淺談礦山測量的主要工作及其新技術

谷全志

（寧夏回族自治區煤田地質局，寧夏 銀川 750011）

0 引言

礦山測量是在礦山建設和采礦過程中，為礦山的規劃設計、勘探建設、生產和運營管理以及礦山報廢等進行的測繪工作。它是綜合運用測量、地質及采礦等多種學科的知識,來研究和處理礦山地質勘探、建設和采礦過程中由礦體到圍巖，從地面到井下在靜態和動態下的各種空間幾何問題的學科。

1 礦山測量的概述

1.1 礦山測量研究對象及任務

由于礦山測量研究的對象是礦山的井筒、巷道、采場、工作面、臺階、剖面等的定位與描述。因此，它與地形測量相比，在測量對象、工作條件以及精度分布等方面具有不同的特點。

礦山測量的測量環節包括：建立地面控制網、井上與井下的聯系測量、井下巷道中的控制、施工及日常的巷道及回采面測量，具體測量任務包括：

（1）建立井上和井下測量控制系統，測繪地形圖；

（2）礦山建設中的施工測量；

（3）測繪各種圖紙；

（4）對資源利用和生產情況進行檢查與監督；

（5）“三下”開采和礦柱留設；

（6）土地復墾和環境治理；

（7）礦區內地籍測量；

（8）礦區月、季、年生產計劃和長遠規劃。

1.2 礦山測量的作用

（1）保證作用

通過及時提供反映生產狀況的各種圖紙,準確掌握儲量變動情況,參與采礦計劃的制定。

（2）監督作用

礦山測量人員要依靠有關法規和規定,經常檢查各種采掘工程質量,以減少資源浪費。

（3）安全指導作用

利用各種圖紙，及時正確指導,使采礦巷道不掘進到危險區。同時預測采空后巖層與地表移動范圍,避免建筑物和人員安全事故發生。

2 礦山測量的工作

2.1 近井點和水準基點測量

近井點及水準基點是設置在坑道、豎井井口附近的控制點。它是指導坑道、豎井掘進、施測坑（井）口位置點和坑道內導線測量的起算點，一般均埋設標石。

由于地下礦山工程涉及范圍較大，并且在其采礦區域內，地面由于采礦影響會產生塌陷的現象。因此在布設近井點時，除在采礦范圍內布設兩三個外，還應在采礦范圍外布設幾個，一般通過建立GPS網來完成。

水準基點是通過布設水準導線，與國家水準點聯測，通過水準儀獲得水準基點高程。水準基點的精度應達到國家四等高程控制點的要求。

無論是近井點還是水準點基點的選擇都應選擇在地基穩定，不易被破壞的地方。

2.2 聯系測量（定向和傳遞標高）

在礦山工程中，可使用平峒、斜井及豎井進行地下的開挖工作。為保證井下工程沿設計方向掘井，應通過平峒、斜井及豎井將地面的平面坐標系統及高程系統傳遞到井下，該項工作稱為聯系測量。通過平峒、斜井及豎井的聯系測量可由導線測量、水準測量、三角高程測量完成。聯系測量分為平面聯系測量和高程聯系測量。其主要作用有：

（1）保證井下工程按照設計圖紙正確施工，確保巷道的貫通；

（2）確定井下工程與地面建筑物、構筑物、鐵路、河湖等之間的相對位置關系，保證井下工程和地面設施的安全。

平面聯系測量分為幾何（一井、兩井）定向和陀螺定向。幾何定向測量主要分為投點和連接測量；陀螺定向一般通過陀螺經緯儀來完成。陀螺經緯儀是陀螺儀和經緯儀結合在一起的儀器。他利用陀螺儀本身的物理特性及地球自轉的影響，實現自動尋找真北方向從而測定地面和井下工程中任意測站的大地方位角。

