礦山測(cè)量學(xué)在礦山安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

李傳偉

摘要：礦山測(cè)量工作能準(zhǔn)確繪制礦山建設(shè)施工平面圖和采掘施工平面圖，及時(shí)提供井下巷道位置，準(zhǔn)確反映井下掘進(jìn)巷道與礦房、采空區(qū)的空間關(guān)系及井下巷道與地面建（構(gòu)）筑物的井上井下對(duì)照關(guān)系，準(zhǔn)確、及時(shí)的測(cè)量工作能防止因穿透老窯區(qū)、巖溶洞和相鄰巷道引發(fā)的的透水事故和放炮事故。

關(guān)鍵詞：礦山測(cè)量；安全生產(chǎn)；采掘施工；數(shù)字化礦山

礦山測(cè)量工作是礦山開發(fā)過程中不可缺少的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，它貫穿于勘探、設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)各個(gè)階段直至礦井報(bào)廢。礦山測(cè)量涉及到地面和井下，不僅要為生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)，而且更重要的作用是為安全生產(chǎn)提供指導(dǎo)性信息。本文著重從當(dāng)前生產(chǎn)現(xiàn)狀和未來發(fā)展兩方面淺談礦山測(cè)量工作在礦山安全生產(chǎn)中的作用。

一、 礦山測(cè)量的任務(wù)

自古以來，礦山測(cè)量工作被視為礦山建設(shè)生產(chǎn)的眼睛，早在春秋時(shí)期，《周禮·地宮》已有關(guān)于礦山測(cè)量指導(dǎo)生產(chǎn)的記載。之所如此，是因?yàn)榈V山測(cè)量能夠提供生產(chǎn)必需的測(cè)量圖紙和各種測(cè)量數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代礦山企業(yè)已經(jīng)擺脫以前一味開采、不顧浪費(fèi)的局面，轉(zhuǎn)而形成珍惜資源、努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開采和發(fā)展的良好形勢(shì)。礦山企業(yè)如何能夠持續(xù)穩(wěn)定獲得經(jīng)濟(jì)效益，在很大程度上取決于生產(chǎn)計(jì)劃和任務(wù)是否組織得當(dāng)。如果礦山測(cè)量不能及時(shí)跟進(jìn)生產(chǎn)實(shí)際，不能及時(shí)、準(zhǔn)確的反映開采空間的變化和開采中遇到各種水文、地質(zhì)信息，那勢(shì)必會(huì)影響下一步開采的計(jì)劃，造成盲目亂采和各項(xiàng)管理工作的混亂，進(jìn)而形成安全隱患。

杜官莊鐵礦是一個(gè)具有20多年開采歷史的礦山，采用房柱式充填采礦法開采，測(cè)量工作從+170米水平延伸到+5米水平，分為4個(gè)開采水平，該礦的測(cè)量工作包括井巷導(dǎo)線測(cè)量、一井內(nèi)貫通測(cè)量、碎部測(cè)量。在采準(zhǔn)與切割階段，礦山測(cè)量工作要完成每個(gè)礦房溜礦井、人行天井平面中心，礦房拉底巷方位與坡度的放樣等礦房準(zhǔn)備工作。如果測(cè)量放線不準(zhǔn)確，將無法完成礦房準(zhǔn)備工作，或者留下安全隱患?；夭呻A段礦山測(cè)量工作是控制好刷幫的寬度、坡度及挑頂高度，使其礦房寬度和高度符合初始設(shè)計(jì)，保持房間柱完好，為以后礦房充填和房間柱回采創(chuàng)造安全有利條件。

精準(zhǔn)的礦山測(cè)量工作為礦山安全生產(chǎn)提供可靠地技術(shù)保障，井下導(dǎo)線點(diǎn)和高程點(diǎn)的精度直接影響到巷道貫通的質(zhì)量好壞。主要運(yùn)輸大巷貫通過程中如遇有不良地質(zhì)條件而需要修改貫通方案的情況下，測(cè)量人員要與地質(zhì)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)勘察、測(cè)量，預(yù)測(cè)前方危險(xiǎn)區(qū)域，重新制定貫通方案。測(cè)量人員需要在現(xiàn)場(chǎng)將貫通岔點(diǎn)和方位重新放樣，精確控制好掘進(jìn)方位和標(biāo)高，當(dāng)兩頭掘進(jìn)達(dá)到最小安全距離時(shí)，測(cè)量人員要下達(dá)通知單，改為獨(dú)頭掘進(jìn)，防止放炮事故發(fā)生，保障貫通工作安全順利完成。當(dāng)?shù)V井周圍存在小井和老窯采空區(qū)時(shí)，測(cè)量人員要全面掌握水文地質(zhì)資料，避免發(fā)生越界開采和誤穿鄰井事故發(fā)生。

