易被滑落的石子卡住而無法從鉆孔中取出，因此，在未來的應用中還應在這兩個方面上進行革新。

、礦山建設中 GIS 系統(tǒng)的支持與應用

在礦山建設當中 ，由于礦產(chǎn)的不確定性 ，礦山進行建設與開采工作的面積、范圍等也會不斷地進行調整。因此 ，礦山建設中的費用、材料、設備等也會發(fā)生相應地改變 ，由此也需要對礦山建設中的征遷工作進行合理的統(tǒng)計與分析。而在傳統(tǒng)的模式當中 ，礦山征遷工作的統(tǒng)計與分析主要是利用 EXCEL 表格與 CASS 繪圖軟件來進行。但是 ，采用以上方式時 ，因為大多時候均是軟件輔助人工進行 ，所以也會由于人為因素造成數(shù)據(jù)偏差或錯誤。

基于以上多種因素的考慮 ，在礦山建設征遷工作中 ，對于GIS 系統(tǒng)的有效利用也逐漸的廣泛了起來 ，GIS 系統(tǒng)具有圖形直觀全面、數(shù)據(jù)計算迅速、查詢簡單方便等優(yōu)點 ，并實現(xiàn)了對礦山建設中征遷工作的數(shù)據(jù)管理與結果統(tǒng)計 ，從而有力地保障了礦山的合理建設。

、自動監(jiān)測系統(tǒng)在尾礦庫安全運行中的應用

尾礦庫是金屬和非金屬礦山的重大危險源，一旦失事將會給下游的生命和財產(chǎn)安全帶來嚴重的災難。為加強對尾礦庫安全運行情況的監(jiān)測，建立了在線監(jiān)測系統(tǒng)，見圖４，利用現(xiàn)代電子、信息、通信及計算機技術，通過傳感器，對各測點定時進行原始數(shù)據(jù)采集、過濾、計算處理，結果數(shù)據(jù)以數(shù)字、曲線、圖表等形式顯示，見圖５，可供查詢、輸出、修改操作，并設置了預警功能，真正做到對尾礦庫壩體表面和內部變形、浸潤線、尾礦庫水位、干灘、降雨量等安全運行因素實時全面有力的監(jiān)控，通過對監(jiān)控數(shù)據(jù)的整理研究，分析壩體的結構健康狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象并提出警示，評估結構的可靠性，為尾礦庫的管理與維護等提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

總而言之，因為礦山建設工程的復雜性與困難度，所以在施工的過程中，必須運用到各種現(xiàn)代的計算機技術，現(xiàn)在我國的測量工作在逐步走向組織管理和技術實施的科學化、精確化，測繪技術的發(fā)展和進步也在逐步減少并最終消除許多日常重復的測量任務。在礦山建設方面，測繪技術提供了基礎性信息服務和技術支持，改善了礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀，優(yōu)化了礦山資源開采，促進了礦山可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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