胡南

鄭州工業(yè)技師學(xué)院 河南 鄭州 450000

在煤礦開采之前，需要進(jìn)行大量的測量工作。通過對(duì)礦區(qū)的調(diào)查結(jié)果，選擇了合適的礦區(qū)和井位。礦山測量的精度與礦山測量技術(shù)的發(fā)展密不可分。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的先進(jìn)測量技術(shù)應(yīng)用于煤礦測量中。與其他情況相比，礦山測量具有不同的特點(diǎn)。本文論述了礦山測量技術(shù)的特點(diǎn)，并淺析其在采礦中發(fā)揮的作用以及未來發(fā)展前景。

1 礦山測量新發(fā)展

礦山測量學(xué)學(xué)科的發(fā)展與但前社會(huì)的發(fā)展速度以及科技更新速度有著緊密的聯(lián)系，同時(shí)也反映了不同時(shí)代發(fā)展的特點(diǎn)和內(nèi)涵。而在如今的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，信息技術(shù)得到了長足的發(fā)展和不斷的實(shí)施，測量學(xué)科也隨之有了很大的變化。地理信息系統(tǒng)（GIS）、數(shù)字測量技術(shù)和全球定位系統(tǒng)（GPS）的創(chuàng)新與更新?lián)Q代推動(dòng)了測量領(lǐng)域的進(jìn)步。全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)廣泛在礦山變形監(jiān)測中的地面控制測量扥到了全方位的運(yùn)用。

最近的幾年的發(fā)展，遙感技術(shù)在礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境方面已經(jīng)成為了關(guān)鍵的使用方法。中荷合作的“中國北方煤田自嫩環(huán)境監(jiān)測”，是在礦業(yè)領(lǐng)域內(nèi)第一次首次通過遙感技術(shù)，對(duì)我國華北地區(qū)煤礦的布局情況和危害程度進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的控制。同時(shí)也想出來有關(guān)煤田火區(qū)的遙感探測手段與方案。這在煤炭防火方案、建筑設(shè)計(jì)、消防工程監(jiān)測等方面的均有所體現(xiàn)?！暗V產(chǎn)資源開發(fā)遠(yuǎn)程監(jiān)測”項(xiàng)目對(duì)試驗(yàn)區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)，從而產(chǎn)生的環(huán)境問題開展了深入的分析與探索，并順利解決獲得成功。我國礦產(chǎn)資源開發(fā)利用統(tǒng)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)已經(jīng)逐漸退出時(shí)代舞臺(tái)，新的一代逐步被遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測所代替。地理信息系統(tǒng)（GIS）通過相關(guān)專業(yè)人員的理論研究中，在曠野方面也得到了廣泛的運(yùn)用，其運(yùn)用的范圍面涉及寬泛，包括測量信息系統(tǒng)的開發(fā)、工作狀態(tài)監(jiān)測、調(diào)度指揮系統(tǒng)等方面。特別是進(jìn)入新時(shí)代后，時(shí)代科技迅猛發(fā)展，同時(shí)也促使信息技術(shù)得到了長足進(jìn)步。因此，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。它本身不僅是跨學(xué)科的交叉滲透，而且是一種有效的延伸[1]。

2 礦山測量技術(shù)

礦山測量是一個(gè)多學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域，包括地質(zhì)學(xué)、測量技術(shù)、采礦等研究領(lǐng)域。它能有效地測量地下礦體的動(dòng)態(tài)和圍巖的靜態(tài)特性，從而更準(zhǔn)確地描述測量區(qū)域的整體的具體狀況，在礦業(yè)的建設(shè)方面得到更好的管理與指揮。雖然在具體的工作中有一些不同，但在整個(gè)工作過程中都有很強(qiáng)的共性。

2.1 衛(wèi)星定位測量技術(shù)

