王煥允

（河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊，河北 邢臺 054000）

0 引言

隨著煤礦工程不斷發(fā)展測量工作中測繪新技術(shù)越來越多，這在一定程度上有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測繪技術(shù)方面的弊端，能夠確保測量結(jié)果的精度，因此，需結(jié)合煤礦工程測量工作具體情況和需要選用適合的測繪新技術(shù)，如RS 技術(shù)、PS 技術(shù)、GPS 技術(shù)、全站儀技術(shù)等，充分發(fā)揮出測繪新技術(shù)的最大應(yīng)用價值。

1 煤礦工程測量情況

煤礦工程生產(chǎn)的過程測量工作為重點(diǎn)部分，主要需構(gòu)建近井點(diǎn)高程基點(diǎn)及井口高程基點(diǎn)，實(shí)行聯(lián)系測量工作、貫通測量和日常測量工作等。

（1）近井點(diǎn)平面基點(diǎn)、高程基點(diǎn)均為構(gòu)建在煤礦井口四周平面及高程控制點(diǎn)，可為煤礦井口四周地面施工測量提供數(shù)據(jù)參照，直接關(guān)系到地面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)引測井下部分，要求在煤礦地面控制測量期間構(gòu)建，置于煤礦地面主控制網(wǎng)中按主控制網(wǎng)測量要求進(jìn)行規(guī)范測量。

（2）對地面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)實(shí)行聯(lián)系測量，考慮到井下巷道及采區(qū)作業(yè)的進(jìn)度，將井下控制點(diǎn)延伸到井下所有部位為煤礦生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。

（3）貫通測量作為煤礦測量工作中比較復(fù)雜的項(xiàng)目，要求聯(lián)系具體應(yīng)用控制測量成果或是構(gòu)建新的控制測量系統(tǒng)處理，因估算精度要求比較高所以應(yīng)做好所有準(zhǔn)備工作后進(jìn)行貫通測量作業(yè)[1]。

（4）日常測量涉及煤礦生產(chǎn)作業(yè)測量中巷道測量、腰線測量、采區(qū)測量等方面工作。煤礦測量工作為確保作業(yè)的安全、工作人員人身安全及財產(chǎn)安全，應(yīng)結(jié)合煤礦地面主控制網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精確測量，為做好井下巷道施工、其他位置施工，特殊測量的項(xiàng)目施工要求使用原測量控制結(jié)果構(gòu)建新的測量系統(tǒng)，實(shí)行貫通測量精度估算及巷道和采區(qū)日常測量。因煤礦測量工作量非常大、測量內(nèi)容復(fù)雜，故此應(yīng)該認(rèn)真實(shí)行煤礦測量工作，合理使用現(xiàn)代測繪新技術(shù)處理。比方說：激光測距儀測繪技術(shù)、GPS 測繪技術(shù)、遙感技術(shù)、GIS 測繪技術(shù)等處理。

2 煤礦工程測量中測繪新技術(shù)的應(yīng)用重要性

通過研究發(fā)現(xiàn)測量工作中采用測繪新技術(shù)存在較多優(yōu)勢，主要優(yōu)勢包括：①測繪精度高方面優(yōu)勢。和以往測繪技術(shù)比較采用測繪新技術(shù)在計算、讀數(shù)、繪圖等方面均存在明顯優(yōu)勢，可借助計算機(jī)的作用完成各項(xiàng)工作，保證測繪結(jié)果的精度及測繪工作的整體效率。②圖像數(shù)字化方面優(yōu)勢。在實(shí)際應(yīng)用測繪新技術(shù)的時候涉及較多專業(yè)繪圖軟件，所以會使用到硬盤設(shè)備儲存圖像，如此一來數(shù)據(jù)攜帶和保存更加便捷，能很好的提取圖像并修改測量數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用下可以實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч鸞2]。③自動化水平高方面優(yōu)勢。應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時不需投入大量的人力資源和物力資源，測繪新技術(shù)與傳統(tǒng)測繪技術(shù)比較，前者在較短的時間就可以完成大量監(jiān)測工作，而且能夠有效利用先進(jìn)的儀器設(shè)備完成測量，測量時間、自動計算、自動制圖等效果均得以有效保證。

3 煤礦工程測量中測繪新技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 激光測距儀測繪技術(shù)的應(yīng)用

