礦山巷道貫通測量技術研究

李 鐘

（哈爾濱環宇測繪有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 礦山測量技術及貫通測量的發展現狀

礦山測量作為大地測量學與測量工程的分支其主要任務如下：

（1）礦山測量在礦山勘探和開發過程中研究所涉及的礦區地形測繪、礦區控制測量、礦井定向、礦井貫通、采掘延伸、礦山生產安全監測和礦區生態環境監測與治理；

（2）礦山測量直接應用于礦井建設、礦產資源勘探、礦井生產與環境恢復等過程；

（3）礦山測量是實踐性和工程性很強的與采礦、環境、地質、信息科學等交叉的學科。

隨著科學技術的進步，當今的礦山測量與傳統的礦山測量有了很大的發展，當今的礦山測量融入了計算機技術、軟件技術和通信技術等技術。現代礦山測量已經跨入了以遙感、全球定位系統和地理信息系統為主的3S 技術時代。數字礦山的建設提上了日程。數字礦山是指在礦山范圍內建立一個三維信息模型，礦山的所有信息按著三維空間坐標進行記錄，提供一個方便、快捷的檢索和顯示手段，相關工作人員可以快速、準確的了解和利用礦山的全部信息。

數字礦山將原有的信息數字化，將其按著三維坐標構建起來一個數字礦山，將礦山和礦體詳細、全面的刻畫出來。同時，數字礦山在原有礦山的基礎上將空間位置間接的相關變動的信息融入其中，組成了意義更廣泛的多維礦山，讓人們隨時了解儲量、生產、機電、人事等方面的變化[1]。

虛擬現實技術近年來在礦山的應用越來越廣泛，虛擬現實技術可以幫助相關工作人員了解礦山的工作環境，對礦山的風險進行預測和對典型礦山進行事故分析和再現。通過傳感器等實現了人和機器的相互作用，如圖1所示，虛擬現實技術提高了礦山安全和礦井工人的安全保護意識。

現代礦山測量在傳統礦山測量的基礎上增加了礦區可持續發展研究、礦山安全生產監測、資源與環境規劃、數字化與可視化等內容，更加合理的開發和利用礦山資源、保護礦區環境，實現礦山的可持續發展[2]。

當前的測量儀器已經集成了多種傳感器并將其功能互補，空間測量技術手段與數字地面一體化測圖系統構成了良好的互補關系。國內外礦區貫通測量中已經廣泛應用計算機技術、GPS、光電測距儀、陀螺儀、防爆型的全站儀、激光指向儀等設備，礦山資源信息管理和測算繪圖自動化的研究也在興起。

新的測量技術手段和新型測量儀器的應用為礦山巷道貫通提供了更可靠的支持。礦山巷道貫通測量技術已經取到了巨大的進步，但是還有很多問題需要解決和研究。新儀器和新技術在礦山工程數字化進程中的推廣和使用；傳統測量方法向現代化測量方法的轉變效率；礦山的地面測量已實現了快速定位和自動導航，而礦井里卻無法實現快速定位與自動導航。

圖1 礦山工程精準監測虛擬技術

2 礦山巷道貫通測量存在的問題

礦山巷道貫通是一項十分重要的工作，巷道必須按著設計的要求精準貫通，貫通的誤差一定要在允許誤差的范圍內，否則會造成大量的人力、財力的浪費，可能會影響工期，有時會對工程造成嚴重的影響。因此，我們在礦山巷道貫通測量的精度，對礦山巷道貫通測量中存在的問題要十分注意[3]。礦山巷道貫通測量常存在以下問題：

（1）原始資料的可靠性，由于測量手段和方法的改進，原有巷道的測量結果和數據與現階段的存在偏差，因此在巷道貫通時應對原有數據進行檢驗，對誤差進行分析和校正；

（2）測量工作是一項十分精細的工作，測量過程的每一步驟都可能存在問題，因此在巷道貫通測量過程中應對每一項工作進行檢核，反復進行計算，確保準確可靠，將誤差控制在允許誤差的范圍內；

（3）巷道貫通測量是一項連續的工作，在測量過程中操作不恰當，自然條件等因素都可能增加誤差，因此在工作過程中采用提高精度的措施，采用擋風措施、增加導線長度等來減小誤差；

（4）在巷道貫通測量過程中會有很多測點，稍有不注意就會用錯測點，因此在測量過程中應該認真仔細的核對點位；

（5）巷道貫通測量是在運輸大巷和斜井內進行施測，這過程中存在很大的安全問題，因此在測量過程中注意操作人員和儀器的安全；

（6）巷道貫通掘進過程中，掘進的方向和坡度都會影響貫通的質量，因此在巷道掘進過程中應及時根據測量的成果來調整巷道的掘進方向和坡度，并將所獲得的信息及時進行測量填圖；

（7）在巷道貫通過程，將要實現貫通時可能存在很大的安全問題，如涌水、瓦斯超標和相關人員生產工作等問題，因此在巷道貫通還剩二十米左右時，測量的相關工作人員要以書面報告的形式上報有關部門，采取相應的安全措施；

（8）在巷道貫通過程中可能會使用一些新儀器，可能存在操作不規范等問題，因此在新儀器投入使用之前一定要培訓相關工作人員的操作，確保在使用過程中嚴格遵守操作規程和技術要求。

3 礦山巷道貫通測量新方法的應用

礦山巷道貫通測量除一些傳統的測量儀器，還應用了防爆全站儀、GPS 定位等技術，其對數字化礦山建設具有推動作用。通常應用GPS 技術進行地面近井點的網形布設，井下作業時采用防爆全站儀[4]。根據相關規范要求，巷道貫通相遇點在水平重要方向上的誤差小于±0.3m，垂直方向的誤差小于±0.2m。應用GPS 技術和防爆全站儀等新儀器，可以實現在水平重要方向上的預計誤差為±0.120m，垂直方向預計誤差±0.090m。應用GPS技術和防爆全站儀后，地面平面控制的預計誤差分別減小了29%，井下平面控制的預計誤差分別減小了24%，井上下的預計誤差分別減小了24%。應用GPS技術和防爆全站儀具有高精度、高效率、錯誤率低、節約人員、勞動強度降低、影響生產少等優點，可以更好的服務于礦山貫通測量和其它測量工作。GPS技術和防爆全站儀不僅具有明顯的先進性、可行性，而且與數字化礦山的發展趨勢相符合，具有較好的應用前景。GPS技術和防爆全站儀更適用于一些巷道較長、更大的貫通工程，更能體現其精度、占用時間以及綜合效益等方面的優勢[5]。

4 結論

礦山巷道貫通測量在礦山建設中具有重要的地位，新技術和新方法對礦山巷道貫通測量具有很大的推動作用，本文詳細介紹了GPS技術和防爆全站儀與傳統測量方法具有高精度、高效率、錯誤率低、節約人員、勞動強度降低、影響生產少等優點，GPS技術和防爆全站儀具有良好的應用前景，經濟價值和效率均較高。