礦山測(cè)量在礦山安全事故預(yù)防及應(yīng)急救援方面發(fā)揮著重要作用。透水事故是各類礦山面臨的重大隱患之一，預(yù)防透水事故，首先要做好礦山安全管理工作，從技術(shù)和管理層面采取有效措施。該礦位于汶河沿岸，屬于大水礦山，地下水來源主要來源于斷層水和巖溶裂隙水。測(cè)量工作在該礦水患治理和防水決策過程中起了重要作用，防治地表水方面，測(cè)量人員在河岸設(shè)立水位測(cè)量標(biāo)桿，在雨季豐水期，定期測(cè)量河水水位，發(fā)現(xiàn)水位高于預(yù)警水位時(shí)，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。礦山安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”為礦山生產(chǎn)統(tǒng)一調(diào)度指揮、提高生產(chǎn)效率、排除事故隱患提供有力保障，該礦“六大系統(tǒng)”的建設(shè)過程離不開礦山測(cè)量工作，特別是人員定位系統(tǒng)，首先測(cè)量人員將井下所有巷道、礦房、設(shè)施場(chǎng)所測(cè)繪成圖，輸入計(jì)算機(jī)，管理人員根據(jù)成圖結(jié)果合理布置定位裝置，隨著生產(chǎn)系統(tǒng)開拓，不斷更新測(cè)繪數(shù)據(jù)，延伸布置“六大系統(tǒng)”，在事故發(fā)生時(shí)，救援人員能夠迅速、準(zhǔn)確采取應(yīng)急措施，提高救援效率。

近年來，非煤礦山安全生產(chǎn)事故時(shí)有發(fā)生，其中透水、冒頂片幫事故占據(jù)事故起數(shù)前兩位。冒頂片幫事故多發(fā)于巖巷和采場(chǎng)，通過觀測(cè)圍巖變形量，判定變形趨勢(shì)的方法能及時(shí)預(yù)知并避免

在巖巷掘進(jìn)時(shí)期，通常采用新奧法施工，新奧法施工的要點(diǎn)之一就是在施工的各個(gè)階段，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圍巖進(jìn)行量測(cè)，提出準(zhǔn)確可靠地測(cè)量信息，如頂板或底板下沉、兩幫的收斂變形等，及時(shí)反饋指導(dǎo)施工。該礦+70水平運(yùn)輸大巷在掘進(jìn)過程中遇一紅板巖段，為了測(cè)量支護(hù)斷面變形量，在頂板和底板各設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，每月進(jìn)行一次水準(zhǔn)導(dǎo)線觀測(cè)。測(cè)點(diǎn)變形量有觀測(cè)終值減去初始值再除以觀測(cè)時(shí)間（月）而得，平均值為簡單算術(shù)平均值，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果計(jì)算出巷道頂板和底板平均位移量，由此判定圍巖穩(wěn)定或穩(wěn)定蠕變狀態(tài)，采取相應(yīng)支護(hù)措施，確保巷道安全。

二、未來發(fā)展應(yīng)用

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，礦山測(cè)量新技術(shù)——數(shù)字化礦山正在有計(jì)劃、有步驟的穩(wěn)步推進(jìn)。數(shù)字化囊括了3S技術(shù)（GIS、GPS、RS）、三維建模與虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字影像、通信及數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

眾所周知，礦山安全隱患存在著分布位置不確定、誘發(fā)因素的不確定和災(zāi)變時(shí)間的不確定等特點(diǎn)，表現(xiàn)為一個(gè)復(fù)雜的時(shí)空變量。在礦山開采過程中，采場(chǎng)、頂?shù)装濉⒌孛嬖诓粩喟l(fā)生變化，同時(shí)地壓壓力、礦井瓦斯、礦井水等也在隨之發(fā)生變化。對(duì)此類變化，目前是通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，手動(dòng)計(jì)算后再在圖紙上表現(xiàn)出來，因此會(huì)降低數(shù)據(jù)的時(shí)效性，延誤事故預(yù)警。而數(shù)字礦山技術(shù)通過自動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)快速更新、補(bǔ)充，各類數(shù)學(xué)模型自動(dòng)分析，判斷隱患發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)、迅速將變化趨勢(shì)在可視化終端顯現(xiàn)出來。大大提高了礦山安全管理自動(dòng)化水平。

三維建模與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)環(huán)境、礦體開采活動(dòng)的可視化模擬與分析。該技術(shù)的成果主要是建立三維實(shí)體模型，管理、技術(shù)人員可以通過實(shí)體模型認(rèn)識(shí)地質(zhì)體的空間機(jī)構(gòu)和相互關(guān)系、設(shè)計(jì)采挖方案、分析邊坡穩(wěn)定性、模擬分析地下開采引起地面塌陷的影響及程度。

結(jié)束語 傳統(tǒng)測(cè)量工通過施工放樣、質(zhì)量檢查、變形監(jiān)測(cè)等活動(dòng)，為現(xiàn)場(chǎng)安全提供安全保障。新礦山測(cè)量技術(shù)適應(yīng)礦山安全形勢(shì)發(fā)展需要，在更高的管理層面上發(fā)揮著重要作用，關(guān)系到的礦山企業(yè)的生存和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高井祥 吳立新 呂亞軍. 礦山測(cè)量新技術(shù). 中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.12 ISBN 978-7-81107-809-1

[2]國家測(cè)繪局職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心 . 大地測(cè)量 測(cè)繪出版社，2009.6 ISBN 978-7-5030-1926-5endprint