淺析礦山測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)新

崔海文

【摘 要】礦山測(cè)量是礦山建設(shè)時(shí)期和生產(chǎn)時(shí)期的重要一環(huán)，測(cè)量工作及測(cè)量成果是為礦山生產(chǎn)服務(wù)的。隨著測(cè)繪科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，礦山測(cè)量也不斷創(chuàng)新和發(fā)展，面對(duì)各種挑戰(zhàn)和機(jī)遇同在的關(guān)鍵時(shí)代，廣大測(cè)量科技工作者肩負(fù)著歷史的責(zé)任，有必要對(duì)礦山測(cè)量走過(guò)的艱苦歷程及其未來(lái)作一些回顧和認(rèn)識(shí)，分析面臨的形勢(shì)、探討新時(shí)期礦山測(cè)量面臨的任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】礦山測(cè)量；技術(shù)創(chuàng)新

在進(jìn)行礦山建設(shè)和生產(chǎn)的過(guò)程中，礦山測(cè)量是非常關(guān)鍵的工作，科學(xué)合理的測(cè)量技術(shù)與成果都會(huì)推動(dòng)礦山的生產(chǎn)發(fā)展。在現(xiàn)在測(cè)繪技術(shù)在逐漸出現(xiàn)創(chuàng)新的階段，礦山的測(cè)量技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用也不斷地出現(xiàn)了新突破，但是在技術(shù)逐漸發(fā)展與應(yīng)用的過(guò)程追蹤，也同樣面對(duì)著一些問(wèn)題，處在關(guān)鍵的發(fā)展時(shí)期內(nèi)。因此，測(cè)量工作人員就一定要負(fù)責(zé)好自己的工作，對(duì)礦山的測(cè)量技術(shù)實(shí)行新的理解與探索，根據(jù)現(xiàn)在發(fā)展的興衰，對(duì)測(cè)量的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用實(shí)行了深入的探究，來(lái)推動(dòng)礦山的測(cè)量技術(shù)發(fā)展。

一、礦山測(cè)量的基本理論

礦山測(cè)量的變化、發(fā)展主要來(lái)自3方面的影響：一是礦業(yè)技術(shù)的發(fā)展；二是測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展；三是相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，例如測(cè)繪學(xué)、數(shù)學(xué)、裝備制造業(yè)、機(jī)械學(xué)等。在我國(guó)，給礦山測(cè)量的具體概念是：礦山地質(zhì)勘探、建設(shè)、設(shè)計(jì)等各環(huán)節(jié)，對(duì)礦山地面進(jìn)行測(cè)定，獲得礦山開(kāi)采的空間幾何信息，而后通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行處理，對(duì)各種地下開(kāi)采的圖件進(jìn)行繪制，同時(shí)對(duì)礦產(chǎn)資源的合理開(kāi)采、防護(hù)技術(shù)的理論進(jìn)行研究的一項(xiàng)重要學(xué)科。在國(guó)外，給礦山測(cè)量的具體概念是：礦山權(quán)屬的分析和研究：礦圖的測(cè)繪、礦山測(cè)量的計(jì)算；對(duì)影響地下巖層的采礦活動(dòng)進(jìn)行研究：礦床儲(chǔ)量的調(diào)查，規(guī)劃礦山的實(shí)施活動(dòng)等。

二、我國(guó)礦山測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1、礦山測(cè)量?jī)x器和礦區(qū)井下測(cè)量

近幾年來(lái)，像電子經(jīng)緯儀、全站型儀器、GPS接收機(jī)和多種地面或巖層移動(dòng)變形監(jiān)測(cè)儀器，不僅應(yīng)用于地面測(cè)量和數(shù)據(jù)采集工作，而且提高了工作效率和成果的精度、改善了工作環(huán)境、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。為開(kāi)發(fā)和保護(hù)礦產(chǎn)，土地等自然資源、保護(hù)礦區(qū)環(huán)境作出了重要貢獻(xiàn)。

