朱國(guó)梁

（江西鐵山垅鎢業(yè)有限公司，江西 贛州 342307）

在互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)儀器的配合作用下，測(cè)量工藝發(fā)揮出了更大的作用，可以有效提高工作人員的工作效率與工作質(zhì)量。測(cè)繪新技術(shù)加快了傳統(tǒng)測(cè)量工藝的改革腳步，推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)發(fā)展。礦山測(cè)量工作的專業(yè)性較強(qiáng)，屬于有色金屬開采領(lǐng)域，運(yùn)用新技術(shù)可以降低測(cè)量難度，推動(dòng)采礦行業(yè)發(fā)展。

1 礦山概述分析

上坪礦區(qū)是鐵山垅鎢業(yè)主要的生產(chǎn)礦區(qū)之一，具有以黑鎢為主的石英脈及溫?zé)嵋毫严短畛涞膬?nèi)外接觸區(qū)域，屬于細(xì)脈帶低品位礦床。

在2002年，鐵山垅鎢業(yè)恢復(fù)正常生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)入正規(guī)生產(chǎn)行業(yè)，擁有幾十年的開采歷史。礦區(qū)處于間斷性生產(chǎn)間斷性階段，各個(gè)時(shí)期的組織形式不同，在開采設(shè)計(jì)及施工組織管理方面缺乏系統(tǒng)性組織管理工作，開采規(guī)范性有待提高。上坪區(qū)采用巷道式生產(chǎn)模式，見(jiàn)礦采礦均采用簡(jiǎn)單的手采手選形式，生產(chǎn)技術(shù)較為落后，開采效率較低，采空區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，處理效率較低。復(fù)工生產(chǎn)之后，采礦區(qū)內(nèi)部巷道坍塌嚴(yán)重，內(nèi)部雜亂無(wú)序，施工人員難以進(jìn)入采空區(qū)域內(nèi)部，組織生產(chǎn)過(guò)程較為困難。礦帶內(nèi)部可能存在著斷層及發(fā)育狀況，礦區(qū)地質(zhì)狀況十分特殊，采礦區(qū)活動(dòng)十分明顯，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的安全威脅。為了提高生產(chǎn)過(guò)程的安全性，設(shè)立了關(guān)于上坪區(qū)采礦方式的課題，以提高研究工作的系統(tǒng)性，豐富研究手段與研究方案。

2 上坪區(qū)課題研究?jī)?nèi)容及工程地質(zhì)巖組劃分特征

2.1 主要研究?jī)?nèi)容

首先，需要確定現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方案，勘查井下及地表工作情況，查閱相關(guān)資料，采用走訪的方式完成調(diào)查任務(wù)，了解礦區(qū)內(nèi)部地質(zhì)狀況、構(gòu)造狀態(tài)及開采情況，提高開采效率。

其次，需要運(yùn)用相應(yīng)研究手段調(diào)查礦區(qū)巖體工程地質(zhì)力學(xué)特征及穩(wěn)定性能，了解水文地質(zhì)狀況及其特點(diǎn)。

再次，需要調(diào)查礦區(qū)巖石物理力學(xué)性能，調(diào)查巖石的抗拉強(qiáng)度及彈性模量，綜合分析其物理力學(xué)參數(shù)信息。

另外，可以根據(jù)上坪礦區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)選擇代表性觀測(cè)點(diǎn)，觀察巖體變形情況，運(yùn)用全站儀、光應(yīng)力計(jì)等探測(cè)地壓狀況。

最后，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬過(guò)程了解優(yōu)化參數(shù)信息及應(yīng)力變化規(guī)律，為相關(guān)研究提供重要依據(jù)，了解采礦區(qū)地壓活動(dòng)特點(diǎn)及危害狀況，排除安全隱患，提高礦區(qū)開采的安全性。

2.2 礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)面類型、分類與特征

結(jié)構(gòu)面是指巖體在地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生的構(gòu)造遺跡，導(dǎo)致原本巖石層面順延某固定方向擴(kuò)張、延伸，巖體厚度降低，形成兩維面地質(zhì)界面。礦區(qū)結(jié)構(gòu)面主要由構(gòu)造結(jié)構(gòu)面組成，其中又分為斷層節(jié)理與層間錯(cuò)動(dòng)面，而形成此類結(jié)構(gòu)面的成因可大致分為四類。結(jié)構(gòu)面的成因與性質(zhì)不同，因此可判斷巖體受到的構(gòu)造應(yīng)力不同，使得地質(zhì)界面具有明顯可觀測(cè)的差異。結(jié)構(gòu)面的分級(jí)是根據(jù)結(jié)構(gòu)面向外擴(kuò)張的長(zhǎng)、寬進(jìn)行分類，長(zhǎng)度代表結(jié)構(gòu)面的延展與連貫，寬度代表結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)張范圍，根據(jù)結(jié)構(gòu)面的分級(jí)對(duì)本文所研究的上平礦區(qū)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行分類，如表1所示。

