煤礦測量方法的應用研究

摘要：煤礦測量工作是貫穿于煤礦設計、基本建設和生產全過程的基礎性技術工作，它在開發(fā)煤炭資源中與地質工作緊密配合起先導作用，在安全生產方面起指導作用，在均衡生產方面起保證作用，在工程質量及合理開采利用資源方面起監(jiān)督作用。本文著重介紹了新形勢下應用地理信息系統(tǒng)、GPS、陀螺定向等測量新技術、新手段，來提高煤礦測量工作質量，以滿足現(xiàn)代生產對測量工作的新要求。

關鍵詞：煤礦測量 地理信息系統(tǒng) GPS和陀螺定向技術 應用研究

0 引言

煤礦測量工作是煤礦生產建設的基礎性技術工作，它貫穿于煤礦設計、基本建設和生產的全過程，它不僅要直接服務于煤礦生產建設，還要為安全生產提供信息支持，常常是領導做出安全生產決策的重要依據，因此，煤礦測量在煤礦開采中的責任與作用都是很大的。徐州礦務集團旗山煤礦位于徐州市東北的賈汪區(qū)大吳鎮(zhèn)境內，至今已有50多年的開采歷史，在長期的生產實踐中，我們摸索出了一整套測量工作和管理方法，能很好地滿足新形勢下的新要求。

1 充分認識做好煤礦測量工作的重要性

1.1 煤礦安全生產工作必須從煤礦測量抓起 首先，煤礦生產在地球深處從事作業(yè)的特點使煤礦安全始終處于高危狀態(tài)，水、火、瓦斯、地壓等災害因素時刻威脅著礦井生產安全，準確掌握各施工作業(yè)地點所處的空間位置，方可結合相關資料對其作業(yè)環(huán)境作出安全評價，進而采取有針對性的措施消除各類安全隱患，保障煤礦生產活動的安全開展。其次，采掘活動中的地質條件復雜多變，因此安全生產離不開地質預報、水害預報的指導，而預測預報的準確性，建立在對采掘活動的準確控制上。第三，煤礦日常生產離不開測量的支持，采掘活動如果沒有可靠的測量工作保障肯定無法保證安全開展。第四，地下開采會引起地表沉陷和變形，如果井上下對應關系不準確，就無法正確圈定開采影響范圍，對地面建構筑物實施有效保護。

1.2 準確規(guī)范的測量工作是實現(xiàn)設計目標的有力保證 準確無誤的測量工作，是保證采掘生產按照設計的目標順利推進的前提；充分利用測繪的各種礦圖，發(fā)揮較全面地掌握采掘工程的特點，及時正確地給出方向，使采掘活動遠離危險區(qū)；對地下開采引起的地表與巖層移動范圍進行預計，圈定地面建筑物的受護范圍，避免財產損失和人身傷害事故的發(fā)生，保證礦山開采與社會發(fā)展的和諧。

1.3 解決生產建設過程中出現(xiàn)的新問題 煤礦安全生產離不開地質預報的指導，而決定預報準確程度的地質資料，依賴于正確的測量控制資料；對分析預報出的安全隱患采取消除措施，也離不開測量工作的支持，如煤礦常見的打鉆探放老塘水就需要測量人員精確控制位置并給準方向；煤礦生產建設過程中常會發(fā)生水、火、瓦斯和頂板類安全事故，搶險救災工作同樣依賴于精準的測量工作。

1.4 提高資源的回收率 從宏觀講，通過測量開展的巖移觀測工作可以獲得本礦區(qū)的巖移和變形參數(shù)，使各類保護煤柱的留設既能保證開采不造成對地面村莊的破壞，又能最大限度地回收資源；無煤柱開采是合理利用資源，提高回收率的有效措施，在設計上均采用留小煤柱沿空掘巷或沿空留巷技術，只有精準的測量放樣才能保證安全地實現(xiàn)設計目標；回采過程中，嚴格執(zhí)行儲量管理制度，加強現(xiàn)場監(jiān)管，杜絕丟頂煤或底煤，提高回收率。

2 如何高效開展測量工作

2.1 測量工作的基本原則 第一，布局上由整體到局部、精度上由高級到低級、次序上先控制后碎部；第二，要求步步有檢核。

2.2 明確精度要求，選定適合的測量方案 煤礦測量的主要任務是放樣，就是把設計的井巷工程的施工方向和大型設備安裝基礎在現(xiàn)場標定，以保證能對施工進行精確控制。必須根據不同的精度要求選擇與之相適應的測量方案，確定測量工藝和測量器具。

2.3 規(guī)范測量工作流程 自設計送達起，測量工作就啟動了。首先，要對設計進行審查，審查各類巷道關系是否正確，數(shù)據是否齊全無誤，對要求的描述是否合理合規(guī)；對設計審查無異議后，就該確定測量方案了，選用測量控制的等級、其接測的起始點等級、是否是在同一控制網內，如果非同一網如何聯(lián)測，還必須提前到現(xiàn)場察看擬用控制點的現(xiàn)狀。其次，要分析井巷工程的作業(yè)環(huán)境，對存在的或存疑的威脅安全的因素要重視，當施工臨近時按規(guī)定采取消除措施，或發(fā)放安全施工通知單引起關注以確保作業(yè)安全。第三，對全過程的關鍵點和采取的措施要提前制定，加強過程控制，節(jié)點時刻關注工程進度，適時采取措施，保證整體目標的順利實現(xiàn)。