全球定位系統(tǒng)（GPS）是通過“衛(wèi)星”方式傳送地面數(shù)據(jù)，再由測量的人員通過反饋信息和數(shù)據(jù)并結(jié)合工程實(shí)際情況得出測量結(jié)果。但在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)存在一些不足，主要是在礦山工程“井下測量”中。井下勘測對(duì)衛(wèi)星定位有一定的影響，地質(zhì)構(gòu)造和地貌的變化更為復(fù)雜。GPS定位技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)建筑物表面進(jìn)行精確定位和測量，但在井下工程測量中存在一定的局限性。因此，GPS定位技術(shù)可以應(yīng)用于井下開采引起的地面沉陷研究。近年來，以減少地面沉陷對(duì)農(nóng)田、水利、建筑等方面的影響為目的，以綠色理念為動(dòng)力，對(duì)礦區(qū)地面沉陷進(jìn)行了越來越多的研究。

2.2 GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)

基于GPS衛(wèi)星定位的GIS技術(shù)，以我國地形為核心，利用地質(zhì)構(gòu)造和地形變化分析模型，通過對(duì)GPS節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的分析，進(jìn)行統(tǒng)一測量。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)在礦山工程測量中具有代表性。礦山工程測量往往涉及地質(zhì)構(gòu)造的變化、地形的復(fù)雜等。在傳統(tǒng)的測量方法中，存在許多無法提取的信息數(shù)據(jù)等。因此，利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行地理調(diào)查，可以更科學(xué)合理地解決這一問題。在礦山工程測量應(yīng)用中，GIS在我國的測量精度有待提高。但地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)調(diào)查和地形變化方面仍具有明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，只有通過地質(zhì)鉆孔技術(shù)才能了解地下巷道開挖過程中的地質(zhì)構(gòu)造。開挖過程中圍巖的破壞也會(huì)影響地質(zhì)構(gòu)造的判斷。深基坑開挖時(shí)，開挖荷載大，易造成人員傷亡，安全系數(shù)低。因此，GIS技術(shù)可以將復(fù)雜地下地質(zhì)調(diào)查與傳統(tǒng)鉆井技術(shù)相結(jié)合，提高工作效率和精度。

2.3 數(shù)字測量技術(shù)

數(shù)字化測量技術(shù)是目前比較常見的測量技術(shù)，它的出現(xiàn)能夠?qū)σ酝止y量的缺點(diǎn)和不足進(jìn)行完善，使測量的結(jié)果更加精確。從總體性能來看，數(shù)字測量技術(shù)具有較高的可靠性。第一，數(shù)字測量技術(shù)可以準(zhǔn)確地測量采礦工程中的井下工程建設(shè)項(xiàng)目。第二，數(shù)字測量技術(shù)還可以對(duì)工程測量的信息進(jìn)行對(duì)比，從而得出更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，減少測量誤差。除此之外，數(shù)字測量技術(shù)還可以減少人力物力的投入力度，節(jié)約成本。因此，加強(qiáng)數(shù)字化測量技術(shù)在工程測量領(lǐng)域的應(yīng)用，提高地下地質(zhì)構(gòu)造測量的精度具有重要意義[2]。

3 礦山測量技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

3.1 戶外工作

大多數(shù)測量技術(shù)都用于采礦。由于惡劣的室外環(huán)境和不定的因素影響，在具體的活動(dòng)實(shí)施中可能會(huì)發(fā)生一些意外的影響，這些難以預(yù)料的因素可以說是進(jìn)行室外測量工作的一大趨勢(shì)。一旦礦井的地質(zhì)位置比較隱蔽，就很難找到。由于各種因素的影響，給測量帶來了很大的困難，在一定程度上降低了測量精度。此外，大多數(shù)礦上測量調(diào)查是在戶外或偏遠(yuǎn)山區(qū)進(jìn)行的，必須考慮到環(huán)境因素，以確保準(zhǔn)確的采礦作業(yè)。同時(shí)，要提高測量專業(yè)技能，保證測量的準(zhǔn)確性。

3.2 集體參與

由于采礦工程規(guī)模大，不能一人完成，需要更多的人參與，才能做好測量工作。但是，如果計(jì)量人員過多，很難做好人事管理工作。此外，所有測量人員的專業(yè)技能都應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。每個(gè)人都應(yīng)該參與其中，為自己的力量做出貢獻(xiàn)。從而有效地分析了測量數(shù)據(jù)和信息，保證了各測量信息的準(zhǔn)確性。