表1 結(jié)構(gòu)面原則分級(jí)表

礦區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)根據(jù)上坪礦區(qū)巖石組成、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件和礦產(chǎn)資源的分布，并分析地殼運(yùn)動(dòng)對(duì)礦區(qū)產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力的變化，結(jié)合工程開采區(qū)域的地質(zhì)條件、開采進(jìn)度等將該礦區(qū)的巖體劃分為四個(gè)巖組區(qū)：即Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)，如表2所示，各工程地質(zhì)巖組區(qū)的主要特征與區(qū)別見(jiàn)表3。

表2 礦區(qū)工程地質(zhì)巖組分區(qū)表

表3 各工程地質(zhì)巖組區(qū)的主要特征與區(qū)別

3 測(cè)繪新技術(shù)應(yīng)用特征及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

3.1 測(cè)繪新技術(shù)使用特征分析

測(cè)繪新技術(shù)體系化程度逐漸提高，能夠有效測(cè)算出礦山之間對(duì)應(yīng)的距離、角度及誤差等相關(guān)因素，集中分析溫度、壓強(qiáng)等信息，判斷可能對(duì)測(cè)繪過(guò)程產(chǎn)生影響的因素，減輕測(cè)繪任務(wù)工作量。傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)需要設(shè)置多個(gè)測(cè)繪點(diǎn)，運(yùn)用輔助儀器完成測(cè)繪任務(wù)，使用人工操作的方式獲得測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)繪新技術(shù)的靈活性較高，可以綜合使用遙感技術(shù)、定位技術(shù)等新型技術(shù)，簡(jiǎn)化測(cè)繪操作過(guò)程，縮短測(cè)繪工作時(shí)間，擴(kuò)大測(cè)繪新技術(shù)的使用范圍。

3.2 測(cè)繪新技術(shù)使用優(yōu)勢(shì)分析

測(cè)繪新技術(shù)可以將計(jì)算機(jī)技術(shù)融入到實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，減少測(cè)繪工作產(chǎn)生的誤差。傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量精確度較低，覆蓋范圍較小，在側(cè)臉斜坡時(shí)需要人工力量監(jiān)控，分析測(cè)繪誤差，運(yùn)用多次讀數(shù)的方式降低誤差水平。測(cè)繪新技術(shù)無(wú)需人工操作讀數(shù)，可以集中控制測(cè)繪工作中產(chǎn)生的偶然誤差，提高測(cè)繪過(guò)程的精確程度。

測(cè)繪新技術(shù)需要使用各種電子應(yīng)用設(shè)備，應(yīng)用功能十分強(qiáng)大，計(jì)算過(guò)程的連續(xù)性較強(qiáng)，可以自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)集中計(jì)算信息，簡(jiǎn)化人工操作步驟。例如，在測(cè)量礦山斜坡高程時(shí)，測(cè)繪設(shè)備可以自動(dòng)轉(zhuǎn)入角度計(jì)算過(guò)程中，集中控制測(cè)繪環(huán)境的氣壓、溫度等多種信息，獲得測(cè)繪數(shù)據(jù)集，自動(dòng)獲取區(qū)域內(nèi)部的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，合理計(jì)算各項(xiàng)數(shù)值。此外，為了降低分析過(guò)程難度，可以將數(shù)據(jù)信息繪制成二維平面圖形，運(yùn)用可視化圖形方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)信息，集中呈現(xiàn)出礦山周圍的多角度測(cè)繪信息。技術(shù)管理部門需要根據(jù)實(shí)際情況制定出規(guī)范化的分析報(bào)告手冊(cè)，為設(shè)計(jì)部門正常工作提供更多優(yōu)秀的基礎(chǔ)性材料。