2.4 抓好關鍵環(huán)節(jié) 測量工作常常講要抓“兩頭”，也就是開、透窩的管理。其實，關鍵環(huán)節(jié)的控制才真正體現(xiàn)測量工作水平，煤礦井下巷道不可能總是筆直地向前延伸，水平方向上的拐彎和垂直方向上的變坡都是常見的形式，而且相向掘進直線貫通已成為常態(tài)，因此對此類關鍵環(huán)節(jié)把握的好壞直接關系到最終結果，也會帶來測量工作量的增加，因為偏差的調整不可能一蹴而就。

2.5 要善于總結 每項測量工程完成后，除了對資料進行總結外，還要對測量的全過程進行分析，總結經驗和教訓，對過程中出現(xiàn)的特殊問題要展開回顧討論，提出一些改進意見和可多選的處置方案，以利日后工作。

3 測量方法的優(yōu)化

科學技術日新月異，帶動了煤礦開采技術和采掘裝備水平的突飛猛進，礦井高產高效得以實現(xiàn)；煤礦企業(yè)為了提高資源回采率，對采煤工藝進行了創(chuàng)新，沿空掘巷、沿空留巷等無煤柱開采技術在條件適合的煤層得到普遍應用。這就要求測量方法必須同步進行創(chuàng)新，針對我礦“三軟”煤層的特點，結合測量儀器的改進和逐步普及，對傳統(tǒng)測量工藝和方法進行改進和完善優(yōu)化，以適應新形勢的要求。

3.1 應用GPS技術改造礦區(qū)控制網 旗山煤礦及周圍礦井均有50年以上的開采歷史，測量控制系統(tǒng)也經歷了數(shù)次改造和完善，現(xiàn)代社會經濟的高速發(fā)展對測量控制網的破壞十分嚴重，GPS技術的發(fā)展和應用，使控制測量工作由繁重變得簡捷，使用傳統(tǒng)方法需歷時數(shù)月的工作現(xiàn)在幾天就可完成；近幾年來，除了集團公司統(tǒng)一實施的徐州礦區(qū)測量控制網GPS改造，遇有兩井間貫通等大型工程，我礦均進行了GPS作業(yè)，來檢核原測量控制系統(tǒng)的可靠性。

3.2 應用陀螺定向技術改善井下導線網 礦井多水平多井筒的格局，歷經幾代測量人之手建立起來的測量控制系統(tǒng)，決定了其統(tǒng)一性不良，為此，我們大量應用陀螺定向技術進行加強邊方向觀測，消除不等值觀測對方向值的影響，改善了井下導線網的精度條件。

3.3 應用地理信息系統(tǒng)，提升地測管理水平 信息化技術的發(fā)展也帶來了地測管理水平質的飛躍，“3S”技術中GIS—地理信息系統(tǒng)的發(fā)展和在煤礦的應用得到普及。徐州礦區(qū)統(tǒng)一使用北京龍軟科技發(fā)展有限公司開發(fā)的煤礦地測空間管理信息系統(tǒng)（LRGIS），不僅使地質、測量的內業(yè)計算、繪圖等工作擺脫了手工的繁瑣和勞頓，而且精準度得到極大提高，又可以便利地實現(xiàn)與通用軟件CAD之間的圖形轉換和調用，還可通過網絡平臺實現(xiàn)傳輸，有力推進了數(shù)字礦山建設進程。

3.4 靈活運用基本原理，創(chuàng)新測量方法 煤礦企業(yè)從計劃經濟向市場經濟轉型后，運行成本和綜合經濟效益關乎企業(yè)的生存，像我礦這樣系統(tǒng)復雜且布局不合理的老礦，必須充分考慮對淺部水平和殘存采區(qū)進行收作，以減少運行和維護成本；在這類地區(qū)基本不可能有完整的測量控制系統(tǒng)，如果按照標準重新建立，需要投入大量的人力和精力；我們根據控制距離的長短，采用無定向附和導線或獨立坐標系統(tǒng)等非常規(guī)測量方法，人為增加多余觀測和檢核條件，使問題得到有效解決。這些方法，同樣可以應用于沿空留巷作業(yè)的測量放樣工作中。

4 結語

隨著科技進步和測量儀器更新升級，煤礦測量工作的方法也應不斷地改進和完善，才能更好地服務煤礦安全和生產。可以設想，不遠的將來，隨著將衛(wèi)星信號通過光纖傳輸?shù)骄逻@一技術瓶頸的突破，GPS技術的應用，必將由地面延伸道千米井下任何可以到達的地方，那又將給煤礦測量方法帶來革命性的改變。

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