淺談露天礦山工程建設中的工程測量

林云輝

（崇義章源鎢業股份有限公司，江西 贛州 341300）

0 引言

礦山建設時期，工程測量是必不可少的環節，自始至終貫穿露天礦山開采整個施工建設過程。露天礦山開采測量，就是在露天礦山開采建設階段，按照設計要求，對工程部位進行施工放樣、數據監控，確保露天礦山開采按照設計要求進行施工，在此期間，可以根據數字信息持續對工程部位進行工程測量，確保礦山建設工程項目完全符合設計以及規范要求[1]。

1 露天礦山開采前的測量準備工作

1.1 充分了解測量要求

露天礦山開采開工前，應全面了解設計資料，領會原始設計資料及精度要求。由于測量過程中,包括大量的儀器操作、數據記錄和計算，經常可能產生差錯。為了避免差錯，測量工作人員除了要有認真細致負責的工作態度外，還必須隨時進行測量工作檢查。因此，在測量工作確定整個水準和導線以及各個要素時都必須考慮采用閉合和重復測量等辦法來進行檢查。

1.2 測量控制網點的設置

露天礦場的礦山測量可以概括為：確定并描繪出測量對象在空間的形狀、大小和界線。盡管測量基本控制網點的精度很高，但是，它的網點密度不足，難以滿足露天開采過程對測量的要求。為了進行經常性的測量工作和露天采場的工程測量，就必須在各層級采掘的平臺上建立基本控制網和擴展工作控制網點，這一點和地形測量是一致的。因此，在地形測量中使用的儀器、操作方法以及測量的基本理論，都適用于礦山測量工作；掌握了地形測量工作的基本技能后，再進行礦山測量工作就比較容易了。

1.3 全站儀的架設

礦山測量還是有不同于地形測量的特點：

（1）工作條件不同。一般來講，礦山的測量條件較差，機器振動、馬達噪音等較大，受到干擾大，影響測量精度。

（2）測量的對象不同。通常地形測量的地形多數是固定不變的，測量成圖后，測量工作即可結束。但礦山測量工作在時間和空間上，都是伴隨采礦進程不斷變化的，其施測時間貫穿礦山開采全過程。

（3）測量的精度要求不同。在地形測量中，測量精度是按各種不同的比例尺測量，精度要求也就不同。而礦山測量用同一比例尺，其測量精度在整個圖紙上是相同的。這樣，全站儀自由設站法建立工作控制點，在露天礦跟進采場掘進、施工放樣生產中，就具有方便、靈活、快捷的優勢。

在露天礦的采場中，根據現場需要，以露天礦采礦場四周建立基本的測量控制網為依據，選好測站位置，就近架設全站儀[2]。全站儀在未知點架設儀器，然后在通視的控制點上依次安置棱鏡，全站儀調用自由設站法程序，依次精確照準3 個棱鏡目標以上，即可得到（未知）點的坐標和高程。

2 露天礦山開采施工測量的礦體控制

露天礦山開采的核心是露天采場的礦體，露天礦體位置能否準確限定，直接關系到礦山的質量和穩定。

2.1 礦體位置及施工范圍確定

大型露天礦山開采，一般都要設置警戒線，然后再進行露天礦山的施工。礦山的基礎一般都比較深，這就給測量工作帶來一定的困難，施工開挖前，一定要確定施工范圍。基礎開挖之前，必須根據當地現場的地質條件確定放坡系數，保證開挖過程中的安全。準確放出所開挖的礦體及邊線（主管起始端和外甩支管端頭有足夠的放坡系數，保證施工場地的寬敞），確保工程機械按線施工。同時要在開挖過程中，用全站儀進行中樁設定，每間隔10m 一個樁點，以方便施工測量。對已經放線確定的井位樁進行引設，設龍門樁（以井位樁為直線中點，在樁兩側設立等距離的樁位），龍門樁的長度必須每側大于施工寬度50cm 以上，保證必要的深度，安放牢固，在開挖的過程中不被破壞。礦山測量的精度主要是考慮能滿足各種日常采礦工程的要求，而且，露天礦山的采掘是以地表探礦為主，地表工程變化比較大，各層級的地形標高都要精準，在礦山特定的環境下，全站儀自由設站就能解決這個問題。

2.2 全站儀自由設站坐標測量

全站儀自由設站測量坐標點（圖1）的原理就是測量學的后方交會法在現代測量儀器中的應用。其目的是求得儀器所在位置的坐標和高程，前提是設站點附近要有3 個以上的測量已知點可通視，通過全站儀測量目標的角度和邊長，求得儀器位置的坐標和高程，該方法特別適用于露天礦山測量。同時，由于露天礦山地表剝離和采礦挖掘，地形經常變化，因此該方法要盡量避免危險圓，即：已知和未知點避免選在同一圓周線上，方能求得正確的坐標和高程。

圖1 自由設站坐標測量法

3 露天礦山開采施工的測量

露天礦山測量是露天礦場在設計和開采階段，指導和監督露天礦的剝離、開采等而進行的一系列測量工作。主要包括：礦區測量控制網的建立和礦區地形測量、道路測量、采場測量、勘探測量、邊界測量、采掘場施工測量、碎部測量、邊坡監測觀測，以及繪制各種礦山測量圖。