4 測(cè)繪新技術(shù)在礦山測(cè)量過(guò)程中的應(yīng)用分析

4.1 空間信息技術(shù)的應(yīng)用分析

空間信息技術(shù)是GPS技術(shù)、RS技術(shù)及GIS技術(shù)的組合，可以提高礦山測(cè)量整體質(zhì)量水平。空間信息技術(shù)是測(cè)繪新技術(shù)的重要代表，應(yīng)用范圍十分廣闊，在國(guó)土資源調(diào)查、地籍測(cè)繪控制測(cè)量及工程測(cè)量過(guò)程中具有極高的應(yīng)用價(jià)值。空間信息技術(shù)的綜合性能較強(qiáng)，具有多種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以搜集礦山相關(guān)信息，經(jīng)過(guò)處理與分析之后加以應(yīng)用。其中，GPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全天候測(cè)量與監(jiān)測(cè)礦山作業(yè)狀態(tài)的目標(biāo)，使用靈活性較強(qiáng)，具備交通導(dǎo)航、環(huán)境監(jiān)測(cè)與工程測(cè)量等多種功能，對(duì)于測(cè)量環(huán)境的要求不高，可以測(cè)量礦山的任意位置，定位各個(gè)測(cè)量位置，提高數(shù)據(jù)操作處理過(guò)程的精確程度。使用GIS技術(shù)可以全面分析處理礦山相關(guān)數(shù)據(jù)信息，提高數(shù)據(jù)處理效率與精確程度。綜合使用GIS技術(shù)與GPS技術(shù)可以全方位監(jiān)測(cè)礦山的安全性問(wèn)題，掌握礦山巖石的實(shí)際分布狀況與地質(zhì)特征，動(dòng)態(tài)監(jiān)控礦山數(shù)據(jù)信息。RS技術(shù)搜集數(shù)據(jù)信息的覆蓋面較廣，可以提高測(cè)量數(shù)據(jù)的整體性。使用空間信息技術(shù)可以將測(cè)量數(shù)據(jù)信息有效整合起來(lái)，準(zhǔn)確定位空間位置，提高信息處理過(guò)程的有效性與針對(duì)性，明確礦山測(cè)量的基本要求與目標(biāo)。

4.2 全站儀的應(yīng)用分析

全站儀是將光學(xué)技術(shù)與電學(xué)技術(shù)集為一體的新型測(cè)繪設(shè)備，在礦山測(cè)量過(guò)程中具有較高的實(shí)用價(jià)值，可以運(yùn)用光學(xué)掃描u盤自動(dòng)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并將其顯示出來(lái)，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)操作過(guò)程，保障數(shù)據(jù)操作的準(zhǔn)確性與可靠性。全站儀具有較多內(nèi)部測(cè)量軟件，可以簡(jiǎn)化測(cè)量程序，提高測(cè)量工作的精確度與工作效率。

在測(cè)量之前，需要安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備，測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平角、垂直角、高度差及距離大小，精準(zhǔn)掌握各個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用數(shù)字化形式展現(xiàn)出測(cè)量結(jié)果，利用內(nèi)部軟件分析并處理獲得的信息，借助計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。全站儀的操作過(guò)程較為簡(jiǎn)單，可以應(yīng)用于復(fù)雜程度較高的環(huán)境中，整體性能相對(duì)穩(wěn)定，可以針對(duì)礦山建立數(shù)據(jù)搜集與傳輸體系，提高數(shù)據(jù)處理效率，測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)與空間點(diǎn)，提高測(cè)量精確程度。此外，全站儀在測(cè)量礦區(qū)地面及地形特點(diǎn)時(shí)具有較好優(yōu)勢(shì)，可以測(cè)量露天或井下煤礦的多種資料與信息，為開采任務(wù)順利完成提供了可靠支撐。

4.3 慣性測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用分析

慣性測(cè)量技術(shù)可以有效勘測(cè)礦山周圍的地貌及環(huán)境也正，可操作性、獨(dú)立自主性及方便快捷性均較強(qiáng)，為礦山測(cè)量技術(shù)的發(fā)展做出了極大的貢獻(xiàn)。礦山內(nèi)部結(jié)構(gòu)差別較大，需要與全站儀技術(shù)及3S技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用，提高測(cè)量效率。慣性測(cè)量技術(shù)主要應(yīng)用于三軸地磁解耦與陀螺儀的加速運(yùn)算過(guò)程中。外界環(huán)境可能會(huì)對(duì)測(cè)量過(guò)程產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致測(cè)量誤差較大，可以運(yùn)用陀螺儀提高系統(tǒng)側(cè)護(hù)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與精確性，提高測(cè)繪工作質(zhì)量與效率。

