礦山測量對礦山安全生產(chǎn)的作用研究

劉 濤

（內(nèi)蒙古白音華海州露天煤礦有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000）

礦山測量是研究和處理礦山地質(zhì)勘探、建設(shè)、開采過程中從礦體到圍巖、地下到地面的各種空間幾何和動(dòng)力學(xué)問題的學(xué)科，在礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中，礦山測量是一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作[1]。這貫穿了礦山建設(shè)和生產(chǎn)的始終，以觀測、計(jì)算和繪圖為手段，測試結(jié)果是合理設(shè)計(jì)和安全生產(chǎn)的重要依據(jù)[2]。它既有施工生產(chǎn)的雙重功能，又有技術(shù)管理的雙重功能，是指導(dǎo)礦山設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)的依據(jù)。在貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源安全、經(jīng)濟(jì)、合理開發(fā)利用的基本方針中，礦山勘查發(fā)揮了重要作用。礦山測量是指在礦山建設(shè)和開采過程中對礦山(規(guī)劃設(shè)計(jì)、勘探、建設(shè)、生產(chǎn)、經(jīng)營管理、廢棄)進(jìn)行測繪，任何在采礦測量過程中的疏忽或錯(cuò)誤，都會(huì)影響到采礦安全，引起嚴(yán)重的事故。所以在采礦過程中，采礦測量的職責(zé)和作用就顯得尤為重要。論述了礦山測量對礦山安全生產(chǎn)的作用，指出了礦山測量在礦山安全生產(chǎn)過程中的發(fā)展趨勢，以期對礦山測量工作的質(zhì)量有一個(gè)全面的提高，使其合理、有序地發(fā)展。

1 礦山測量內(nèi)容與實(shí)施

礦山測量內(nèi)容與實(shí)施內(nèi)容如圖1所示。

依據(jù)圖1所示內(nèi)容，展開詳細(xì)分析。

1.1 井下平面控制測量

井控測控系統(tǒng)建立，是為了進(jìn)行井下控制測量，建立統(tǒng)一井下平面坐標(biāo)系，提供可靠數(shù)據(jù)資料。受井下隧道條件的限制，無法采用類似于地面的測角、側(cè)測等井下液位控制方法[3]。而在井下水平儀的測量控制中，只能采用沿隧道布設(shè)導(dǎo)線的方式來進(jìn)行測量，為地下隧道、洞室及工作面平面位置的測量、繪圖和標(biāo)定提供了依據(jù)，也能滿足一般要求。

電纜線應(yīng)設(shè)在隧道盡可能穩(wěn)定、安全、便于觀察的地方，最好是巖石破碎的屋頂、房頂梁或房頂上，選擇一個(gè)能避免電纜和水以及不影響運(yùn)輸儲(chǔ)存和觀察的地方；鄰接線點(diǎn)應(yīng)清晰可見，且間距應(yīng)盡可能大且均勻。基控線邊長不小于60m，礦區(qū)控制線邊長不小于30m；選題時(shí)，要綜合考慮各種情況。例如在隧道分叉、彎道、變坡點(diǎn)等處設(shè)置點(diǎn)位，并注意調(diào)整邊長，避免長邊與短邊相鄰。固定點(diǎn)應(yīng)在測量前1-2天完成設(shè)置，在時(shí)間節(jié)點(diǎn)和次要道路上的點(diǎn)也可以被選擇和測試。井下導(dǎo)線均隨隧道開挖分段測量設(shè)置，即分段前延。基礎(chǔ)控制線一般規(guī)定每300m～500m為一段，礦區(qū)控制線每30m～100m為一段。

圖1 礦山測量內(nèi)容與實(shí)施內(nèi)容

1.2 井下高程測量

井下高程測量是通過測量井內(nèi)各測點(diǎn)的高程，建立統(tǒng)一于地面的高程系統(tǒng)，來確定各個(gè)采礦隧道、銅礦硐室、礦車、礦體的垂直位置及其相互關(guān)系。井下高程控制網(wǎng)可采用水準(zhǔn)測量法或三角法布置，水平運(yùn)輸隧道中，一般采用精度不低于S10水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)尺進(jìn)行水準(zhǔn)測量；而在其它隧道中，盡管水平運(yùn)輸精度最高，但工作量大，工作效率高。由于受地形起伏的限制，它很低，有時(shí)難以甚至無法測量，三角標(biāo)高可根據(jù)具體隧道邊坡的尺寸和工程要求進(jìn)行測量。

1.2.1 水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置

整平地點(diǎn)可以設(shè)在隧道頂板、隧道底部或隧道兩側(cè)，也可以設(shè)在井筒內(nèi)固定裝置上。安裝時(shí)應(yīng)選擇使用方便、不易變形的隧道位置。井筒中所有的標(biāo)高應(yīng)統(tǒng)一編號和標(biāo)識，以標(biāo)高起點(diǎn)為起點(diǎn)，沿地下停車場及主要道路逐段鋪設(shè)地下停車場。一組高程點(diǎn)每300m～500m設(shè)一組，每組至少由3個(gè)點(diǎn)組成，間隔30m～80 m為宜，或永久導(dǎo)線點(diǎn)用作高程點(diǎn)。

1.2.2 外業(yè)測量

首先要確定相鄰測點(diǎn)的高差，一般來說，當(dāng)隧道傾角小于8°時(shí)，宜采用水準(zhǔn)測量，水準(zhǔn)測量主要采用儀器高程法；對于傾角大于8°的主斜巷，通常采用地下三角高程法，通常與導(dǎo)線測量同時(shí)進(jìn)行。