煤礦開采期間掘進(jìn)巷道工作量非常大，同時要確保巷道作業(yè)的精度-巷道傾角，一般來講巷道長度較長要求有一定傾角，以此防止于局部區(qū)域出現(xiàn)低洼區(qū)對正常排水構(gòu)成不良的影響，如果巷道作業(yè)傾角偏離過大容易造成部分巷道空間層位相差非常大的現(xiàn)象，以往執(zhí)行該項(xiàng)工作的時候，采取的為掛設(shè)標(biāo)線方法處理，標(biāo)線為移動的狀態(tài)產(chǎn)生誤差的可能性較大，為保證巷道掘進(jìn)作業(yè)精度、滿足實(shí)際要求，建議在井下巷道掘進(jìn)時合理運(yùn)用激光測距儀，將其固定在適合的區(qū)域保持不動的狀態(tài)后，聯(lián)系激光信號標(biāo)定位置作業(yè)，以此滿足巷道斷面尺寸要求、巷道斷面水平度要求，同時降低校正測量的工作量[3]。

3.2 GPS 測繪技術(shù)應(yīng)用

煤礦開采階段對礦區(qū)地理坐標(biāo)實(shí)行準(zhǔn)確標(biāo)定處理極其必要，將煤礦采掘平面圖標(biāo)注在具體經(jīng)緯坐標(biāo)，然后對采掘工作面地理坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，從而提高生產(chǎn)作業(yè)的安全性。在這個過程如果發(fā)生地理坐標(biāo)偏差問題必然會造成工程返工，直接威脅到工程開采作業(yè)的整體效率；或工作面地理坐標(biāo)定位精準(zhǔn)度存在問題，易于發(fā)生越界開采現(xiàn)象引發(fā)煤礦地質(zhì)災(zāi)害，如透水問題、瓦斯泄漏問題、建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p害問題等，由此可見做好測量礦區(qū)地理坐標(biāo)定位工作非常關(guān)鍵，在實(shí)際測量時可選擇GPS 技術(shù)處理，因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)應(yīng)用便捷且測量精度高，可通過GPS 測量數(shù)據(jù)建立礦區(qū)四周控制網(wǎng)。另外，應(yīng)用GPS 測繪技術(shù)進(jìn)行煤礦工程測量工作能保證煤礦生產(chǎn)的效率、安全性，加強(qiáng)煤礦企業(yè)在競爭激烈市場中的競爭力[4]。

3.3 遙感技術(shù)應(yīng)用

（1）礦煤開采所致環(huán)境污染問題作為社會共同關(guān)注的問題，要求煤礦企業(yè)方面提高對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的重視，重點(diǎn)對地表河流面積變化、地表植被變化、礦山開采沉陷區(qū)測量，礦區(qū)面積非常大導(dǎo)致該區(qū)域生態(tài)監(jiān)測工作的難度加大。隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展航空攝影技術(shù)在礦區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用，各個時間點(diǎn)拍攝礦區(qū)圖像比較發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)生一定變化，這個過程使用圖像處理技術(shù)處理能結(jié)合具體需要控制拍攝圖像的大小，實(shí)行高精度監(jiān)測的時候拍攝礦區(qū)圖像尺寸設(shè)置的大一點(diǎn)、其他部分圖像尺寸可以設(shè)置小一點(diǎn)。礦山生態(tài)監(jiān)測時對開采沉陷區(qū)變化監(jiān)測應(yīng)確保數(shù)據(jù)結(jié)果的精度，使用水準(zhǔn)儀/RTK 技術(shù)測量地表沉陷情況，測量精度高但測量數(shù)據(jù)受到一定限制、測量工作花費(fèi)的時間也會比較長，無法達(dá)到大規(guī)模測量的目的。因此，煤礦工程方面可以通過InSAR 技術(shù)對煤礦地表進(jìn)行沉陷測量，從而切實(shí)提升該項(xiàng)測量工作的效率[5]。