2.2、“3S”及計(jì)算機(jī)技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

GPS、GIS、遙感和計(jì)算機(jī)等技術(shù)不但是整個(gè)測(cè)繪學(xué)科的核心技術(shù)，也是礦山測(cè)量領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，這些先進(jìn)技術(shù)近幾年在礦山測(cè)量界取得了較大進(jìn)展，其理論研究和實(shí)際應(yīng)用不斷發(fā)展和完善，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理與機(jī)助制圖、電子速測(cè)儀、GPS技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量、遙感和GIS等在一些礦區(qū)得到廣泛應(yīng)用。廣大礦山測(cè)量科技人員親身感受到外業(yè)儀器設(shè)備數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的巨大優(yōu)越性，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、平差計(jì)算、圖形圖像顯示和輸出的一體化、形象化，使信息得到加工，人們認(rèn)識(shí)自然和改造自然更加深入、深刻，顯示出現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在資源綜合開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)中的極大優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力。

2.3土方工程量驗(yàn)收測(cè)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(shí)現(xiàn)CAD化。測(cè)量2- 4s/點(diǎn)（精度2-3cm）， 4-5人在4d時(shí)間內(nèi)要完成8.8 km2月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(diǎn)位超過(guò)5 000測(cè)點(diǎn)，現(xiàn)有人員用以往測(cè)量?jī)x器無(wú)法實(shí)現(xiàn)大型露天礦月工程量驗(yàn)收的需要目前正在考慮建立單基站CORS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，用VRS技術(shù)提供GPS實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)服務(wù)，滿(mǎn)足非蔭蔽區(qū)工程測(cè)量等項(xiàng)要求且連續(xù)可靠、隨著周?chē)噜彽丶?jí)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(jí)成多基站CORS系統(tǒng)。

三、礦山測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)新

礦山測(cè)量的具體內(nèi)容主要有控制網(wǎng)、地形圖測(cè)繪、礦井的貫通情況、聯(lián)系以及變形監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面，因此，在對(duì)礦山測(cè)量技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新時(shí)，也大多從這幾個(gè)方面著手。

3.1礦山控制網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新

平面控制網(wǎng)是礦山測(cè)量的基礎(chǔ)工作，只有保證平面控制網(wǎng)選擇的合理和準(zhǔn)確，才能開(kāi)始下一步的測(cè)量工作。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，山控制網(wǎng)技術(shù)也得到了創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在光學(xué)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等測(cè)量工作和設(shè)備的精度進(jìn)一步提高，機(jī)械自動(dòng)化程度和操作靈活性得到改善，使其能夠適應(yīng)更多不同環(huán)境下的礦山測(cè)量工作。

3.2礦井地形測(cè)繪的技術(shù)創(chuàng)新

地形測(cè)繪是礦山測(cè)量的重要內(nèi)容，精確的測(cè)繪圖對(duì)于提高礦山開(kāi)采效率和安全有著重要的作用。傳統(tǒng)的地形測(cè)繪技術(shù)由平板儀和全站儀測(cè)繪，前者速度較慢，精度不高，已經(jīng)被逐漸淘汰，全站儀測(cè)繪技術(shù)使用較為廣泛，但操作過(guò)程較為繁瑣，需要測(cè)繪人員具備較高的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。

在此基礎(chǔ)上，地形測(cè)繪技術(shù)的創(chuàng)新主要有RTK技術(shù)，它是通過(guò)借助輔助數(shù)碼航測(cè)技術(shù)，來(lái)減少需要人工操作的大量工作，提高測(cè)繪效率，且不需要通視，也不會(huì)受到天氣、地理環(huán)境等的影響，與傳統(tǒng)地形測(cè)繪技術(shù)相比，具備周期短、成本低和精度高的顯著優(yōu)勢(shì)。