1.3 隧道及回采工作面測量

隧道貫通測量，因此，對于隧道及回采工作面測量是具有必要性的。因此，必須按照開采設(shè)計(jì)，在礦山內(nèi)挖出大量的隧道，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)工作面的開采。因此，必須及時(shí)提供反映礦山生產(chǎn)情況的測量圖紙，這就帶來了大量的井下測量工作，它是礦山日常測量工作的一個(gè)重要組成部分。

現(xiàn)代化的礦井面積很大，主副井均向一側(cè)傾斜，即使在井場以外，也在深入開發(fā)。在這個(gè)時(shí)候，地面測量的長度和井下測量的長度之間的差別將非常明顯。表1顯示了計(jì)算得出的差異。

表1 地面實(shí)測長度與井下實(shí)測長度的差值/m

由表1可知，當(dāng)井口開挖長度5km，井深900米時(shí)，測得的井長、地面變形差為0.79m。在挖礦長度為10km時(shí)，其差為1.55m，此時(shí)坐標(biāo)的影響是不能忽略的。根據(jù)井下平面控制測量和高程控制測量，對隧道及工作面進(jìn)行了測量。它的任務(wù)是：

（1）路況中標(biāo)明的位置，按開采設(shè)計(jì)標(biāo)定隧道的方向和坡度，并隨時(shí)進(jìn)行校核和修正，這就是通常所說的中線和腰圍標(biāo)定，簡稱中線。

（2）按時(shí)準(zhǔn)確地確定隧道的實(shí)際位置，對其技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量進(jìn)行檢測，測量進(jìn)尺，并填寫相應(yīng)的平面圖、三維圖、剖面圖。

（3）測測工作面實(shí)際位置、統(tǒng)計(jì)常數(shù)及儲(chǔ)量變化情況。

（4）包括礦山工程，地下鉆探，地質(zhì)特征點(diǎn)，瓦斯突出點(diǎn)和涌水點(diǎn)的確定等。

2 礦山測量對礦山安全生產(chǎn)作用

2.1 在礦山隧道掘進(jìn)中的作用

采掘工作面由采掘工作面測量員根據(jù)采掘工作面測量設(shè)置中線，地下開采有用礦產(chǎn)資源，必須挖掘大量地下隧道，才能保證平衡、安全生產(chǎn)，不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

如果沒有礦工的工作，礦工們將會(huì)被壓垮，所以，礦工形象地把礦山測量比作“礦眼”。礦山生產(chǎn)中，為縮短施工周期，改善通風(fēng)和作業(yè)條件，確保礦山安全生產(chǎn)，經(jīng)常需要對礦井進(jìn)行各種井下測量。首先，必須加強(qiáng)采掘測量工作，確保采掘線路(包括方位、距離、坡度和其他要素)的走向正確，使采掘循環(huán)更順暢，以改善工作面通風(fēng)，避免中毒、窒息等事故的發(fā)生，促進(jìn)礦井安全生產(chǎn)；在另一方面，礦山測量員能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地預(yù)測和標(biāo)定礦山測量工作面的礦物資源位置，準(zhǔn)確顯示礦山測量工作面在水和土層之間突出礦物資源的領(lǐng)先位置，并通知相關(guān)部門采取相應(yīng)的安全措施。

2.2 在防治水中的作用

礦井在開采過程中，面臨著“五大自然災(zāi)害”的威脅，尤其是礦井生產(chǎn)、生活與水密不可分，某些地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)含水層依然存在。這樣在掘進(jìn)施工過程中就會(huì)接觸到一定的含水層，存在著礦山滴落的現(xiàn)象，導(dǎo)致礦山難以開采，也存在著地下水突然進(jìn)入礦山滲漏，嚴(yán)重威脅職工的生命安全，發(fā)生了重大的生產(chǎn)安全事故。所以，防治礦山景觀污染是礦山安全生產(chǎn)的重點(diǎn)。建立水文觀測系統(tǒng)，收集水文地質(zhì)資料，在日常防治水工作中，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握地下蓄水層的位置和空間位置，湖泊與河流，設(shè)計(jì)和構(gòu)造必要的防滲隔離帶等相關(guān)資料，確保礦區(qū)巖體安全生產(chǎn)。

2.3 在地質(zhì)狀況復(fù)雜地區(qū)的作用

井下生產(chǎn)屬于高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，存在諸多不確定性和危險(xiǎn)性。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害易發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，地質(zhì)條件對礦山開采和隧道掘進(jìn)都會(huì)產(chǎn)生許多不利影響。為保證后續(xù)采礦的順利進(jìn)行，必須對礦山地質(zhì)條件進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)測量。正確掌握礦山地質(zhì)條件的信息，可以大大提高礦山的安全生產(chǎn)水平。在地下挖方施工過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的場地時(shí)，地質(zhì)調(diào)查技術(shù)人員可隨時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場測量和地質(zhì)條件分析，并提出準(zhǔn)確的施工方案，供施工單位參考。

3 結(jié)語

礦山測量是礦山技術(shù)管理的重要內(nèi)容，提供安全有效的理論、方案和技術(shù)，為礦產(chǎn)資源的開采和回收提供安全有效的方法，對礦山安全生產(chǎn)具有重要作用。國家提出，在新的安全形勢下，“預(yù)防為主，安全生產(chǎn)”的方針，對礦測員提出了更高的要求。礦測人員的思想必須更新，在認(rèn)識上，要全面認(rèn)識礦山測量工作對礦山安全的重要意義，樹立數(shù)字化發(fā)展的新理念，增強(qiáng)工作的責(zé)任感和使命感，增強(qiáng)技術(shù)知識的更新能力。