現代測量技術在煤礦測量中的應用

劉 娜

河南省鶴壁市鶴煤技師學院，河南鶴壁 458000

在采礦工程中，測量工作起著重要作用，在礦區開發的全過程中都要進行測量工作。在礦井建設階段，要進行建井和開拓所需的施工和設備安裝測量；生產階段，除進行井下控制測量和采區測量外，還要開展儲量管理，巖層移動監測、地面建筑物保護、礦區環境治理等工作。傳統的測量方法，不僅效率低，貽誤進度耽擱工程，而且誤差較大。為了逐步實現煤礦測量技術的標準化和現代化，《規程》要求：“所有的礦區都應積極創造條件，引進先進儀器和先進設備?！庇谑前殡S著電子技術、計算機技術、通信技術的應用和發展，現代測量技術在煤礦測量中得到了越來越廣泛的應用。

1 全站儀的應用

全站儀是全站式電子速測儀的簡稱，它是集測角、測距、記錄、存儲、運算等多種功能于一體的新型電子類儀器，具有速度快、精度高、存儲量大、穩定性好、人為影響小等優點。近幾年來，防爆型全站儀在煤礦測量中逐步得到應用，利用全站儀可以高等級控制點為起算點，測設附合導線、支導線或者支點，進行礦區加密圖根控制測量點。利用全站儀還可以依托現有的軟、硬件設施，外接測量儀器和輸入、輸出設備，完成對井下空間數據進行采集、輸入、轉換格式、編輯、成圖、出圖的一條龍作業；利用全站儀還可以完成井上下的聯系測量、井下導線的測設、特殊工程放樣、落地煤量的測算等工作。由于全站儀測角和測距的電子化，大大簡化了工作程序，減少了測角和鋼尺的誤差，從而大幅度的提高了井下作業的精度和效率。

2 3S技術的應用

2.1 GPS技術的應用

全球定位系統（GPS）是借助分布在空中的多個GPS衛星確定地面點位置的一種新型定位系統，具有全天候、高精度、自動化、高效益、布點靈活和操作方便等顯著特點，目前已被廣泛應用到各個領域里。對測量工作來說，GPS技術的發展是革命性的進步，它把測量工作由傳統的地表平臺，發展到了空間；由傳統的平面與高程分別測量發展到平面高程一體化測量；簡化了控制測量中點位布設、網型選擇、邊長限制等方面的要求。其中RTK技術的應用，改變了傳統的碎步測量、點位放樣方法，變得更靈活、快速、同時也減輕了勞動強度，提高了工作效率。GPS在煤礦上的應用主要體現在建立礦區控制網、建筑物及井筒變形監測、露天礦邊坡穩定性監測以及礦區大面積的沉陷監測等方面。但是由于井下巖層對衛星信號的影響，導致GPS在井下應用受到極大限制。

2.2 GIS技術的應用

GIS是地理信息系統的簡稱，是以采集、存貯、管理、分析和描述整個或部分地球表面與空間和地理分布有關的數據的一種特定而又十分重要的空間信息系統。處理空間數據和圖形圖像是GIS的最大特點。

地理信息系統的理論和技術方法是礦區多層空間（地面、地下、近地表大氣層），以及資源和環境等動態四維時空信息的存儲、處理、復合、分析與評價的有力武器。在此基礎上，開發適用于礦區條件的礦區資源環境信息系統，可以為礦產資源的合理開發、環境影響與生態效應、自然過程與社會經濟問題的分析評價或預測預報等提供最好的信息載體和有效的技術手段。

礦井地質測量工作為礦井生產建設提供完備的地質信息、幾何數據和圖形信息，礦井地質測量空間信息是整個礦區資源環境空間信息的主要來源和核心。因此，礦井地質測量系統是礦區資源環境信息系統的基礎。礦井地質測量系統是在國內外現有的通用GIS軟件的基礎上，根據礦井地質測量的空間數據特點和礦井生產建設的需要，進一步擴展和再開發的專用軟件，利用該軟件可以進行貫通測量預計、煤柱設計、井下導線平差計算等工作。

2.3 RS技術的應用

RS技術即遙感技術，在煤礦中，它主要是通過航空或航天的遙感監測，通過分析礦區周圍的土壤與植被的光譜情況，探究地下開采對生態環境的影響。遙感技術在煤礦測量中已經應用了很長時間，航空遙感的資料可以作為礦區地形圖測繪的資料源，通過相片校正、目視判讀、野外調繪等工作完成地形圖的測繪。而航天遙感技術在煤礦測量中的應用也在逐漸探討中。作為遙感資料來講，在煤礦上具體應用還體現在地表沉陷范圍和沉陷程度監測、煤矸石污染范圍和污染程度監測、地下水的監測等幾方面。

3 激光技術的應用

激光具有較好的方向性、單色性，是一種高亮度的相干光，目前已被廣泛應用在醫療、工業、軍事、雷達等各種領域中。在煤礦測量中，以激光為代表的儀器對煤礦的生產也發揮著重要作用，在巷道掘進時，可用防爆型激光指向儀迅速給定巷道中、腰線的正確方向，用于指導巷道掘進；在建立井井筒時，可用激光投點儀代替下放垂球線，完成立井施工定向的工作；還可用三維激光掃描技術測定井架的安設和變形觀測、巷道斷面測量等工作；這些激光儀器在提高精度、保證工程質量方面都起到了重要作用。

4 數字化測圖技術的應用

測量的3項基本工作是測、算、繪。計算機技術的發展及其在測量中的應用，結合新型測量儀器，使得測量的這3項工作已經逐漸融為一體，并由此為數字化測圖技術提供了平臺。如果說傳統測圖方法的實質是圖解法測圖，那么數字化測圖技術的實質則是解析法測圖。

數字化測圖系統主要由數據傳輸、數據處理和數據輸出3部分組成。煤礦測量中的數字化測圖技術主要體現在應用全站儀和GPS等其他測量儀器、相關設備采集井上、下數據，利用AutoCAD軟件繪制成圖，實現了傳統測量生產技術向數字化技術的轉變。從應用的角度來講，數字化技術具有精度高、自動化程度高、勞動強度小、更新方便快捷、便于保存管理與應用等特點，更適合新形勢下煤礦發展的需要。

5 結論

其他的現代測量儀器如陀螺經緯儀、數字水準儀、慣性測量系統等技術也都在煤礦測量中得到了應用，而3S技術、RTK等技術也在不斷地向縱向深度的方向發展。當前，煤炭工業日新月異，煤礦已逐步實現標準化、現代化，相信隨著測量儀器的不斷更新換代，測量理論和技術的深化、完善，會促使煤礦測量這個交叉學科得到更加長足的發展，從而更好的服務于礦山，促進煤礦的可持續快速發展。

[1]張國良，朱家鈺，顧和和.礦山測量學[M].中國礦業大學出版社，2000.

[2]高井祥.測量學[M].中國礦業大學出版社，2004.

[3]李戰宏.現代測量技術[M].煤炭工業出版社，2009.