測繪新技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用研究

余志剛，肖小金

(江西省地礦測繪院，江西 南昌 330030）

作為采礦科學(xué)中的一個(gè)重要分支，礦山測量指的是對采礦、地質(zhì)以及測量等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，研究測繪工程的組織與實(shí)施、設(shè)備儀器的校驗(yàn)與選型、測繪成果的管理、驗(yàn)收與應(yīng)用以及礦物開采、礦區(qū)建設(shè)、礦山勘探設(shè)計(jì)和礦井報(bào)廢整個(gè)過程中的礦圖繪制與礦山測量的方法與理論等[1]。

由于礦山測量工作要為礦山生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)，而且礦山安全既涉及地面，又涉及井下，所以礦山測量工作必須為礦山安全生產(chǎn)提供一定的參考信息，便于領(lǐng)導(dǎo)正確做出礦山安全生產(chǎn)決策。因?yàn)榈V山測量出現(xiàn)任何粗率或者疏忽都有可能對礦山生產(chǎn)安全造成影響甚至導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重事故，因此對于礦山開采而言，礦山測量的作用與責(zé)任都是很重大的[2]。

1 在礦區(qū)控制測量中的應(yīng)用

在進(jìn)行礦區(qū)控制測量時(shí)，由于大部分礦山都處于較為偏僻的地理位置，甚至很多礦山都分布于地形險(xiǎn)惡的山區(qū)，周邊條件與環(huán)境都十分復(fù)雜，因此迫切需要采用一些測繪新技術(shù)幫助礦區(qū)控制測量滿足其實(shí)際測量要求。在礦區(qū)控制測量時(shí)，主要應(yīng)用到的測繪新技術(shù)是三維激光掃描技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)主要是通過計(jì)算密度比較高的云數(shù)據(jù)的體積來對礦區(qū)實(shí)景進(jìn)行有效模擬從而實(shí)現(xiàn)礦區(qū)測繪的一種技術(shù)比較先進(jìn)的測繪新技術(shù)。

在礦區(qū)控制測量時(shí)應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)能夠有效提升礦區(qū)控制測量測繪結(jié)果的精確度，并且不需要進(jìn)行現(xiàn)場勘查工作就可以全面掌握礦區(qū)的各項(xiàng)環(huán)境條件，可以有效減少礦區(qū)測繪的管理工作周期。尤其是在露天環(huán)境下進(jìn)行礦區(qū)控制測量時(shí)，使用三維激光掃描技術(shù)可以有效節(jié)約測繪時(shí)間，提高測繪效率。

三維激光掃描技術(shù)可以說是目前測繪新技術(shù)中較為高效的一種測繪技術(shù)。在使用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行礦區(qū)控制測量時(shí)，布設(shè)點(diǎn)必須盡可能貼近坑洞點(diǎn)或礦體，并且通常需要布設(shè)三個(gè)或三個(gè)以上的控制點(diǎn)，具體需要參考礦山實(shí)際情況，同時(shí)還需要對礦山附近實(shí)施定位控制，合理安排導(dǎo)線點(diǎn)。還需要注意使大功率的無限點(diǎn)發(fā)射源與控制點(diǎn)保持一定距離，防止影響接收信號(hào)。除此之外還需要把混凝土提前安置在土坑中，然后將控制點(diǎn)在水泥樁中進(jìn)行加固處理。只有處理好三維激光掃描技術(shù)的實(shí)施細(xì)節(jié)，才能保障礦區(qū)控制測量數(shù)據(jù)的精確。

2 在中長距離貫通測量中的應(yīng)用

在進(jìn)行礦山測量時(shí)，只有利用礦山貫通測量硐外控制法有效控制中場距離巷道，才能對礦山進(jìn)行有效測量，這就涉及到礦山中長距離的貫通測量。

在礦山中長距離貫通測量中，主要應(yīng)用到的測繪新技術(shù)是慣性測繪系統(tǒng)。慣性測繪系統(tǒng)的測繪數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

慣性測繪系統(tǒng)是通過應(yīng)用導(dǎo)航定位技術(shù)來全面獲取大量礦山測繪數(shù)據(jù)。慣性測繪系統(tǒng)具有快捷性以及明顯的自主性等特點(diǎn)。慣性測繪系統(tǒng)通常劃分為兩個(gè)子系統(tǒng)，也就是捷聯(lián)式系統(tǒng)和平臺(tái)式系統(tǒng)，將慣性測繪系統(tǒng)與GPS全球定位系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)二者性能與技術(shù)上的優(yōu)勢互補(bǔ)，提高定位的方向性與精準(zhǔn)度。在礦山中長距離貫通測量中，二者的結(jié)合不僅可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位功能，為導(dǎo)航以及定位的精準(zhǔn)度提供保障，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對測量模型數(shù)據(jù)的有效處理。

圖1 測繪數(shù)據(jù)處理流程圖

3 在傳送豎井坐標(biāo)中的應(yīng)用

在當(dāng)前我國進(jìn)行礦區(qū)測量時(shí)，通常需要選擇傳送豎井平面坐標(biāo)，并且在選擇坐標(biāo)時(shí)還需要把鋼絲繩當(dāng)作主要投點(diǎn)。然而這樣做需要耗費(fèi)大量物力、人力與時(shí)間，同時(shí)還無法保障測量的精準(zhǔn)度，這時(shí)候可以應(yīng)用一些測繪新技術(shù)來幫助測量傳送豎井坐標(biāo)。

可以利用空間信息技術(shù)與全站儀對投作點(diǎn)實(shí)施定向集合的操作，也就是充分分析投點(diǎn)問題后，利用空間信息技術(shù)在豎井中進(jìn)行幾何定向。但是由于在豎井中進(jìn)行幾何定向需要耗費(fèi)大量時(shí)間，因此在開展這項(xiàng)工作時(shí)可以利用定向陀螺儀對投點(diǎn)的作業(yè)工序進(jìn)行聯(lián)測簡化，幫助更快獲得幾何定向的準(zhǔn)確定向投點(diǎn)，這點(diǎn)是大量測繪工作人員在實(shí)踐中研究出來的有效方式。

利用這種方法既能提升穩(wěn)定性與工作效率，又能有效提升豎井坐標(biāo)的精準(zhǔn)度，對測量傳送豎井坐標(biāo)有著積極的幫助。與其他測繪設(shè)備相比，全站儀具有數(shù)字化智能化高、測量數(shù)據(jù)真實(shí)、測量程序簡化以及使用范圍廣的優(yōu)勢，能夠有效提升作業(yè)效率。

4 結(jié)語

總而言之，在現(xiàn)代礦山測量中，測繪新技術(shù)具有很高的應(yīng)用價(jià)值，測繪新技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)出了圖像的數(shù)字化轉(zhuǎn)變、測量工作精確度較高以及較高的自動(dòng)化水平等特點(diǎn)，能夠有效減少礦山測量的投入成本，并且可以有效提升礦山測量工作的質(zhì)量與效率。