露天礦采場測量方法的選擇與應用

吳海鷹 張袁

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤礦業(yè)分公司，內(nèi)蒙古包頭 014000）

露天礦采場測量方法的選擇與應用

吳海鷹 張袁

（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤礦業(yè)分公司，內(nèi)蒙古包頭 014000）

露天型礦山在開采中會逐漸形成凹形并構成多級臺階，而采場日常生產(chǎn)任務如生產(chǎn)爆破，炮孔驗收等又都屬于場地流動性比較大的工作，為適應這樣的環(huán)境特點和工作性質(zhì)要求，需要采取靈活機動的測量方法作為日常工作控制方法。本文分析了露天礦采場項目中測量工作的內(nèi)容，探討了露天礦采場測量方法的應用

露天礦 采場測量 方法應用

露天礦測量是在露天礦的設計和開采階段，為指導和監(jiān)督露天礦的剝離、開采等而進行的一系列測量工作。主要包括線路測量、采場測量、爆破測量、排土場測量、、露天礦碎部測量以及繪制各種礦山測量圖。

1 露天礦采場項目中測量工作的內(nèi)容

（1）礦山測量工作的首要任務是建立礦區(qū)控制測量系統(tǒng)，即礦區(qū)控制測量網(wǎng)，它是礦區(qū)各點測量系統(tǒng)的基礎。布網(wǎng)一般和國家控制網(wǎng)相聯(lián)系，如果尚不具備條件時，可布設獨立的平面控制網(wǎng)和水準網(wǎng)。其次是在礦區(qū)基本控制網(wǎng)的基礎上，建立近井點或采區(qū)限制點，建立各中段（坑口）、各采區(qū)的系統(tǒng)測量以及坑內(nèi)外聯(lián)系測量。（2）后方交會計算。后方交會是工作控制測量定位方法的一種，就是測設時在待定點上向3個已知控制點方向觀測兩個水平角，從而計算待定點的坐標。

2 露天礦采場測量方法的應用

（1）傳統(tǒng)儀器測量方法。通過傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、水準儀和平板儀對礦山測量中的各要素進行實測，此種方法工作量大、耗時、費力，根本無法滿足現(xiàn)代礦山對測量工作的要求，在具體測繪工作中已基本不用。（2）GPS測量方法。常規(guī)GPS測量，無論是靜態(tài)、快速靜態(tài)，還是動態(tài)測量，都具有定位精度高，測站之間不需要通視，不受氣候條件限制，操作簡便的優(yōu)點。但所提供的高精度三維坐標都需要事后解算處理才能獲得，不能實時獲得被測點的精確點位坐標和點位精度。還受礦區(qū)地形和高大建筑物，電磁信號干擾較大。因此，常規(guī)GPS測量方法適合高精度的礦山控制測量，而不適合礦山要素的測量。

3 全站儀自由設站觀測法的應用

（1）眾所周知，露天礦采礦場的四周現(xiàn)場是隨著采剝工程的推進而變化的，這樣就給露天礦采礦場的測量控制點的保護帶來一定的困難，而測量工作要隨著采剝工程的推進而跟進，這樣全站儀自由設站法就有建立測量控制點的優(yōu)勢；在開始采礦以前，在露天礦采礦場的四周建立基本測量控制網(wǎng)（相當于三、四等三角網(wǎng)和三、四等水準網(wǎng)），其目的就是使整個的露天礦山測量有機地聯(lián)系起來，便于工作上的全面部署。然后，在露天礦場的平臺上，根據(jù)生產(chǎn)的需要布設工作控制點，并以此為依據(jù)進行露天礦的碎部測量，驗收測量、爆破工程測量以及其他各種各樣的測量工作。（2）從露天礦的興建的時期，都要妥善地保存好基本控制網(wǎng)點，使它不受破壞，盡管基本控制網(wǎng)點的精度很高，但是，它的網(wǎng)點密度不足，難以滿足露天開采過程對測量的要求。為了跟進采場掘進、施工放樣，便需要不斷的補設工作控制點。所以對工作控制點的位置往往只考慮工作方便和保證一定的測量精度。而不必考慮能否長期保存。這樣，全站儀自由設站法建立工作控制點在露天礦跟進采場掘進、施工放樣生產(chǎn)中，就具有方便、靈活、快捷的優(yōu)勢。在露天礦的采場中，根據(jù)現(xiàn)場需要，以露天礦采礦場四周建立基本的測量控制網(wǎng)為依，選好測站位置，就近架設全站儀。全站儀在點架設儀器，然后在通視的控制點上依次安置棱鏡，全站儀調(diào)用自由設站法程序，依次精確照準3個棱鏡目標以上，即可得到點的坐標和高程。

