唐 坤

（云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，云南 昆明 650000）

礦山測(cè)量是采礦學(xué)的重要分支之一，其過(guò)程需要綜合運(yùn)用采礦、地質(zhì)以及測(cè)量等多個(gè)學(xué)科。測(cè)量工作主要包括礦山外部定位測(cè)量和礦山井上井下聯(lián)系測(cè)量?jī)煞矫?。在?duì)礦山定位以及井上井下聯(lián)系測(cè)量時(shí)，由于大部分礦山位置都比較偏僻以及礦山周邊的地形及環(huán)境條件十分復(fù)雜，傳統(tǒng)的礦山測(cè)量方法在許多條件下都不適用、不精確，因此礦山測(cè)量需要采用一些數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，排除外部條件的干擾，滿(mǎn)足實(shí)際測(cè)量要求。本文中通過(guò)根據(jù)現(xiàn)有的先進(jìn)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)與傳統(tǒng)測(cè)量方式實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出數(shù)據(jù)化測(cè)量技術(shù)在安全性、測(cè)量精度、測(cè)量人工成本等方面優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)量方式的結(jié)論。

1 基于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的礦山測(cè)量方法設(shè)計(jì)

（1）礦山外部定位。在地質(zhì)測(cè)量過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)由于地質(zhì)復(fù)雜，難以實(shí)地測(cè)量的情況，在這種情況下，使用GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量前，為保證測(cè)量過(guò)程和結(jié)果滿(mǎn)足測(cè)量條件以及精準(zhǔn)度，事先使用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)取得航拍數(shù)字正射影像圖，該圖可以詳細(xì)全面直觀地反映礦山區(qū)域的地形情況、自然環(huán)境狀況、資源空間分布狀況等。根據(jù)測(cè)量結(jié)果完成GPS相關(guān)參數(shù)設(shè)定。通過(guò)GPS的定位工作獲取到礦山數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)信息處理后，可以得到礦山區(qū)域整體測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并由此輸入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)當(dāng)中，完成礦山的定位工作，并為接下來(lái)的工作提供更加準(zhǔn)確動(dòng)態(tài)的資料。

（2）礦井聯(lián)系測(cè)量。傳統(tǒng)礦山控制、施工測(cè)量工作容易被人工和技術(shù)干擾，從而會(huì)影響測(cè)量成果的準(zhǔn)確性，使用數(shù)字化的測(cè)量技術(shù)極大程度避免自然因素影響。礦井聯(lián)系測(cè)量是將礦區(qū)平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下的測(cè)量，使用陀螺經(jīng)緯儀定向技術(shù)完成平面坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到井下的測(cè)量過(guò)程[1]，并且通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)陀螺經(jīng)緯儀定向的數(shù)據(jù)處理及精度分析。本文以經(jīng)過(guò)一立井采用陀螺經(jīng)緯儀定向?yàn)槔?，測(cè)量工作包括：由地面經(jīng)一立井向定向水平投點(diǎn)、井上、下與垂球線(xiàn)的連接測(cè)量、井下基本控制導(dǎo)線(xiàn)起始邊的陀螺經(jīng)緯儀定向。井下加測(cè)陀螺邊導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)的觀測(cè)值主要有角度、邊長(zhǎng)、陀螺方位角，平差時(shí)必須確定各個(gè)觀測(cè)值的權(quán)。定權(quán)不合理會(huì)影響井下測(cè)量成果的質(zhì)量，并且加測(cè)陀螺定向邊的精度也會(huì)影響到整個(gè)井下導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)精度[2]。所以使用陀螺經(jīng)緯儀定向時(shí)需要對(duì)陀螺定向邊構(gòu)成、方向和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行事先設(shè)計(jì)處理。其過(guò)程原理是：首先用復(fù)測(cè)支導(dǎo)線(xiàn)計(jì)算方法求出垂球線(xiàn)的坐標(biāo)，取兩次導(dǎo)線(xiàn)計(jì)算的平均值作為垂球線(xiàn)坐標(biāo)，設(shè)為A（XA，YA）；設(shè)β0為陀螺定向邊的坐標(biāo)起始方位角，αi為井下相應(yīng)連接導(dǎo)線(xiàn)邊的水平角，那么井下連接導(dǎo)線(xiàn)各邊的坐標(biāo)方位角βi為：