4 現(xiàn)代礦山測量技術(shù)的應(yīng)用

4.1 地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

在測量方面，有關(guān)人員利用GPS-RTK技術(shù)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)了解煤礦井下情況。GPS在客觀環(huán)境下才會(huì)存在快速靜態(tài)定位，其工作原理就是將 GPS接收機(jī)安插在各個(gè)用戶站上，在絕對(duì)靜止的狀態(tài)下讓接收機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和觀測，從而對(duì)用戶站的三維立體坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，直到出現(xiàn)的誤差在允許范圍內(nèi)，才算成功完成任務(wù)。如果接收機(jī)在流動(dòng)的狀態(tài)下對(duì)用戶站的三維立體坐標(biāo)進(jìn)行定位，接收機(jī)接受衛(wèi)星信號(hào)的頻率就要設(shè)置成間斷工作模式。

利用GPS技術(shù)可以獲得更準(zhǔn)確的地籍測量數(shù)據(jù)，不僅可以滿足有關(guān)部門的要求，而且可以保證測量人員順利完成任務(wù)。GPS技術(shù)的迅速發(fā)展也給測繪事業(yè)帶來了無限的發(fā)展。GPS技術(shù)的基本測量精度已達(dá)到一級(jí)控制網(wǎng)的精度水平。除了房地產(chǎn)測量外，它還促進(jìn)了測量控制的快速發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)RTK，必須保證建立基準(zhǔn)站的準(zhǔn)確性。當(dāng)建立參考站時(shí)，注意天空中沒有遮蔽物，位置是開放的，沒有無線電信號(hào)的干擾。轉(zhuǎn)換參數(shù)以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。做好數(shù)據(jù)傳輸和環(huán)境控制，確保測量精度。數(shù)字化測量和維護(hù)測量是兩種工作方式，在工作流程中沒有區(qū)別。根據(jù)國土資源局提供的GPS控制測量結(jié)果，提出了一種基于GPS密鑰網(wǎng)絡(luò)的非監(jiān)督加密網(wǎng)絡(luò)，以滿足加密標(biāo)準(zhǔn)。

RTK技術(shù)將被用于測量地球邊界點(diǎn)的每一寸，這可以實(shí)現(xiàn)精確厘米的所有物體在相關(guān)的位置。GPS直接接收GPS數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行處理，可以提供精確的地籍圖。在GPS衛(wèi)星信號(hào)接收不好的地區(qū)，必須通過全站儀、測距儀、雷達(dá)等專業(yè)測量儀器的分析或圖解法進(jìn)行更詳細(xì)的測量。經(jīng)緯儀等RTK技術(shù)還可以通過動(dòng)態(tài)檢測來測量土地利用程度。簡單的平板輔助測量儀是動(dòng)態(tài)檢測領(lǐng)域最傳統(tǒng)的方法。例如，可以使用距離交會(huì)法和指數(shù)坐標(biāo)法來檢測鋼尺，也可以使用測量板來補(bǔ)充面積變化較大的區(qū)域。這種方法不僅速度慢，而且效率低。利用RTK技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，不僅可以提高監(jiān)測的速度和精度，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土地的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

GPS參考點(diǎn)的持續(xù)工作需要衛(wèi)星導(dǎo)航和定位技術(shù)的支持，即使用一個(gè)或多個(gè)固定的GPS參考站來監(jiān)測一個(gè)給定的N年周期。根據(jù)需要，通過計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信設(shè)備和因特網(wǎng)技術(shù)，為每個(gè)參考站形成網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫，然后參考站向數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)參考站軟件進(jìn)行處理，再將GPS采集的各種數(shù)據(jù)和各種RTK校正數(shù)據(jù)自動(dòng)組合成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。發(fā)送給不同的用戶。傳統(tǒng)的大地控制網(wǎng)將被RTK技術(shù)所取代，可用于各種GPS測量。當(dāng)用戶進(jìn)行野外作業(yè)時(shí)，GPS接收機(jī)可以解決所有問題，并能實(shí)時(shí)、快速地進(jìn)行定位、定位。背景導(dǎo)航定位精度為米、分米、厘米或毫米。全天候、全自動(dòng)、實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型可覆蓋各個(gè)區(qū)域的導(dǎo)航、調(diào)度、自動(dòng)識(shí)別和綜合監(jiān)控功能，并可在短時(shí)間內(nèi)提供天氣預(yù)報(bào)、變形監(jiān)測等高精度服務(wù)。通過對(duì)參考定位技術(shù)的研究和應(yīng)用，可以有效地解決RTK有效測距、結(jié)果精度、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信等問題。

