測繪新技術在金礦井下測量中的應用研究

宋小男

近年來，測繪領域不斷創新和發展，涌現出很多新技術，為測量測繪作業提供支持與保障。從測量實踐的角度分析，綜合運用各類現代化技術，集成測量技術的優勢，輔助外業和內業工作的開展，采集礦山建設和生產等所需要的數據信息，能夠起到高效的助力作用，具有推廣應用價值。

1 測繪新技術的特點

目前，行業前沿積極推廣利用各類現代化技術手段，輔助井下安全生產作業的開展。從測量測繪的角度分析，借助現代化技術手段，實現了測量的智能化與高效化，助力智能礦山實現。采用的井下測量技術手段，呈現出以下特點：①主動探測。部分金礦已經開始構建智能化礦山，通過配置硬件服務器和虛擬化云平臺以及監控中心等，推進各項建設工作的開展。搭建的超融合平臺，綜合水平比較高，具有很大的優勢。其中，主動探測和可視化監控優勢比較突出，能夠結合井下作業環境特點，進行相應地探測，獲得數據信息，并且實現可視化監控，切實提高礦井生產安全管理的水平與效率。②安全測量。隨著5G技術的應用，部分礦山已經開始打造“5G+人工智能”遠程操控無人機是鑿巖臺車，并且通過了測試，標志著可實現5G無人化智能采礦。采用此技術手段，推進礦山智能化建設，實現數據信息的高效化采集和利用，輔助安全生產，提高作業環境的安全化水平，助力相關工作的開展。從測量作業的角度分析，有了各類智能化手段的支持，可更加安全高效化開展測量，促進測量測繪的創新，全面提高測量作業的效率。

2 測繪新技術在金礦井下測量中的應用情況

2.1 新型全站儀

我國很多金礦都在積極推廣應用新工藝和新設備，推進智能化礦山的建設，獲得了不錯的成效，達到了規模化和機械化作業的效果，全面提高了生產作業的效率。從井下測量作業實際分析，很多還采用傳統的測量作業方法，影響著采集作業的效率與質量。使用新型全站儀裝備，例如徠卡MS60全站掃描儀，能夠達到高標準的測量作業要求。此類裝備擁有0.5″級別的常規測角精度，也擁有ATR自動測角精度。從使用的角度分析，此全站儀可以實現1000點/秒的快速掃描，并且掃描精度可以達到0.6mm，被廣泛應用在精密測量與監測工作中，例如地鐵和隧道工程等。使用MS60全站掃描儀，輔助金礦井下測量作業的開展，既能夠高效化完成井下放線與其他傳統測量作業，還支持對采空區進行快速掃描。以某金礦為例，在礦井下采空區，使用了MS60全站掃描儀，輔助采空區條帶的掃描，按照后方交會設站的方案，帶按照50cm*50cm@20m間隔進行布置，總計掃描2站，用時大約10min，總計采集45905個點，極大程度上提高了井下測量作業的效率。在數據管理方面，使用徠卡Infinity軟件，發揮其強大的數據處理與分析功能，支持全站儀和水準儀等的數據分析，并且能夠實現三維點云數據的處理與轉換。使用的徠卡MS60全站儀，還支持使用SD卡，采集的數據信息可直接存儲到卡內，并且可直接導入到徠卡Infinity軟件，完成相應的操作，例如查看和編輯以及管理等，將不需要的噪點去除。將經過去噪處理后的電云數據，導入到3D Reshaper軟件內，能夠實現點云的三維瀏覽和去噪以及生成格網等系列操作。利用此軟件能夠生成采空區條帶斷面，并且能夠將斷面導入到CAD進行處理。在井下開采作業中，采空區條帶開采作業完成后需要組織開展回填，達到穩定性要求后再繼續開采相鄰部分的礦山，整個過程難以避免會采到之前回填的回填物，利用3D軟件可計算得到此部分的方量，也就是前后兩次條帶開采相交部分的體積。通過Mutiworx for CAD插件可將點云導入到CAD中，將點云切片繪制采空區輪廓線。根據測量作業實踐總結，使用的新型全站儀，其具有0.5s測角精度，可保證礦山導線測量和井下放線等工作的精度。若作為掃描儀使用，可以自動化采集井下采空區的數據信息，并且經過處理后能夠獲得高質量的數據結果，極大程度上滿足了金礦井下作業的需求。

2.2 空中機器人

礦井測量測繪作業的開展，面臨很多挑戰與風險?，F有的研究資料顯示，美國賓夕法尼亞大學GRASP實驗室的Exyn技術公司研發了自動空中機器人系統，采用此無人機輔助金礦測量作業的開展，能夠替代技術人員進入人類難以進入的區域，完成數據信息的采集。傳統的金礦測量成本高，且測量環境惡劣，給人類測量師帶來很多挑戰和威脅。使用無人機技術手段，利用技術的實時化采集數據信息的優勢，同時可以保證數據信息的質量，為安全勘探提供技術支持與保障，并且能夠節約成本。利用基于LiDAR的制圖技術，創建金礦場井下運行情況的綜合地圖，通過數據信息的對比分析，能夠為勘探作業的開展提供支持。金礦井下作業人們面臨很多未知的環境和挑戰，引入自動飛行機器人，借助其力量完成數據信息的采集和地圖繪制，可減輕人工作業的強度，并且節省資金，相比傳統測量作業法還可以保障測量的安全，及時反饋獲得的地圖資料，助力生產作業的開展。