3.1 露天礦山開采施工及測量內容

（1）礦區工業廣場中各種廠房及機器的安裝和放樣。

（2）依據露天礦采場邊界線上的高等級控制點，在露天礦采場內的各層級平臺上測量加密控制點，便于對各個層級露天礦施工測量進行觀測。

（3）在礦山生產初始各個階段，如：地質勘探、儲量計算和巖層剝離及坑探工程中要施工放線、保證所有設計要求到位。

（4）依據礦山施工中基建和生產的設計要求，完成各種廠房、各種道路，如礦山與外界的連接道路的施工、放樣工作，并隨時修測各種工程需要的施工圖。

（5）研究采空區上方巖層與地表移動的規律，以便采取保護地面及各層級建筑物的措施。進行儲量管理，定期測量和計算礦山的礦石產量；統計礦石的損失和貧化，準確掌握各級儲量變動的情況及保有儲量,以促進可持續的生產和保護礦山資源[3]。

（6）礦山測量工作必須經常對資源利用和生產情況進行檢查，包括統計礦石的產量，各級儲量準備開采的程度，礦石的損失量和貧化量，驗收各種工程的質量和數量。另外，對采礦方法以及各層級儲量礦柱尺寸的大小進行檢查。保證在安全條件下，使礦石的損失和貧化減小到最低限度。

3.2 露天礦山開采測量對象及測量原則

露天礦山礦采場測量，主要是指地面露天開采礦石以及與采掘工程有關的一系列測量工作，其目的是為了得到繪制各種礦山測量圖的資料；露天礦山礦采場測量通常有以下順序：礦區地面控制測量（包括平面和高程控制），露天礦山礦采場層級和線路測量，采掘工程放樣測量和各種地形測量[4]。

（1）露天礦采場各層級采掘工程測量。層級采掘工程通常是隨著時間的增加而在空間上不斷地連續開掘，因此，測量工作必須在層級斷面存在的時期經常進行，把新掘進的斷面及時繪制于圖紙上。

（2）礦體埋藏要素及特征測量。包括礦體走向、傾角、厚度、上下板面及斷層要素和采樣點等。這些數據只有在礦體開掘層級時才能獲得。這是研究礦體形狀、礦體性質、分布規律及繪制礦體幾何圖所必需的。

（3）露天礦山礦采場測量順序。測量的順序必須是由高級控制點到低級點，由總體到部分的測量。如此可使測量誤差控制在一定范圍內。露天礦山礦采場地面的測量工作也是根據這個原則來進行的。如：在邊界大面積范圍內建立起一、二、三、四等國家和礦區的三角網點。它們是依次控制的，在此基礎上再布設測量圖的圖根網點，最后在測圖控制網點上進行碎部測量。

3.3 測繪礦山地形圖及施工放樣

根據地質勘探及礦山測量資料，繪制一整套礦山測量圖。其中一類是表示各種層級采掘工程的采掘工程圖；另一類是表示礦體埋藏形狀及其品位等的礦體幾何圖。礦山施工測量圖紙包括：礦山平面圖、地形剖面圖以及其他專用圖。

各種層級工程的測繪工作，包括下列內容：第一，施工前的設計；第二，放樣和隨著層級的剝離而進行的測繪成圖；第三，根據這些圖紙可以檢查各種層級剝離的情況，可以確定安全邊界和層級之間的關系，從而為采礦設計及計劃開采提供重要的資料，而且把采礦工作的情況，直觀地反映出來。

4 露天礦山工程測量實例

某露天礦山選址地屬于低山丘陵侵蝕剝蝕地貌，以丘陵崗地為主，山勢一般較矮，山頂多呈饅頭狀，山頂高程多為300～400m，山坡坡度一般20°～30°。底部一般寬200～300m，底部兩邊分布有不連續的I 級階地，階面較寬，向底部傾斜，階面高程一般185～200m。底部地質構造不發育，僅在底部兩邊I 級階地前緣見少量小規模塌邊[5-6]。

按照露天礦山建設的要求及礦體實際情況，該礦山中露天施工平面控制網等級定為國家一等三角網，平面控制點分布在露天采場兩側，每側各兩個控制點，組成一個A、B、C、D 四個點的大地四邊形（圖2），精度符合《國家三角測量規范》（GBT17942-2000）[7]。

圖2 平面控制網點位分布

該露天礦山施工首級控制網測量，按一等三角網點，組成一個A、B、C、D 四個點的大地四邊形，地形兩邊各布設2 個點，用徠卡TM30 測量機器人測量，求得各角坐標，另外觀測墩需要露出地面1.2m 高，觀測墩上需安裝強制基盤（6mm 厚鋼扳，中間放一中心螺旋）。并且在露天礦山施工過程中，注意保護好該測量點位，該平面控制網一直貫穿在整個露天礦山施工測量中。

一般來說，露天礦山施工至少應有3 個高程控制點。本次露天礦山高程控制點選在土質較為堅硬，而且便于長期保存的兩側道路邊上，共設4 個高程控制點，按照國家二等水準測量標準，使用電子數字水準儀，進行水準測量工作。測站觀測順序：往測，奇數站為：后、前、前、后；偶數站為前、后、后、前。返測，奇數站為前、后、后、前；偶數站為：后、前、前、后。按照《國家一、二等水準測量規范》（GB 12897-2006）[8]要求執行。

5 結束語

總而言之，在露天礦山建設過程中，工程測量起著舉足輕重的作用。礦山開采過程中，首先是建立礦山區域的測量控制網，測繪礦區地形圖，為礦區建設施工放樣，有的礦區還有道路勘察設計等，測量工作不僅僅是滿足施工標準的需要，更是在很大程度上保證了建設工程質量。礦山測量方法和專業條件都是需要高度的責任心和專業技能，因此，要求礦山測量工作者不斷提高自身專業能力，為礦山開采和工程施工提供準確、可靠的測量服務，為礦山開采做出貢獻。