4.2 遙感技術(shù)的應(yīng)用分析

在傳統(tǒng)觀念的影響下，許多技術(shù)人員在煤礦測量過程中也采用了一系列以往的采礦方法，如人工下井等。隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，泥石流、地震等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，極大地阻礙了礦山勘探工作的發(fā)展，增加了礦山探礦難度與挑戰(zhàn)。因此，有關(guān)技術(shù)人員必須將遙感技術(shù)應(yīng)用于礦山測量中，主要從以下幾個(gè)方面著手：

首先，在礦山勘探的早期階段，有關(guān)人員需要對(duì)礦山周圍的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行探測，以確保選擇合適的采礦地點(diǎn)，并通過遙感跟蹤分析技術(shù)是保證礦山勘探質(zhì)量的重要手段。其次，在利用遙感技術(shù)進(jìn)行礦山調(diào)查時(shí)，需要有關(guān)人員對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)條件進(jìn)行早期分類，然后進(jìn)行礦山調(diào)查另外，為了保證擬建場地不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響，不破壞周圍的植被、地貌和河流，不影響地下水，保證煤礦開采。最后，利用遙感技術(shù)對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境地質(zhì)進(jìn)行探測，采集探測到的數(shù)據(jù)，形成地形圖在不同的尺度上，使專業(yè)技術(shù)人員能夠仔細(xì)分析地形圖，確定礦區(qū)和鉆孔位置，根據(jù)地形預(yù)測可能發(fā)生的各種地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)對(duì)策。

4.3 GPS技術(shù)的應(yīng)用分析

由于全球定位系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，綜合多學(xué)科知識(shí)，可以通過軟件將相關(guān)數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成圖像，然后進(jìn)行有針對(duì)性的分析。利用全球定位系統(tǒng)（GPS）采集礦山環(huán)境信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，建立相關(guān)模型，直觀地顯示礦山環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，為礦山環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

GPS在測量靜態(tài)定位被廣泛應(yīng)用于海洋測量，地籍權(quán)屬測量，航空測量，地球物理測量和監(jiān)視各類在這些應(yīng)用中，它主要用來制作各種等級(jí)的、不同用途的使用控制網(wǎng)絡(luò)。 GPS在建立控制網(wǎng)時(shí)具有以下特點(diǎn)：1、GPS的測量精度遠(yuǎn)高于一般的常規(guī)測量，難以獲得較高的定位精度利用傳統(tǒng)的測量方法對(duì)基本矢量進(jìn)行定位。2、靈活的選擇部位，即不依賴終端之間的通信，不需要設(shè)置測量標(biāo)志，降低了結(jié)構(gòu)運(yùn)行成本，大大降低了分布網(wǎng)絡(luò)的成本。3、全天候運(yùn)行。GPS可以在任何時(shí)間、任何氣候條件下進(jìn)行觀測，大大方便了測量工作，有助于及時(shí)、有效地完成控制網(wǎng)規(guī)劃。4、縮短服務(wù)期限。GPS監(jiān)控決定了控制網(wǎng)的總體水平。注意每個(gè)車站的時(shí)間通常是一到兩個(gè)小時(shí)。采用快速靜態(tài)定位的方法?？刂茣r(shí)間短，工程控制和數(shù)據(jù)處理是一個(gè)高度自動(dòng)化的過程。

除此之外，還可以加強(qiáng)礦山測量技術(shù)管理。現(xiàn)代測量技術(shù)是礦山測量的支撐。礦山勘測前，勘測人員應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的勘測設(shè)計(jì)，以便根據(jù)礦山需要制定更合理的勘測方案。此外，礦山勘測前必須做好勘測準(zhǔn)備，及早確定勘測點(diǎn)。在實(shí)際的礦山測量過程中，必須控制測量點(diǎn)之間的距離，及時(shí)保存測量過程中的各種數(shù)據(jù)信息。只有這樣，才能有效地避免礦山測量過程中的數(shù)據(jù)丟失。同時(shí)，礦山勘測不能由一個(gè)人完成，所以我們需要彼此合作。在當(dāng)前，我國大多數(shù)礦山單位仍有許多高素質(zhì)的測量人員的缺口。因此，在今后的發(fā)展過程中，礦山企業(yè)必須培養(yǎng)更多的綜合性高新人才，來促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