以7′′導(dǎo)線(xiàn)為例，當(dāng)角度閉合差fβ滿(mǎn)足以下條件時(shí)，將計(jì)算的兩次坐標(biāo)方位角取平均作為最或是值：

根據(jù)各邊平差后的方位角βi和井下連接導(dǎo)線(xiàn)各邊的水平距離計(jì)算出基本控制導(dǎo)線(xiàn)起始點(diǎn)的坐標(biāo)E(XE，YE)：

最后，取導(dǎo)線(xiàn)起始點(diǎn)兩次坐標(biāo)計(jì)算的平均值作為該點(diǎn)的最或是坐標(biāo)。

（3）礦山測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)字化建模。使用程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)礦山測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)字化，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)采礦道設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理等方面至關(guān)重要。使用現(xiàn)代三維激光掃描技術(shù)能夠直接利用礦井聯(lián)系測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)，對(duì)礦山采空區(qū)及礦道面積和體積進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算，并構(gòu)建三維實(shí)體模型，全面呈現(xiàn)礦體、斷層、采空區(qū)等關(guān)鍵的工程，并提升設(shè)計(jì)的高效性。

這個(gè)過(guò)程中可以進(jìn)行多次掃描，使數(shù)據(jù)可以更加精準(zhǔn)展現(xiàn)采空區(qū)的真實(shí)變化，科學(xué)監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)域。

（4）礦山數(shù)字化技術(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)取樣處理。使用數(shù)字化技術(shù)測(cè)量之后利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)來(lái)對(duì)數(shù)字化測(cè)量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分?jǐn)偺幚砼c分析，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)中檢測(cè)設(shè)備類(lèi)型不同、檢測(cè)設(shè)備所輸出的數(shù)據(jù)格式不同，所以在數(shù)據(jù)信息的后期整合與分析之前就需要對(duì)數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用格式進(jìn)行統(tǒng)一處理。一般為了使后期對(duì)數(shù)據(jù)信息的整合分析更加科學(xué)、有效，將所有數(shù)據(jù)信息處理成SAS的標(biāo)準(zhǔn)格式，完成數(shù)據(jù)信息的處理以后，技術(shù)人員就按照其數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行礦山地圖繪制。同時(shí)，使用該技術(shù)最后得到的地形圖還可以在客戶(hù)端使用，進(jìn)行實(shí)時(shí)交互操作，更加具有實(shí)用性，至此基于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的礦山測(cè)量工作基本完成。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為證明基于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的礦山測(cè)量方法更加準(zhǔn)確、高效，采用相同地區(qū)的，具有相同礦層的礦山進(jìn)行礦山測(cè)量實(shí)施論證實(shí)驗(yàn)。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，對(duì)照組過(guò)程中采用傳統(tǒng)測(cè)量方法，并對(duì)兩種方法所測(cè)得的誤差結(jié)果和耗費(fèi)工時(shí)成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線(xiàn)如圖1所示。

圖1中顯示的是使用傳統(tǒng)礦山測(cè)量方法與數(shù)字化測(cè)量技術(shù)兩種條件下的測(cè)量誤差曲線(xiàn)，根據(jù)上圖分析可以得出，本文提出的使用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)方法與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，準(zhǔn)確度會(huì)更高，尤其是隨著礦山深度大幅度增加的情況下，對(duì)比測(cè)量數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的使用會(huì)使礦山測(cè)量結(jié)果更加精確，當(dāng)?shù)V山測(cè)量深度大于120米之后，數(shù)字化測(cè)量結(jié)果誤差差距明顯。通過(guò)加權(quán)分析，使用基于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的礦山測(cè)量法相較傳統(tǒng)的測(cè)量方法，總誤差率可降低40.66%。

圖1 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線(xiàn)

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的方法及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)基于數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的礦山測(cè)量過(guò)程，根據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果取樣處理，完成本文論述。實(shí)驗(yàn)論證表明，使用數(shù)字化測(cè)量方法較傳統(tǒng)的測(cè)量方法具備更高的準(zhǔn)確性、高效性，在大范圍和深層的礦山測(cè)量中更加適用。