（2）PS 技術(shù)可接收高空地表發(fā)出的電磁波信息，作為遙感技術(shù)之一能對監(jiān)測對象掃描、監(jiān)測對象攝像，通過網(wǎng)絡(luò)化方式獲取數(shù)據(jù)信息并及時傳輸信息，對測量對象遠(yuǎn)程識別及控制的效果均較好。該項(xiàng)技術(shù)可發(fā)揮出現(xiàn)代技術(shù)的作用，因此在較多領(lǐng)域中得到了很好的應(yīng)用，煤礦測量中需對煤礦區(qū)和煤礦區(qū)四周地表有無沉降進(jìn)行測量，對于存在沉降問題還可以監(jiān)測沉降的范圍和嚴(yán)重程度。與此同時，PS 測繪技術(shù)能對煤礦區(qū)地下水位變化加以監(jiān)測，利于準(zhǔn)確掌握礦區(qū)地下狀況及監(jiān)測礦區(qū)的環(huán)境，使得采礦區(qū)安全問題得到保證。另外，還能夠?qū)γ旱V區(qū)熱輻射監(jiān)測、露天礦邊是否穩(wěn)定監(jiān)測，有助于為礦區(qū)管理人員進(jìn)行煤礦區(qū)安全監(jiān)測工作提供良好的支持[6]。

（3）RS 技術(shù)即為遙感技術(shù)，為外層空間/高空接收地球表層不同類型地理電磁波信息的技術(shù)手段，經(jīng)對信息掃描、信息攝影、信息傳輸、信息處理等，對地表所有現(xiàn)象、地表物體距離識別，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢較多，主要體現(xiàn)在定位精準(zhǔn)、自動化水平高、全天候監(jiān)測、應(yīng)用靈活等多個方面。RS 技術(shù)在煤礦測繪工作中應(yīng)用不易受到地點(diǎn)因素、時間因素影響即可完成測量，不僅如此RS 技術(shù)的應(yīng)用慣性導(dǎo)航特點(diǎn)顯著，便于對不同類型數(shù)據(jù)測量并且和GPS 技術(shù)聯(lián)系起來可形成完整的定位系統(tǒng)，保證煤礦測量定位的準(zhǔn)確性、煤礦測量導(dǎo)航的準(zhǔn)確性，在控制點(diǎn)監(jiān)測及管道移位監(jiān)測，亦或是地面表層監(jiān)測中應(yīng)用均可能夠獲得理想的效果。

3.4 GIS 測繪技術(shù)應(yīng)用

為嚴(yán)格控制信息流情況獲得雙向傳遞的效果，可采用信息系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息、儲存數(shù)據(jù)信息、加工并處理數(shù)據(jù)信息等，及時回復(fù)用戶提出的相關(guān)問題。值得一提的是信息系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)管理功能、數(shù)據(jù)分析功能、數(shù)據(jù)表達(dá)功能，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用便于正確梳理輸入屬性和可預(yù)測屬性的關(guān)系，平滑、連續(xù)的關(guān)系，然而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的時間比較長，所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即為經(jīng)大量神經(jīng)元互聯(lián)形成的網(wǎng)絡(luò)能模擬人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性較強(qiáng)能形成并行互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，組織管理利于模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)及時做出物體真實(shí)交換反應(yīng)。地理信息系統(tǒng)理論、技術(shù)方法，為礦區(qū)多層空間、資源、環(huán)境等四維時空，進(jìn)行信息存儲、處理，以及分析和評價的基礎(chǔ)，使用地理信息系統(tǒng)軟件加以控制在減小運(yùn)行過程中風(fēng)險方面的優(yōu)勢突出。軟件設(shè)計與計算機(jī)軟件設(shè)計實(shí)行比較，存在較多相同之處但同樣有著一定的區(qū)別。例如，時效性和可靠性方面的差異較大，在軟件和硬件調(diào)試的過程中軟件于單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，此時控制硬件正常工作，以測試硬件設(shè)計和軟件設(shè)計為主設(shè)定設(shè)計目標(biāo)即可。

3.5 慣性測量系統(tǒng)應(yīng)用

慣性系統(tǒng)也可以叫作ISS，慣性測量系統(tǒng)與GPS 全球定位系統(tǒng)比較存在較大差異性，前者自動化水平較高且對自然環(huán)境不會造成較大的影響，能很好的適應(yīng)不同的環(huán)境完成煤礦測繪工作，但該項(xiàng)測繪新技術(shù)的應(yīng)用容易受到GPS 信號的限制。值得一提的是慣性測量系統(tǒng)可實(shí)時測繪煤礦工作，測量原理為慣性導(dǎo)航原理便于在相同時間對經(jīng)度測量、緯度測量、重力感應(yīng)測量等，具有較高的應(yīng)用價值。