3.3礦井貫通情況的技術(shù)創(chuàng)新

礦井貫通情況的測(cè)量主要是對(duì)礦山開(kāi)采挖掘過(guò)程中的坑道施工過(guò)程和貫通后的情況進(jìn)行測(cè)量，以保證坑道施工過(guò)程的安全，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)坑道自身存在的安全隱患，有效避免安全事故的發(fā)生。早期常見(jiàn)的貫通測(cè)量技術(shù)由明、暗控發(fā)和獨(dú)頭掘進(jìn)等，而隨著測(cè)量工具和技術(shù)的發(fā)展，又有三角測(cè)量、精密導(dǎo)線和全站儀、陀螺儀等。

因此，隨著各種測(cè)量工具的不斷改進(jìn)和運(yùn)用，比如光電測(cè)距儀、陀螺經(jīng)緯儀、激光指向儀，有效地推動(dòng)了礦井貫通測(cè)量技術(shù)的創(chuàng)新，比如攝影測(cè)量技術(shù)等，提高了貫通測(cè)量的準(zhǔn)確度和時(shí)效性[3]。

3.4礦井聯(lián)系測(cè)量的技術(shù)創(chuàng)新

礦井的聯(lián)系測(cè)量主要是指平面聯(lián)系和高程聯(lián)系測(cè)量?jī)煞N，也就是將礦井井下測(cè)量與礦井地面測(cè)量聯(lián)系起來(lái)，在獲取井上、井下測(cè)量信息基礎(chǔ)上，建立一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)體系。平面聯(lián)系測(cè)量常用的方法為一井和二井定向，高程聯(lián)系測(cè)量常規(guī)的方法是利用平硐或鋼尺、鋼絲來(lái)導(dǎo)入標(biāo)高，測(cè)定礦井的高程。

在這方面的技術(shù)創(chuàng)新分別體現(xiàn)為：以三井定向?yàn)榇淼钠矫媛?lián)系測(cè)量，以光電測(cè)距和衛(wèi)星遙感而代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法的高程聯(lián)系測(cè)量。在利用創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量時(shí)，不僅有效解決了工作的安全性較低、花費(fèi)人力財(cái)力較大的問(wèn)題，還提高了測(cè)量的工作效率和測(cè)量精度。

3.5礦井變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)創(chuàng)新

在礦山開(kāi)采過(guò)程中，由于受地質(zhì)環(huán)境、人為因素以及其他不可控因素等影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)礦井變形問(wèn)題，給礦山生產(chǎn)安全帶來(lái)隱患，因此，加強(qiáng)對(duì)礦井變形的監(jiān)測(cè)就十分重要。傳統(tǒng)的礦井變形測(cè)量技術(shù)有導(dǎo)線測(cè)量、幾何水準(zhǔn)測(cè)量和交會(huì)法測(cè)量等，這些測(cè)量技術(shù)不僅周期較長(zhǎng)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性也較低，尤其在細(xì)微變形上；另外，常見(jiàn)的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)還有有攝影測(cè)量技術(shù)、物理儀器測(cè)量技術(shù)。

礦井變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新有空間測(cè)量技術(shù)，比如GPS、甚長(zhǎng)基線測(cè)量等，同時(shí)，一些專(zhuān)業(yè)的力量和技術(shù)也得到了推廣，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、變形動(dòng)態(tài)模型和突變理論等，使得變形監(jiān)測(cè)在時(shí)效性和精確度以及結(jié)果預(yù)測(cè)性等方面都得到了大幅度提高。

四、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的礦山測(cè)量技術(shù)發(fā)展起步較晚，測(cè)量水平與世界先進(jìn)水平還有著較大的差距，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦山測(cè)量技術(shù)也必然需要不斷進(jìn)步。因此，在推進(jìn)當(dāng)前礦山測(cè)量技術(shù)運(yùn)用的基礎(chǔ)上，還需要根據(jù)礦山測(cè)量的工作內(nèi)容，進(jìn)行積極的創(chuàng)新，以提高我國(guó)礦山測(cè)量技術(shù)的整體水平，促進(jìn)我國(guó)礦山測(cè)量工作的快速發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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