5 現(xiàn)代測量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

近年來，現(xiàn)代礦山測量技術(shù)在我國礦山測量中得到了廣泛應(yīng)用，我國現(xiàn)代測量技術(shù)也比較先進(jìn)，但仍有發(fā)展空間。以下分析了礦山測量技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

5.1 礦山測量技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛

目前，測量技術(shù)在礦山中的應(yīng)用還十分有限。礦山測量主要是對(duì)礦山地形、資源儲(chǔ)量進(jìn)行測量，并對(duì)礦山開采過程中的鉆孔、采礦方法提出建議。在今后的發(fā)展過程中，礦山測量技術(shù)也可用于土地復(fù)墾和環(huán)境監(jiān)測。礦山調(diào)查數(shù)據(jù)可以為礦山復(fù)墾提供評(píng)價(jià)指標(biāo)，促進(jìn)我國礦業(yè)向綠化方向發(fā)展，減少采礦對(duì)環(huán)境的破壞。

5.2 無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

如今，我國還有許多測量儀器需要通過人員手動(dòng)進(jìn)行，礦山測量自動(dòng)化還需要進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)展。在未來的發(fā)展中，無人機(jī)技術(shù)在采礦測量中會(huì)得到推廣運(yùn)用，從而降低礦山測量的投入成本，降低測量領(lǐng)域的勞動(dòng)消耗[3]。另外，無人機(jī)可以完成小面積測量，提高了礦山測量速度。只有這樣，才能推動(dòng)我國礦山測量技術(shù)向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

5.3 建立調(diào)查數(shù)據(jù)庫

現(xiàn)代測量技術(shù)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)測量數(shù)據(jù)的分析和處理，但目前我國礦山測量數(shù)據(jù)庫尚未建立。只有通過數(shù)據(jù)庫的及時(shí)采集，挖掘單位各部門才能提高挖掘過程中的內(nèi)部通信效率，有效地解決挖掘過程中的信息不對(duì)稱問題，協(xié)助采礦單位做出正確的決策。這就要求礦山單位在今后的發(fā)展過程中，要進(jìn)一步培養(yǎng)復(fù)合型的礦山測量人才，以順應(yīng)現(xiàn)代趨勢(shì)，提高現(xiàn)代測量技術(shù)的應(yīng)用效率。

如今，隨著我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷上漲，對(duì)于設(shè)備的升級(jí)與完善提供了有利的支持，隨之也對(duì)礦山的開采速度有了積極的影響。例如，使這些先進(jìn)設(shè)備在礦山開采工作中得到有效運(yùn)用，加快測繪工作的發(fā)展，提高測量數(shù)據(jù)和信息的準(zhǔn)確性，準(zhǔn)備完整的數(shù)據(jù)信息。在一定程度上，可以有效地減輕員工的工作量和問題，為員工提供更好的工作環(huán)境和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在礦山測繪技術(shù)發(fā)展中，借助現(xiàn)代化的礦山測量技術(shù)，使采礦建設(shè)工作得到快速發(fā)展，加快各種數(shù)據(jù)信息的分析和收集，從而促進(jìn)礦山工作的順利完成[4]。

6 總結(jié)

綜上所述，隨著現(xiàn)代科技的快速進(jìn)步，礦山的測量工作也在緊跟時(shí)代的腳步，向著現(xiàn)代技術(shù)化發(fā)展。在完善和發(fā)展有關(guān)的測量技術(shù)的同時(shí)，相關(guān)的測量人員也需要加深自身的專業(yè)素養(yǎng)與深厚的知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)相關(guān)的測量設(shè)備也要有足夠的了解。此外，也要正確使用采礦技術(shù)和高新技術(shù)設(shè)備，做好技術(shù)創(chuàng)新措施，使其不斷得到改進(jìn)和發(fā)展，更好地應(yīng)用于采礦過程中，以適應(yīng)采礦需求的多樣化，提高礦業(yè)質(zhì)量，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。