論現代煤礦測量中的新技術應用

摘要：測量是煤礦正常生產過程中一個非常重要的環節，也是一項基礎性工作。煤礦測量的準確與否直接決定煤礦生產的安全和效益，因此為了搞好煤礦測量，提高煤礦生產的整體效益，一些新的煤礦測量技術應運而生，如：全站儀、3S技術、三維激光技術、數字測圖技術等的應用。本文根據多年的煤礦測量工作經驗來和大家分享一下這些煤礦測量新技術的現場應用。

關鍵詞：煤礦測量 測量新技術 應用

0 引言

煤礦開采過程中測量是一個很重要的環節，測量工作干的好壞直接關系到煤礦生產的安全與否和產生效益的大小，而且這一環節從煤礦基建一直持續到煤礦服務期限結束。煤礦測量既要服務于煤礦的生產，同時也要為煤礦的安全生產和一些重大的決策提供信息支持，因此測量的不準確或是錯誤都會對煤礦的安全生產各方面產生重大影響或是造成巨大的經濟浪費，因此熟練和準確地應用煤礦測量新技術，提高測量的準確性就顯得尤為重要，下面就不同新技術的具體應用做經驗介紹。

1 煤礦測量新技術的應用

1．1 三維激光技術的應用

電子掃描探測儀器是三維激光掃描測量系統中所特有的一種高速掃描儀器，其特點有三：①高速度的激光采樣；②高速的信號處理；③快速的數據界面的建立，是一個集多儀器功能于一體精密的高速探測儀器，幾乎包含了GPS定位裝置、數碼相機、旋轉平臺、三維激光掃描儀、升降臺、必要的軟件和附件等儀器的全部功能，是一個完美的結合體，且能根據具體的不同要求和需要而完成不同的煤礦測量工作，得到不同類型的精確數據。三維激光掃描系統還可以與計算機很好地結合應用，實現數據的快速處理和二次開發利用。

1．2 全站儀技術的應用

全站儀是煤礦測量中常用的且應用非常多的一種測量儀器，也就是全站型電子速測儀的簡稱，其主要原理運用涉及到光學技術和電子技術，應用前景廣闊且隨著智能化在煤礦的發展其應用也會越來越普及。

全站儀是煤礦智能化的一個典型代表，它是一個科學結晶，融合了電、光、機、磁等于一身，結合了測角和測距于一體的先進煤礦測量儀器，同時它還有數據的記錄、存儲、運算等功能，是一種新型的煤礦測量電子儀器，其優點有五：①速度快；②精度高；③穩定性好；④抗干擾強；⑤數據存儲量大、時間長，且隨著煤礦安全的特殊性，防爆型的全站儀也出現了。隨著煤礦現代化的發展，這種先進儀器在煤礦中也得到了較為普遍的應用，利用全站儀可以進行煤礦區域的加密圖根控制測量點，完成煤礦井上和井下的比較測量以及煤礦井下測設導線、測算落地煤量和特殊工程放樣，且這些測量的精度都是非常高的。

1.3 3S技術的應用

1.3.1 GPS技術的應用

GPS技術是指利用GPS定位衛星，在全球范圍內實時進行定位、導航的系統，稱為全球衛星定位系統，簡稱GPS。

GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。如上圖所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛星星歷等其它數據可以確定以下四個方程式）

使用GPS技術可以進行全時段、高精度智能化、簡便靈活的煤礦測量，對于煤礦測量是一個革命性的進步，在煤礦測量中主要應用于煤礦區域控制范圍及地面和地下建筑物變形的控制監測等，在露天煤礦的應用要大大好于井工開采的煤礦，這主要是因為井工開采的煤礦的巖層對衛星信號影響。

1.3.2 GIS技術的應用

GIS即地理信息系統（Geographic Information System），地理信息系統是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統。簡單地說，GIS是綜合處理和分析地理空間數據的一種技術系統，是以測繪測量為基礎，以數據庫作為數據儲存和使用的數據源，以計算機編程為平臺的全球空間分析即時技術。地理信息系統作為獲取、存儲、分析和管理地理空間數據的重要工具、技術和學科，近年來得到了廣泛關注和迅猛發展，如下圖。

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GIS在煤礦能夠很好地發揮其優點，那就是強大的空間數據和圖像圖形的處理能力，對于礦區的近地表大氣層、地面和地下等多層空間和資源與環境等的多維信息的存儲都極為高級。GIS在煤礦的應用可以為煤礦提供非常完善和多方位的地質信息，以便為煤礦管理者和科技工作者提供精確地決策和科技信息，但還有不足，需要在現有的基礎上進行再開發和完善，以形成一套煤礦專用的GIS在煤礦測量領域的軟件。

1.3.3 RS技術的應用

RS亦稱遙感，遙感是通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器，在遠離目標和非接觸目標物體條件下探測目標地物，獲取其反射、輻射或散射的電磁波信息（如電場、磁場、電磁波、地震波等信息），并進行提取、判定、加工處理、分析與應用的一門科學和技術。

遙感探測的工作方式可分為主動式遙感和被動式遙感：

主動式遙感，即由傳感器主動地向被探測的目標物發射一定波長的電磁波，然后接受并記錄從目標物反射回來的電磁波。

被動式遙感，即傳感器不向被探測的目標物發射電磁波，而是直接接受并記錄目標物反射太陽輻射或目標物自身發射的電磁波。

遙感系統主要包括信息源、信息獲取、信息處理和信息應用四個部分。遙感作為一門對地觀測綜合性技術，它的出現和發展既是人們認識和探索自然界的客觀需要，更有其它技術手段與之無法比擬的特點。

在煤礦測量中，通過遙感測量技術分析礦區周圍的土壤與植被的光譜情況，探究煤礦地下開采對開采影響區域的生態環境的影響。遙感測量在煤礦的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。

1.4 數字測圖技術的應用

數字測圖即是對利用各種手段采集的數據，通過計算機加工處理，獲得數字地圖的方法。

數字地圖可以非常方便地對普通地圖的內容進行任意形式的要素組合、拼接，形成新的地圖。可以對數字地圖進行任意比例尺、任意范圍的繪圖輸出。它易于修改，可極大地縮短成圖時間；可以很方便地與衛星影象、航空照片等其他信息源結合，生成新的圖種。可以利用數字地圖記錄的信息，派生新的數據。如地圖上等高線表示地貌形態，但非專業人員很難看懂，利用數字地圖的等高線和高程點可以生成數字高程模型，將地表起伏以數字形式表現出來，可以直觀立體地表現地貌形態。這是普通地形圖不可能達到的表現效果。

數字地圖是“數字地球”的重要組成部分，“數字地球”這一工程是實現地球資源的數字化信息化，解決目前存在的海量地學數據分散、保存方法落后、查詢困難、利用率低等問題。測繪工作者目前主要工作是測繪信息化，數字測圖是信息化的基礎工作，是測繪信息化的前期工作。

數字測圖技術在煤礦的應用能夠給煤礦的生產帶來很大的便利，利用三維激光儀、全站儀和3S技術所采集的數據建立“數字煤礦”，從而建設數字化的智能煤礦，進行數字化煤礦開采，高產高效，創建本安型煤礦。

2 小結

隨著科學技術的發展，三維激光、全站儀、3S和數字測圖技術必然會越來越完善，測量的結果會越來越精確，更能為創建高產高效本安型煤礦保駕護航。

在煤炭工業日新月異的大前提下，標準化、現代化煤礦越來越多，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，從而更好地服務于礦山，促進煤礦的可持續快速發展。

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