3.6 三維激光掃描儀測繪技術(shù)應(yīng)用

這一測繪技術(shù)的專業(yè)水平非常高主要體現(xiàn)在運(yùn)轉(zhuǎn)速度快、工作效率高等方面，利于及時處理數(shù)據(jù)運(yùn)輸中存在的信號問題，利用最短的時間構(gòu)建數(shù)據(jù)界面，而且三維激光掃描儀測繪技術(shù)融合了GPS 技術(shù)、數(shù)碼相機(jī)技術(shù)，以及升降臺技術(shù)、旋轉(zhuǎn)平臺技術(shù)等，能夠在較短的時間采集數(shù)據(jù)信息、定位處理，而且輸出信息格式較多、靈活、性能較強(qiáng)。煤礦測量時使用這一技術(shù)對煤礦區(qū)域地質(zhì)坡面、井架安裝、變形、煤礦儲量管理、巷道斷面等監(jiān)測效果均較佳。作為新型測繪技術(shù)RTK 實(shí)時動態(tài)差分法技術(shù)的應(yīng)用，可對兩個監(jiān)測站間載波相位情況進(jìn)行監(jiān)測，獲取觀測點(diǎn)三維坐標(biāo)情況，在測量井田區(qū)域地形、礦區(qū)廣場作業(yè)方面均可以得到很好的利用，在野外測量中短時間內(nèi)即可獲得高精度測量結(jié)果，屬于動態(tài)實(shí)時載波相位技術(shù)。選用RTK 測繪技術(shù)過程中選擇精密單點(diǎn)定位技術(shù)，認(rèn)真實(shí)行GPS 接收機(jī)測量放樣工作，能夠避免對四周建筑物造成不良影響，有效彌補(bǔ)采取GPS 接收機(jī)測量放樣所致衛(wèi)星信號遮擋對測量工作造成影響方面的弊端，保證測繪結(jié)果的精度并且維護(hù)測量方面的效益。

3.7 全站儀技術(shù)應(yīng)用

全站儀測繪技術(shù)屬于新型電子速測儀技術(shù)，具有頻次高及時間長特點(diǎn)，可將光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)融合形成新的光電型測量儀器，在計算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)作用下應(yīng)用全站儀測繪技術(shù)智能化水平較高，故而在煤礦測量工作中能發(fā)揮重要的作用。隨著全站儀測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，采用這一技術(shù)測量能夠?qū)Σ煌愋蜏y量數(shù)據(jù)記錄，及時將相關(guān)獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸至計算機(jī)，獲取指令后發(fā)送至終端接收端。全站儀測繪成果為數(shù)據(jù)化方式顯示，操作簡便可行、穩(wěn)定性強(qiáng)，在煤礦地形測量、地面控制測量，以及不同類型采礦工程測量、井下作業(yè)測量、聯(lián)系測量等中應(yīng)用，均可發(fā)揮出全站儀技術(shù)的最大作用[7]。礦山測量工作中應(yīng)用全站儀測繪技術(shù)處理數(shù)字化水平、智能化水平均得以有效保障，同時利于很好的利用計算機(jī)構(gòu)建三維數(shù)據(jù)庫，及時采集礦區(qū)數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)等。利用全站儀進(jìn)行測量時為了提高精度及保護(hù)儀器，可經(jīng)垂球降低儀器擺幅，防止出現(xiàn)松動的現(xiàn)象發(fā)生，建議在啟動電源后保持垂直角為直角的狀態(tài)后關(guān)閉電源。測量期間嚴(yán)格控制測量距離、保證測量邊長在40m 左右，全站儀測繪技術(shù)在偏遠(yuǎn)煤礦區(qū)域測繪中應(yīng)用效果也比較理想，但操作復(fù)雜要求結(jié)合具體情況，考慮是否使用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行煤礦地表測量、礦區(qū)土地復(fù)墾工程監(jiān)測、礦區(qū)施工監(jiān)測等方面工作。

4 結(jié)語

為提升煤礦工程測量工作成果精度、工作效率，應(yīng)根據(jù)測量工作具體需求選擇適合的測繪新技術(shù)測量，或是通過多種測繪技術(shù)聯(lián)合測量方法處理。比如：全站儀技術(shù)、三維激光掃描儀測繪技術(shù)、慣性測量系統(tǒng)、GIS測繪技術(shù)等，以便在確保測量結(jié)果準(zhǔn)確性、安全性的基礎(chǔ)上，為推動煤礦工程整體發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。