礦山儲量動態檢測技術的應用研究

古金明

1 礦山儲量動態檢測的目的和任務

資源儲量動態檢測的目的是為各級政府和國土資源管理部門管理礦產資源儲量提供依據,為礦山開采進行合理總體規劃,科學開發利用當地有限礦產資源及制定年度開采計劃,編制年度開采設計提供準確可靠的資料。其主要任務是測量礦山保有礦產資源儲量、開采儲量、損失儲量,及儲量變化情況,編制資源儲量計算圖等圖件,調查評價礦產資源儲量利用中存在的問題,并提出相應的建議,編寫礦山礦產資源儲量年度測量報告。

2 儲量檢測的技術方法

2.1 露天開采礦山的測量

(1)原有資料的收集和檢查。

礦山資料的收集主要包括礦區所在的地理位置和氣候條件、上一年度礦區基本生產情況、權屬及法人變更情況、開發利用方案、儲量核查報告、采礦證、生產許可證以及原有的測量資料、測量和地質圖件如:最新采掘現狀圖紙、儲量計算圖紙、剖面圖、地形地質圖等。對原有的控制點、圖根點要認真檢查,是否保存完好,用CORS或全站儀檢查其精度是否符合規范要求,檢查礦區拐點坐標是否與采礦證坐標保持一致,要調查清楚所使用的坐標系統和高程系統、控制等級,采礦證坐標使用的坐標系統、分度帶號等。

(2)控制測量。

在我們進行礦山儲量檢測的實際工作中,常常發現原有的控制點很多都已在礦山開采過程中破壞了,因此,必須重新布設控制網,布網方法我們一般是采用GPS靜態測量方法,按照《地質礦產勘查測量規范》GB/T18341-2001《全球定位系統城市測量技術規程》中D級或E級網的要求測量。每個礦區至少要布設三個控制點,控制點要至少有兩個能通視,點位要能覆蓋整個礦區并且以便于查找、保存、交通方便為原則,控制樁要采用能永久保留的預制混泥土樁或現澆混泥土,中心以鋼筋刻十字為標志,同時現場做好GPS點之記。

礦區內部的控制點采用全站儀一級圖根導線或RTK進行加密。點位盡量選在視野開闊,土質堅硬、穩固易保存的地方。

在CORS網覆蓋的地區,可以用CORS直接測設控制點,但在作業時應架設三角架,對中整平后,讀數三次,取平均值。

(3)實測。

用RTK檢測礦區拐點坐標,詳細測量本年度采剝工程、采空區范圍,實測地質技術人員指定的礦體厚度;對原有礦山地形地質圖進行修測,沒有礦山地形地質圖的,則進行適當的補測,礦區地形地質填圖所用底圖應采用同比例尺地形圖(或更大比例尺地形圖),重要地質點(露頭點、構造點,巖體和礦體的界線點、重砂點等)采用RTK或全站儀定位,測量精度符合《地質礦產勘查測量規范》;根據地質技術人員設計的剖面位置和方位,測繪2～3條比例尺不小于1/500地質剖面圖。

2.2 地下開采礦山的采礦工程測量

地下開采的礦山測量首先要做好地面控制測量,其作業方法和地面開采礦山控制測量方法相同,但為了將控制點引入井下,必須在洞口附近測設2～3個控制點。若收集到原有的控制點,要認真檢查核對,精度符合要求即可使用。

(1)井上下聯系測量。

采用斜井、平垌進行地下開采的礦井,可以用復測支導線的方法將地面控制點的坐標和高程引入地下巷道,而采用豎井開采的礦井要通過豎井聯系測量的方法將地面控制點引入地下巷道,包括豎井定向測量、定向連接測量和導入高程測量。豎井聯系測量的方法:陀螺定向法、鉆孔投點法和聯系三角形法。

①陀螺定向法。

陀螺定向法是采用光學垂準儀(或重錘球)投出井上、井下在同一鉛錘線上的點位,根據井上、井下陀螺定向成果,求算投點在空間的平面夾角,使得井上、井下的導線連成一體,把井上導線坐標、方位傳遞到井下導線。主要儀器:全站儀、陀螺經緯儀、光學垂準儀等。

②聯系三角形法。

聯系三角形法是一種傳統的豎井聯系測量方法就是在井筒內掛兩根鋼絲,其一端固定在地面,另一端系有定向專用的垂球自由懸掛于定向水平,一般稱為垂球線,再按地面坐標系統求出兩垂球線的平面坐標及方位角,在定向水平上把垂球線與井下永久點連接起來,便能將地面的方向和坐標導入井下,儀器設備主要有全站儀;10kg重錘2個;Φ0.5mm高強鋼絲80m;小絞車、導向滑輪及經過比長的鋼卷尺等。

進行聯系三角形測量時,為保證精度,要重復觀測數組。每組只將兩垂線位置稍加移動,測量方法完全相同。由各組推算井下同一導線點之坐標和同一導線邊之坐標方位角。各組數值互差滿足限差規定時,取各組的平均值作為該次測量的最后成果。

2.3 生產井巷碎部測量

井下碎部測量在導線點上用全站儀極坐標法測量,對測制的各測量點應做好永久性標記,測量重點對象是能控制開采范圍的井巷。測量巷道起始點、轉折點、交叉點、變坡點、分界點、風門、密閉巷道位置、掘進位置、技改位置、風井、主井、副井等,沿脈井巷要連續觀測礦層厚度,地質技術人員對礦層的結構、產狀及其變化作好記錄,記錄礦層的特征,將小柱狀圖標注于圖上;穿脈井巷應連續觀察記錄巖性及其變化,至見礦點時還應對其頂板特征作詳細記錄和描述;對采準切割巷、聯絡巷應調查采區布置、長度及采空區范圍,記錄標定保安礦柱的位置;對井巷內發現的巖層產狀變化、隱伏斷層及破碎帶應作詳細觀察記錄和標定,做好地層描述,調查對采區布置及回采的影響;觀察記錄井巷內巖性、井巷變形、井巷支護及空區充填情況;訪問收集井巷內的涌水方式及水量大小,以及礦井瓦斯、熱害及通風系統的布置情況。

2.4 數字制圖和儲量計算

將外業觀測數據通過隨機軟件輸出,所有野外資料100%自檢、互檢,檢查無誤后利用CASS7.0或MAPGIS制圖軟件修編礦區的地形地質圖、采掘(剝)工程圖,地質剖面圖、礦體幾何圖、井上井下對照圖、儲量計算圖等,根據礦體的實際地形以及現場的勘察、調查結果,依據一定的工業指標、方法及參數計算動用和保有儲量,編制報告。

3 結語

礦山儲量動態檢測是礦山企業每年必須做的重要的基礎性工作,是測量技術和地質技術在礦山科學合理開發、開采及管理中的綜合運用,大力推廣應用新產品、新技術如GPSRTK、CORS技術,不斷提高自動化、數字化水平是我們在礦山儲量動態檢測中的研究方向。

參考文獻

[1] 礦山儲量動態管理要求.國土資發［2008］163號.

[2] 江西省礦產資源儲量檢測技術指南.

[3] 張國良主編.礦山測量學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2006.

[4] 地質礦產勘查測量規范GB/T18341-2001.