2.3 激光雷達技術

礦產領域中激光雷達測繪技術的應用較為廣泛，隨著科學技術和礦山行業細分，在礦料測量和礦料運輸等方面也被推廣應用。將激光雷達用作視覺傳感器和報警系統相互結合，不僅能夠節約作業的成本，還可以保障作業的安全。一般來說，礦區內的環境比較復雜，對傳感器裝置的性能要求很高，體現在高防護等級、抗干擾和串擾、抗強震動、工作溫度范圍廣、功耗低等方面。從應用場景分析主要如下：①礦料開采與礦車安全避障。完成礦料開采作業后，礦井小車要在對應的有軌車道上勻速運往礦外。為了防范運輸環節和車輛碰撞或者運輸環節遇到障礙物翻車，可裝置長距離激光雷達傳感器，進行快速檢測與分析，控制剎車或者預警，達到安全提示和控制的目的。②在礦料運輸方面使用激光雷達傳感器能夠進行礦石有無的檢測，并且模擬開關量輸出。③測繪。激光雷達系統的組成，主要包括激光發射系統與探測接收系統，實際應用中發射激光遇到目標后可以反射并且被探測系統接收，根據激光往返的時間能夠測量得到目標點的距離，完成目標區域的掃描后可以三維成像。隨著激光雷達技術的發展，其被廣泛應用到很多新領域，例如無人駕駛等，為智能礦山的建設和發展提供了技術支持，滿足井下無人駕駛安全控制的需求，全面提高運行管理的水平。目前，很多礦山都已經構建了多平臺激光雷達測量系統，為測量作業的開展提供支持，多用于礦山測量方量計算以及線劃圖繪制。傳統的全站儀法和其他測繪技術，在遇到復雜的測繪環境時難以獲得準確的數據信息。采用多平臺激光雷達測量技術，不僅掃描速度快，而且是全數字化，信息量很大，測量結果的精度很高。

3 測繪新技術在金礦井下測量中的應用策略

3.1 做好技術應用需求的分析

金礦井下測量作業的開展，涉及到很多內容，需要做好技術應用需求，合理配置測量資源。一般來說，采用測繪新技術，輔助礦區控制測量，構建靜態GPS控制點，同時結合礦區的具體情況，選擇礦體位置和坑洞口位置布置控制點，合理加密處理，減少測量受到的干擾，保障測量結果的真實性和準確性。在中長距離巷道貫通測量作業實踐中，測繪新技術的應用較為廣泛，表現出較高的水平，可在通視條件不好的情況下測量，避免控制點之間相互干擾，保障金礦測量作業高效化開展。利用全站儀三角高程測量的方法，保證較好的測量狀態，高質量推進井下測量作業的開展。通常來說，中長距離的支導線不會給測量坐標的精準度帶來不良影響，不過可能會影響金礦測量高程。測量作業中可利用地球曲率，開展高差修復。金礦井下測量作業的環境和要求不同，可選擇的測量技術手段也不同，需要結合礦區的具體情況進行分析，制定完善的測量技術方案，優選適宜的技術手段輔助測量作業的開展，全面提高礦區測量的質量與效率，助力高效安全采礦。每類測量技術都有自己的優缺點，適用范圍都不同，做好技術對比分析，善于發揮不同技術的優勢和不足，實現技術的綜合化利用，保障井下測量作業的高效化開展和落實。積極推廣利用智能化技術手段，例如無人機技術和新型全站儀等，升級改造井下測量系統，達到不斷提高的測量作業標準要求，適應測量新形勢和新情況，保障技術應用的效果與效益。

3.2 做好技術應用要點的控制

按照金礦井下測量作業程序開展相關工作。以礦山巷道貫通測量作業為例，要嚴格按照技術操作流程推進各項工作。首先，做好測量前的準備工作。對井下經緯儀導線點做好細致全面的展繪，并且明確中心線做好標記。除此之外，還必須要明確開切點和貫通測量方案。若遇到貫通距離很長的井巷，則要做好貫通測量的實際精度估算。根據金礦井下測量作業的安排和要求，準備好所需的儀器設備和人力資源等，完成事前的測量工作，保障后續作業高效化開展和落實，實現測量作業的目標。在前期的準備環節，需圍繞技術標準化和測量安全化兩個方面入手，認真落實安全教育和技術交底，增強測量人員的安全意識和責任意識，高效化推進金礦井下測量作業，保障測量工程高質量推進和落實。對使用的儀器設備，也要進行全面精細化檢查，消除潛在的風險與隱患，保障測量的效率與效果。其次，計算貫通幾何參數。一般來說，金礦井下測量作業中巷道貫通涉及到很多參數，例如巷道中心線和傾角位置等，都需要事前確定，保障后續工作高效化開展。通常需要采用數字分析和幾何分析的方法，來確定各類幾何元素，為設計高質量的圖紙提供支持。除此之外，為保障貫通測量作業高效化完成，需明確測量的時間和地點，可根據貫通的距離和測量日期等進行綜合分析，獲得相應的數據，助力貫通測量作業的開展。最后，做好巷道腰線與中線的監管。金礦井下測量作業的開展，需結合巷道貫通的具體情況，做好巷道的腰線和中線處理。整個作業期間，都要做好腰線與中線的檢查，并且認真做好填圖工作，不斷更新測量結果，優化調整腰線與中心的位置。按照技術操作的要求，最后一次貫通定標時一定要兩個工作面距離相差＜50m，同時及時上報相關情況，及時調整作業的方案，保障貫通的安全性。