高程聯系測量是為了使地面和井下建立統一的高程系統，應通過斜井、平峒和豎井將地面高程傳遞到井下巷道中，可從地面用水準測量和三角高程測量方法直接導入。

2.3 井下平面和高程控制測量

井下控制測量包括平面控制測量和高程控制測量。平面控制測量由于受井下條件的限制，使得測量方法較為單一，只能布設導線。高程控制測量方法有水準測量、三角高程測量。

井下導線的布設按照“高級控制低級”的原則進行。我國《煤礦測量規程》規定，井下平面控制分為基本控制和采區控制，導線應布設成閉合導線、附合導線或者支導線。

基本控制導線一般從井底車場的起始邊開始，沿礦井主要巷道布設，通常每隔一段應用陀螺儀定向，以提供檢核和方位的條件。

采區控制導線沿采區上、下山、中間巷道以及其他次要巷道布設。

井下高程控制測量的任務是，測定井下巷道中各種測點的高程，建立一個與地面統一的井下高程控制系統，確定各種采掘巷道、峒室在豎直方向上的位置及相互關系，以解決各種采掘工程在豎直面內的幾何問題。井下高程控制測量可分為井下水準測量和井下三角高程測量。

2.4 井下施工測量

礦井施工測量的主要任務是根據各種施工設計的圖紙和資料，按設計要求將施工對象標定于實地，并在施工過程中，不斷進行檢查，以確保工程質量達到設計所規定的要求。主要測量任務有：

（1）井筒中心和十字中線的標定；

（2）豎井井筒掘進時的施工測量包括：標定井筒鎖口、標定掘進與砌壁時井筒中心垂球線的位置、標定梁窩線和牌子線的位置、定期丈量井筒掘砌深度等；

（3）掘進井底車場時的測量工作；

（4）特殊鑿井時的測量工作。

2.5 巷道及回采面的測量

巷道及回采面測量是指巷道掘進和工作面回采時的測量工作。它是礦井日常測量工作的主要內容。巷道和回采面測量是在井下平面和高程控制測量的基礎上進行的，其任務主要包括：

（1）根據采礦設計標定巷道掘進的方向和坡度，并隨時檢查和糾正，此項工作稱為巷道中線和腰線標定；

（2）及時準確地測定巷道的實際位置，檢查巷道的規格質量和丈量巷道進尺，并把巷道填繪在有關的平面圖、立面圖和剖面圖上；

（3）測繪回采面的實際位置，統計產量和儲量變動情況，此項工作稱為回采面測量；

（4）有關采礦工程、井下鉆探、地質特征點、瓦斯突出點和涌水點的測定等。

3 礦山測量的新技術

現代科學技術的發展，開發出了新一代的電子測繪儀器，形成了以GPS、RS、GIS為代表的3S技術。他們在礦山測量中的應用形成了“數字礦山”。數字礦山指在礦山范圍內建立一個以三維坐標為主線，將礦山信息構建成一個礦山信息模型，以描述礦山空間中每一點的全部信息，并按三維坐標組織、存儲起來，并提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段，使有關人員都可以快速準確、充分和完整地了解及利用礦山各方面的信息。它是基于信息技術，通過多種技術的匯聚，為礦產資源開發、開采規劃、采選加工、生產過程管理、生產安全與經營決策提供信息技術平臺和工具。建設數字礦山，將礦產資源的發現與開發工作從分類資料的順序處理改變為實時資料的并行處理，建立快速反饋的動態礦山模型，對煤礦生產過程和經濟活動進行動態的把握和快速的控制，是以信息集成、共享和工作協作為主要特征的綜合管理系統。數字礦山具有資源數字化、技術一體化、信息集成化、業務協同化、管理集約化、決策科學化、智能化。

4 結束語

礦山測量服務于礦山勘探、設計、開發和生產運營的各個階段。它作為一門交叉性的科學，而現代測繪技術的發展，必然促進礦山測量的進一步發展。以現代測繪技術、礦山工程技術和相關科學技術為基礎的礦山測量，必將會形成集數據采集、處理、管理、傳輸、分析、表達、應用、輸出為一體的智能化、自動化的技術系統。

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