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        礦山巷道貫通測量技術(shù)研究

        2019-08-20 06:52:50
        中國金屬通報 2019年6期
        關(guān)鍵詞:全站儀巷道礦山

        李 鐘

        (哈爾濱環(huán)宇測繪有限公司,黑龍江 哈爾濱 150000)

        1 礦山測量技術(shù)及貫通測量的發(fā)展現(xiàn)狀

        礦山測量作為大地測量學(xué)與測量工程的分支其主要任務(wù)如下:

        (1)礦山測量在礦山勘探和開發(fā)過程中研究所涉及的礦區(qū)地形測繪、礦區(qū)控制測量、礦井定向、礦井貫通、采掘延伸、礦山生產(chǎn)安全監(jiān)測和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與治理;

        (2)礦山測量直接應(yīng)用于礦井建設(shè)、礦產(chǎn)資源勘探、礦井生產(chǎn)與環(huán)境恢復(fù)等過程;

        (3)礦山測量是實踐性和工程性很強的與采礦、環(huán)境、地質(zhì)、信息科學(xué)等交叉的學(xué)科。

        隨著科學(xué)技術(shù)的進步,當(dāng)今的礦山測量與傳統(tǒng)的礦山測量有了很大的發(fā)展,當(dāng)今的礦山測量融入了計算機技術(shù)、軟件技術(shù)和通信技術(shù)等技術(shù)?,F(xiàn)代礦山測量已經(jīng)跨入了以遙感、全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)為主的3S 技術(shù)時代。數(shù)字礦山的建設(shè)提上了日程。數(shù)字礦山是指在礦山范圍內(nèi)建立一個三維信息模型,礦山的所有信息按著三維空間坐標(biāo)進行記錄,提供一個方便、快捷的檢索和顯示手段,相關(guān)工作人員可以快速、準(zhǔn)確的了解和利用礦山的全部信息。

        數(shù)字礦山將原有的信息數(shù)字化,將其按著三維坐標(biāo)構(gòu)建起來一個數(shù)字礦山,將礦山和礦體詳細、全面的刻畫出來。同時,數(shù)字礦山在原有礦山的基礎(chǔ)上將空間位置間接的相關(guān)變動的信息融入其中,組成了意義更廣泛的多維礦山,讓人們隨時了解儲量、生產(chǎn)、機電、人事等方面的變化[1]。

        虛擬現(xiàn)實技術(shù)近年來在礦山的應(yīng)用越來越廣泛,虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以幫助相關(guān)工作人員了解礦山的工作環(huán)境,對礦山的風(fēng)險進行預(yù)測和對典型礦山進行事故分析和再現(xiàn)。通過傳感器等實現(xiàn)了人和機器的相互作用,如圖1所示,虛擬現(xiàn)實技術(shù)提高了礦山安全和礦井工人的安全保護意識。

        現(xiàn)代礦山測量在傳統(tǒng)礦山測量的基礎(chǔ)上增加了礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展研究、礦山安全生產(chǎn)監(jiān)測、資源與環(huán)境規(guī)劃、數(shù)字化與可視化等內(nèi)容,更加合理的開發(fā)和利用礦山資源、保護礦區(qū)環(huán)境,實現(xiàn)礦山的可持續(xù)發(fā)展[2]。

        當(dāng)前的測量儀器已經(jīng)集成了多種傳感器并將其功能互補,空間測量技術(shù)手段與數(shù)字地面一體化測圖系統(tǒng)構(gòu)成了良好的互補關(guān)系。國內(nèi)外礦區(qū)貫通測量中已經(jīng)廣泛應(yīng)用計算機技術(shù)、GPS、光電測距儀、陀螺儀、防爆型的全站儀、激光指向儀等設(shè)備,礦山資源信息管理和測算繪圖自動化的研究也在興起。

        新的測量技術(shù)手段和新型測量儀器的應(yīng)用為礦山巷道貫通提供了更可靠的支持。礦山巷道貫通測量技術(shù)已經(jīng)取到了巨大的進步,但是還有很多問題需要解決和研究。新儀器和新技術(shù)在礦山工程數(shù)字化進程中的推廣和使用;傳統(tǒng)測量方法向現(xiàn)代化測量方法的轉(zhuǎn)變效率;礦山的地面測量已實現(xiàn)了快速定位和自動導(dǎo)航,而礦井里卻無法實現(xiàn)快速定位與自動導(dǎo)航。

        圖1 礦山工程精準(zhǔn)監(jiān)測虛擬技術(shù)