做好測量問題的分析。一般來說，金礦井下測量作業中貫通測量作業的方法有三種，包括GPS定位測量法、定量分析法、導線與陀螺測量技術等。在實際應用中需要結合測量環境的具體情況，優選適宜的方法，做好貫通測量過程的控制，保障陀螺運動的方向和導線的長度達到標準，實施嚴格控制措施，保證測量作業的效果與效益，實現技術的應用價值。根據以往的經驗，貫通測量實踐中常見以下失誤：①金礦井下測量作業時，在測量地面時受到測量點環境的影響，獲得的數據信息可能和實際情況存在誤差。②采用導線與陀螺貫通測量法，極易因為運動方向和導線長度的誤差，導致測量數據誤差。③對于井下巷道的豎井投點的貫通測量，則可能會受到投點方向和力度等的影響產生誤差。整個操作期間，必須要嚴格按照技術的標準和流程操作，保障測量結果的精準度，實現測量作業的質量目標。

提高測量質量的做法。金礦井下測量作業涉及到的內容很多，必須要做好細節和要點的控制，保障測量結果的真實性和準確性，提高測量作業的水平。從實踐的角度分析可圍繞以下方面做好控制：①明確測量誤差要求。組織開展金礦井下測量作業，工作人員必須要明確質量要求。根據測量作業的項目和內容，結合采用的技術方法，確定測量的誤差，做好誤差的估算和分析。一方面，要從實際情況出發優選適宜的測量技術手段，控制好金礦井下測量作業的成本。另一方面，對可能產生測量誤差的環節，做好技術論證與分析，提出高水平的技術方案，指導作業的開展和落實。積極推廣使用新技術和新設備，嚴格把控金礦井下測量作業的精度，防范施工誤差的產生。②做好操作環節的把控。堅持科學合理布置原則，做好測量地面控制網的布置，保障金礦井下測量作業的精準度。從井下測量的實際情況分析，隨著采礦深度的增加難度會增加，自然技術標準也會不斷擴大，增加了控制的難度，因此需要做好科學合理布置控制網，保障測量設備的適宜性和數據信息的準確性，實現技術的應用價值。測量作業期間，結合測量的任務，保證測量坐標的準確性。例如，聯系立井測量作業時必須要注意傳遞好方向角。嚴格按照金礦井下測量作業的標準和規范，借助激光雷達設備和GPS儀器設備等，高質量完成各項工作，保障金礦井下測量作業的質量。整個過程中都要做好嚴格監控，保證金礦井下測量結果的真實性和準確性，高質量推進各項工作。合理運用新型技術手段，挖掘儀器設備和技術的優勢，助力金礦井下測量作業的高效化開展，實現測量作業的目標，創造更多的效益與價值。

3.3 做好技術人員的培訓

金礦井下測量作業實踐中各類新技術、新設備以及新方法被廣泛應用，促使測量作業的效率不斷提高，同時測量標準也越來越高，為保障測量作業高質量開展，做好測繪隊伍的建設，不斷提高測量業務素質水平，具有重要的意義。邀請行業技術人對職工進行多平臺激光雷達測量技術應用培訓，結合測量作業的項目，對測繪作業人員進行培訓。作為測量技術人員，要具有積極學習新設備和新技術的操作方法，適應金礦井下測量作業的新形勢和新要求。從測量作業的操作實際分析，則要嚴格按照技術的規范和要求，高效化開展各項作業，保障測繪新技術的應用價值得以實現，全面提高應用的水平。企業方面要加大人員培訓的投入力度，在引進新設備和新技術的同時，做好人員隊伍的建設，保障金礦井下測量作業水平全面提高，實現金礦井下測量作業的目標，助力采礦作業的高效化開展。

4 結語

綜上所述，測繪新技術在金礦井下測量中的應用，可提高測繪測量作業的效率和安全水平，具有推廣應用的價值。從礦井測量測繪實踐分析，可采用的技術手段很多，例如新型全站儀和激光雷達技術以及無人機等。未來，測繪技術不斷革新，越來越多的新產品會被研發和應用，能夠為測量作業的開展提供更多的支持與保障，全面提高測量作業的水平，創造更多的效益。