4 三維激光掃描技術

三維激光掃描技術是近年發(fā)展迅速的一種新技術。三維激光掃描儀采用非接觸式高速激光測量方式，在復雜的現(xiàn)場和空間對被測物體進行快速掃描測量，直接獲得激光點所接觸的物體表面的水平方向、天頂距、斜距和反射強度，自動存儲并計算，獲得點云數(shù)據(jù)。點云數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機處理后，快速重構出被測物體的三維模型及線、面、體、空間等各種制圖數(shù)據(jù)，如果礦山做過控制測量，就可以和礦山坐標系結合在一起。

（1）非接觸測量。三維激光掃描技術采用非接觸掃描目標的方式進行測量，無需反射棱鏡，對掃描目標物體不需進行任何表面處理，直接采集物體表面的三維數(shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)完全真實可靠?？梢杂糜诮鉀Q危險目標、環(huán)境及人員難以到達的情況，具有傳統(tǒng)測量方式難以完成的技術優(yōu)勢。（2）數(shù)據(jù)采樣率高。目前，采用脈沖激光或時間激光的三維激光掃描儀采樣點速率可達到數(shù)千點/秒，而采用相位激光方法測量的三維激光掃描儀甚至可以達到數(shù)十萬點/秒。（3）主動發(fā)射掃描光源。三維激光掃描技術采用主動發(fā)射掃描光源（激光），通過探測自身發(fā)射的激光回波信號來獲取目標物體的數(shù)據(jù)信息，因此，在掃描過程中，不受掃描環(huán)境的時間和空間的約束。（4）數(shù)字化采集，兼容性好。三維激光掃描技術所采集的數(shù)據(jù)是直接獲取的數(shù)字信號，具有全數(shù)字特征，易于后期處理及輸出。用戶界面友好的后處理軟件能夠與其他常用軟件進行數(shù)據(jù)交換及共享。（5）可與外置數(shù)碼相機、GPS及其他測量儀器配合使用。上述功能大大擴展了三維激光掃描技術的使用范圍，對信息的獲取更加全面、準確。外置數(shù)碼相機的使用，增強了彩色信息的采集，使掃描獲取的目標信息更加全面。GPS定位系統(tǒng)的應用，使得三維激光掃描技術的應用范圍更加廣泛，與工程的結合更加緊密，近一步提高了測量數(shù)據(jù)的準確性。露天礦山具有特殊性，露天礦山開采面不規(guī)則且凹凸不平，許多地方巖壁陡峭，作業(yè)人員根本無法到達，礦體計算一般采用剖面法、方格網(wǎng)法等方法進行。傳統(tǒng)測量技術缺乏影像數(shù)據(jù)，不直觀，沒有與數(shù)據(jù)相匹配的礦山圖像。管理者只能從數(shù)據(jù)上來進行判斷，不能及時、準確了解礦山的實際開采狀況。不能滿足礦山測量的復雜環(huán)境條件、不能高效快速地提供適時豐富的測量數(shù)據(jù)。應用全數(shù)字三維激光掃描技術來開展露天礦山測量工作，很好地解決了這一問題。

5 結語

綜上所述，每一種測量技術方法，都有它自身的特點，既有優(yōu)點，又有缺點。作為測量技術人員應該認真學習，熟練掌握各種測量技術，在實際礦山作業(yè)中認真總結有針對性的應用。或者單獨使用，或者聯(lián)合使用，揚長避短。

［1］中國有色金屬工業(yè)總公司.有色金屬礦山生產(chǎn)技術規(guī)范［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

［2］中華人民共和國冶金工業(yè)部編.黑色冶金礦山測量技術規(guī)范［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

吳海鷹（1986—），女，黑龍江海倫人，本科，工學學士學位，測量助理工程師，研究方向：測繪工程。