        2 礦山巷道貫通測量存在的問題

        礦山巷道貫通是一項十分重要的工作,巷道必須按著設(shè)計的要求精準(zhǔn)貫通,貫通的誤差一定要在允許誤差的范圍內(nèi),否則會造成大量的人力、財力的浪費,可能會影響工期,有時會對工程造成嚴(yán)重的影響。因此,我們在礦山巷道貫通測量的精度,對礦山巷道貫通測量中存在的問題要十分注意[3]。礦山巷道貫通測量常存在以下問題:

        (1)原始資料的可靠性,由于測量手段和方法的改進,原有巷道的測量結(jié)果和數(shù)據(jù)與現(xiàn)階段的存在偏差,因此在巷道貫通時應(yīng)對原有數(shù)據(jù)進行檢驗,對誤差進行分析和校正;

        (2)測量工作是一項十分精細的工作,測量過程的每一步驟都可能存在問題,因此在巷道貫通測量過程中應(yīng)對每一項工作進行檢核,反復(fù)進行計算,確保準(zhǔn)確可靠,將誤差控制在允許誤差的范圍內(nèi);

        (3)巷道貫通測量是一項連續(xù)的工作,在測量過程中操作不恰當(dāng),自然條件等因素都可能增加誤差,因此在工作過程中采用提高精度的措施,采用擋風(fēng)措施、增加導(dǎo)線長度等來減小誤差;

        (4)在巷道貫通測量過程中會有很多測點,稍有不注意就會用錯測點,因此在測量過程中應(yīng)該認(rèn)真仔細的核對點位;

        (5)巷道貫通測量是在運輸大巷和斜井內(nèi)進行施測,這過程中存在很大的安全問題,因此在測量過程中注意操作人員和儀器的安全;

        (6)巷道貫通掘進過程中,掘進的方向和坡度都會影響貫通的質(zhì)量,因此在巷道掘進過程中應(yīng)及時根據(jù)測量的成果來調(diào)整巷道的掘進方向和坡度,并將所獲得的信息及時進行測量填圖;

        (7)在巷道貫通過程,將要實現(xiàn)貫通時可能存在很大的安全問題,如涌水、瓦斯超標(biāo)和相關(guān)人員生產(chǎn)工作等問題,因此在巷道貫通還剩二十米左右時,測量的相關(guān)工作人員要以書面報告的形式上報有關(guān)部門,采取相應(yīng)的安全措施;

        (8)在巷道貫通過程中可能會使用一些新儀器,可能存在操作不規(guī)范等問題,因此在新儀器投入使用之前一定要培訓(xùn)相關(guān)工作人員的操作,確保在使用過程中嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和技術(shù)要求。

        3 礦山巷道貫通測量新方法的應(yīng)用

        礦山巷道貫通測量除一些傳統(tǒng)的測量儀器,還應(yīng)用了防爆全站儀、GPS 定位等技術(shù),其對數(shù)字化礦山建設(shè)具有推動作用。通常應(yīng)用GPS 技術(shù)進行地面近井點的網(wǎng)形布設(shè),井下作業(yè)時采用防爆全站儀[4]。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求,巷道貫通相遇點在水平重要方向上的誤差小于±0.3m,垂直方向的誤差小于±0.2m。應(yīng)用GPS 技術(shù)和防爆全站儀等新儀器,可以實現(xiàn)在水平重要方向上的預(yù)計誤差為±0.120m,垂直方向預(yù)計誤差±0.090m。應(yīng)用GPS技術(shù)和防爆全站儀后,地面平面控制的預(yù)計誤差分別減小了29%,井下平面控制的預(yù)計誤差分別減小了24%,井上下的預(yù)計誤差分別減小了24%。應(yīng)用GPS技術(shù)和防爆全站儀具有高精度、高效率、錯誤率低、節(jié)約人員、勞動強度降低、影響生產(chǎn)少等優(yōu)點,可以更好的服務(wù)于礦山貫通測量和其它測量工作。GPS技術(shù)和防爆全站儀不僅具有明顯的先進性、可行性,而且與數(shù)字化礦山的發(fā)展趨勢相符合,具有較好的應(yīng)用前景。GPS技術(shù)和防爆全站儀更適用于一些巷道較長、更大的貫通工程,更能體現(xiàn)其精度、占用時間以及綜合效益等方面的優(yōu)勢[5]。

        4 結(jié)論

        礦山巷道貫通測量在礦山建設(shè)中具有重要的地位,新技術(shù)和新方法對礦山巷道貫通測量具有很大的推動作用,本文詳細介紹了GPS技術(shù)和防爆全站儀與傳統(tǒng)測量方法具有高精度、高效率、錯誤率低、節(jié)約人員、勞動強度降低、影響生產(chǎn)少等優(yōu)點,GPS技術(shù)和防爆全站儀具有良好的應(yīng)用前景,經(jīng)濟價值和效率均較高。

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