4.4 三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用分析

三維激光掃描技術(shù)將各種光學(xué)技術(shù)作為重要基礎(chǔ)，在三維立體密度圖形上展示出實(shí)際測(cè)量目標(biāo)，可以提高單點(diǎn)測(cè)量模式的精確度，完成非接觸式測(cè)量任務(wù)，運(yùn)用三維立體圖形的方式展現(xiàn)出測(cè)繪區(qū)域，集中控制測(cè)繪活動(dòng)區(qū)域，提高測(cè)繪效率與安全系數(shù)。三維激光掃描技術(shù)可以提高測(cè)量工作的三維立體化程度，獲得關(guān)于礦山的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)后期處理過(guò)程得到DEM數(shù)據(jù)信息，提高觀測(cè)過(guò)程的直觀化程度，制定出完善的測(cè)繪數(shù)據(jù)報(bào)告。實(shí)踐表明，三維激光掃描儀可以針對(duì)礦山沉陷區(qū)域建立模型，可以針對(duì)礦山高度、角度及巖石表面延伸方式的差異選擇合適測(cè)量方案，降低礦山開采的風(fēng)險(xiǎn)，充分發(fā)揮出輔助驚嚇開采的作用。工作人還可以將各類先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備有機(jī)整合起來(lái)，綜合測(cè)量巷道的寬度、深度等信息，集中測(cè)量礦山的腰線長(zhǎng)度，判斷變形概率，通過(guò)測(cè)量控制過(guò)程獲得數(shù)據(jù)分析報(bào)告，提高礦山開采實(shí)際效率。

4.5 懸掛羅盤的應(yīng)用分析

懸掛羅盤可以完成地勢(shì)區(qū)域狹小及復(fù)雜的礦山測(cè)量工作。羅盤的體積較小，靈活性較高，操作方式簡(jiǎn)單，測(cè)量過(guò)程不易受到空間限制，在當(dāng)前礦山測(cè)量系統(tǒng)中具有極高的實(shí)用價(jià)值。為了提高測(cè)量精確程度，需要嚴(yán)格按照以下步驟完成操作任務(wù)。第一，需要測(cè)量并記錄礦山基本數(shù)據(jù)信息，將懸掛羅盤與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，測(cè)量礦山的傾斜角度與傾斜長(zhǎng)度，計(jì)算方位角信息，確定礦山的高度差及坐標(biāo)點(diǎn)信息。第二，需要統(tǒng)一轉(zhuǎn)變懸掛羅盤的坐標(biāo)信息，用平面坐標(biāo)方式表示位置信息。第三，需要深入研究計(jì)算原理，計(jì)算礦山的初始方位角，保證數(shù)據(jù)參數(shù)的統(tǒng)一性，降低錯(cuò)誤發(fā)生概率，提高最終測(cè)量結(jié)果的精確性。

4.6 無(wú)人機(jī)技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用分析

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于攝影、建筑工程等多種行業(yè)。在礦山測(cè)量過(guò)程中，無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)揮著重要作用。

通過(guò)將紅外線掃描技術(shù)、地磁儀測(cè)量技術(shù)等分辨率較高的設(shè)備結(jié)合起來(lái)，在遙感技術(shù)的綜合作用下可以拍攝并記錄測(cè)繪區(qū)域工作信息，將測(cè)繪資料上傳到計(jì)算機(jī)平臺(tái)中，可以簡(jiǎn)化后續(xù)數(shù)據(jù)操作與處理過(guò)程，提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性與可靠性。

無(wú)人機(jī)技術(shù)可以完成數(shù)據(jù)預(yù)處理與數(shù)據(jù)加密任務(wù)，實(shí)際應(yīng)用成本較低，數(shù)據(jù)精確度及靈敏性較高，在惡劣環(huán)境測(cè)量過(guò)程中應(yīng)用價(jià)值較高。

5 提高礦山測(cè)量水平的有效方案分析

為了提高礦山測(cè)量效率，需要改進(jìn)相關(guān)測(cè)量方案，積極應(yīng)用測(cè)繪新技術(shù)，提高礦山測(cè)量的精確程度。首先，需要做好對(duì)礦山測(cè)量工作人員的培訓(xùn)工作，不斷提升其專業(yè)技術(shù)水平與綜合能力，使其能夠有效應(yīng)用各類新技術(shù)，提高作業(yè)過(guò)程的規(guī)范性及有效性。其次，需要重點(diǎn)檢查監(jiān)測(cè)點(diǎn)，按照測(cè)量要求完成測(cè)量任務(wù)，重復(fù)檢查測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)作業(yè)過(guò)程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提高測(cè)量結(jié)果的精確性。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，測(cè)繪新技術(shù)可以提高測(cè)繪結(jié)果的精確性與準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)字化轉(zhuǎn)變目標(biāo)，提高特殊地形環(huán)境的測(cè)量效率，減少礦山測(cè)量成本投入情況，提高礦山測(cè)量工作質(zhì)量，有效降低各類安全事故發(fā)生的概率。