GPS-RTK技術在鐵路壓覆礦產調查中的應用

鄭建明，孫豁然，李立春

(1.東北大學資源與土木工程學院, 遼寧 沈陽 110004；2.吉林化工學院計算機系, 吉林 吉林 132002)

2009年4月，筆者作為項目負責人對新建鐵路西安至成都客運專線廣元(省界)至江油段，進行了壓覆礦產資源調查工作。根據《國土資源部關于規范建設項目壓覆礦產資源審批工作的通知》，凡是準備建設鐵路、公路、工廠、水庫、輸油管道、輸電線路和各種大型建筑物或者建筑群的，建設單位必須向所在省、自治區、直轄市國土資源主管部門了解擬建工程所在地區的礦產資源分布和開采情況，各省國土資源主管部門應當向建設單位提供建設項目范圍內資源分布情況和礦業權設立情況[1]。 單獨選址的大型基礎設施建設項目(鐵路、公路、工廠、水庫、輸油管道、輸電線路等)，在可行性研究階段，建設單位應委托有地質勘查資質的單位對擬建工程所在區域內的礦產資源分布和礦業權設立情況進行調查，編制建設項目壓覆礦產資源情況調查報告[2]。

根據鐵路運輸安全保護條例(國務院令第430號)第十八條“在鐵路線路兩側路堤坡腳、路塹坡頂、鐵路橋梁外側起各1 000m范圍內，及在鐵路隧道上方中心線兩側各1000 m范圍內，禁止從事采礦、采石及爆破作業”[3]。依照委托方《關于新建鐵路西安至成都客運專線廣元(省界)至江油段建設工程壓覆礦產資源情況審查的申請》，“新建鐵路西安至成都客運專線廣元(省界)至江油段建設工程安全區平面范圍：鐵路線路兩側、鐵路橋梁外側及鐵路隧道中心線各外推100 m…”。

要想準確把工程項目所在地區的礦產資源分布和開采情況調查清楚，需要把各國土局相關部門配合外，數字化技術GPS-RTK的應用非常關鍵。

1 工程應用

1.1 初步設計

整個壓覆調查工作的流程如圖1所示。

圖1 壓覆調查工作流程

根據國土資源局相關部門提供的相關資料，與工程安全區有重疊的礦山必須進行現場高精度測量，以求礦山目前剩余礦產資源儲量。

1.2 方案實施

1.2.1 基站的建立

GPS測量至少需要兩臺GPS接收機同時接收4顆以上衛星。一般情況下，為一臺基站和一臺流動站。本項目為單個礦山測量，且礦山面積不大，故采用一臺基站和一臺流動站即可滿足要求。

在用GPS信號導航定位時，為了結算測站的三維坐標，必須觀測4顆GPS衛星，稱為定位星座?；驹O在一個已知點上(此已知點從國土資源局相關部門獲取)，流動站則設在要測量的礦區當前采區的邊界上。這兩臺接收機上的載波相位數據經過接收機班內內嵌軟件解算后，得到基站和流動站之間的三維向量。

1.2.2 當前采區邊界的確定

基站確定后，利用移動站在當前采區邊界線上采點(根據邊界線長度確定采點數，一般不應少于3個)。采點結束后，把RTK中的數據以dxf的格式導出，然后再另存為dwg格式，此時采區邊界即可確定。

1.2.3 壓覆資源量的計算

采區邊界確定后，結合國土局礦管部門提供的礦權的采礦許可證(副本)中的礦區拐點坐標，同時根據現場開采方向，可確定未開采礦產資源的范圍。

接下來根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》和《三下采煤新技術應用與煤柱留設及壓煤開采規程使用手冊》，確定通過此礦區的鐵路保護礦柱。下面以某壓覆煤礦為例說明壓覆資源量的計算。

礦體平均傾角α=18°。由于鐵路在此處為隧道設置，故松散層移動角φ不計。邊界角δ=γ=80°，β=80-0.8α=61°(δ、γ參照類似礦山確定)。

利用垂直剖面法確定鐵路保護煤柱范圍，如圖2所示。

圖2 鐵路保護煤柱計算圖

M、N為鐵路保護礦柱的地表邊界。壓覆礦產資源儲量范圍如圖3所示。

圖3 壓覆儲量范圍圖

圖3中受護邊界與鐵路安全區內的煤礦儲量為壓覆儲量。壓覆儲量估算結果如表1所示。

表1 某煤礦壓覆資源儲量估算表

2 結 論

通過RTK的應用，準確的定位了壓覆礦山當前的采區邊界，從而估算出壓覆礦產資源儲量，為建設單位與礦山業主最終達成賠付協議提供了準確的依據。同時，也為以后的壓覆礦產資源調查工作提供了一個全新的思路。

[1] 國土資發[2000]386號.關于規范建設項目壓覆礦產資源審批工作的通知[S].

[2] 川國土資發2004第227號.關于建設項目壓覆礦產資源審批工作的通知[S].

[3] 國務院令第430號.鐵路運輸安全保護條例[S].

[4] 國家煤炭工業局.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程[M].北京：煤炭工業出版社，2000.

[5] 孫文華，主編.三下采煤新技術應用與煤柱留設及壓煤開采規程使用手冊[M].北京：中國煤炭出版社，2005.