礦山測量學在礦山安全生產中的應用

【摘 要】礦山測量工作能準確繪制礦山建設施工平面圖和采掘施工平面圖，及時提供井下巷道位置，準確反映井下掘進巷道與礦房、采空區的空間關系及井下巷道與地面建（構）筑物的井上井下對照關系，準確、及時的測量工作能防止因穿透老窯區、巖溶洞和相鄰巷道引發的的透水事故和放炮事故。

【關鍵詞】礦山測量；安全生產；采掘施工；數字化礦山

礦山測量工作是礦山開發過程中不可缺少的一項基礎工作，它貫穿于勘探、設計、建設、生產各個階段直至礦井報廢。礦山測量涉及到地面和井下，不僅要為生產建設服務，而且更重要的作用是為安全生產提供指導性信息。本文著重從當前生產現狀和未來發展兩方面淺談礦山測量工作在礦山安全生產中的作用。

1.礦山測量的任務

自古以來，礦山測量工作被視為礦山建設生產的眼睛，早在春秋時期，《周禮·地宮》已有關于礦山測量指導生產的記載。之所如此，是因為礦山測量能夠提供生產必需的測量圖紙和各種測量數據。現代礦山企業已經擺脫以前一味開采、不顧浪費的局面，轉而形成珍惜資源、努力實現可持續開采和發展的良好形勢。礦山企業如何能夠持續穩定獲得經濟效益，在很大程度上取決于生產計劃和任務是否組織得當。如果礦山測量不能及時跟進生產實際，不能及時、準確的反映開采空間的變化和開采中遇到各種水文、地質信息，那勢必會影響下一步開采的計劃，造成盲目亂采和各項管理工作的混亂，進而形成安全隱患。

杜官莊鐵礦是一個具有20多年開采歷史的礦山，采用房柱式充填采礦法開采，測量工作從+170米水平延伸到+5米水平，分為4個開采水平，該礦的測量工作包括井巷導線測量、一井內貫通測量、碎部測量。在采準與切割階段，礦山測量工作要完成每個礦房溜礦井、人行天井平面中心，礦房拉底巷方位與坡度的放樣等礦房準備工作。如果測量放線不準確，將無法完成礦房準備工作，或者留下安全隱患。回采階段礦山測量工作是控制好刷幫的寬度、坡度及挑頂高度，使其礦房寬度和高度符合初始設計，保持房間柱完好，為以后礦房充填和房間柱回采創造安全有利條件。

精準的礦山測量工作為礦山安全生產提供可靠地技術保障，井下導線點和高程點的精度直接影響到巷道貫通的質量好壞。主要運輸大巷貫通過程中如遇有不良地質條件而需要修改貫通方案的情況下，測量人員要與地質技術人員現場勘察、測量，預測前方危險區域，重新制定貫通方案。測量人員需要在現場將貫通岔點和方位重新放樣，精確控制好掘進方位和標高，當兩頭掘進達到最小安全距離時，測量人員要下達通知單，改為獨頭掘進，防止放炮事故發生，保障貫通工作安全順利完成。當礦井周圍存在小井和老窯采空區時，測量人員要全面掌握水文地質資料，避免發生越界開采和誤穿鄰井事故發生。

礦山測量在礦山安全事故預防及應急救援方面發揮著重要作用。透水事故是各類礦山面臨的重大隱患之一，預防透水事故，首先要做好礦山安全管理工作，從技術和管理層面采取有效措施。該礦位于汶河沿岸，屬于大水礦山，地下水來源主要來源于斷層水和巖溶裂隙水。測量工作在該礦水患治理和防水決策過程中起了重要作用，防治地表水方面，測量人員在河岸設立水位測量標桿，在雨季豐水期，定期測量河水水位，發現水位高于預警水位時，及時發出預警信號。礦山安全避險“六大系統”為礦山生產統一調度指揮、提高生產效率、排除事故隱患提供有力保障，該礦“六大系統”的建設過程離不開礦山測量工作，特別是人員定位系統，首先測量人員將井下所有巷道、礦房、設施場所測繪成圖，輸入計算機，管理人員根據成圖結果合理布置定位裝置，隨著生產系統開拓，不斷更新測繪數據，延伸布置“六大系統”，在事故發生時，救援人員能夠迅速、準確采取應急措施，提高救援效率。

近年來，非煤礦山安全生產事故時有發生，其中透水、冒頂片幫事故占據事故起數前兩位。冒頂片幫事故多發于巖巷和采場，通過觀測圍巖變形量，判定變形趨勢的方法能及時預知并避免在巖巷掘進時期，通常采用新奧法施工，新奧法施工的要點之一就是在施工的各個階段，對現場圍巖進行量測，提出準確可靠地測量信息，如頂板或底板下沉、兩幫的收斂變形等，及時反饋指導施工。該礦+70水平運輸大巷在掘進過程中遇一紅板巖段，為了測量支護斷面變形量，在頂板和底板各設置測量點，每月進行一次水準導線觀測。測點變形量有觀測終值減去初始值再除以觀測時間（月）而得，平均值為簡單算術平均值，根據觀測結果計算出巷道頂板和底板平均位移量，由此判定圍巖穩定或穩定蠕變狀態，采取相應支護措施，確保巷道安全。

2.未來發展應用

在信息技術高速發展的今天，礦山測量新技術—數字化礦山正在有計劃、有步驟的穩步推進。數字化囊括了3S技術（GIS、GPS、RS）、三維建模與虛擬現實、數字影像、通信及數據庫技術。

眾所周知，礦山安全隱患存在著分布位置不確定、誘發因素的不確定和災變時間的不確定等特點，表現為一個復雜的時空變量。在礦山開采過程中，采場、頂底板、地面在不斷發生變化，同時地壓壓力、礦井瓦斯、礦井水等也在隨之發生變化。對此類變化，目前是通過現場測量數據，手動計算后再在圖紙上表現出來，因此會降低數據的時效性，延誤事故預警。而數字礦山技術通過自動實時測量，實現動態數據快速更新、補充，各類數學模型自動分析，判斷隱患發展趨勢，及時、迅速將變化趨勢在可視化終端顯現出來。大大提高了礦山安全管理自動化水平。

三維建模與虛擬現實技術實現了地質環境、礦體開采活動的可視化模擬與分析。該技術的成果主要是建立三維實體模型，管理、技術人員可以通過實體模型認識地質體的空間機構和相互關系、設計采挖方案、分析邊坡穩定性、模擬分析地下開采引起地面塌陷的影響及程度。

3.結束語

傳統測量工通過施工放樣、質量檢查、變形監測等活動，為現場安全提供安全保障。新礦山測量技術適應礦山安全形勢發展需要，在更高的管理層面上發揮著重要作用，關系到的礦山企業的生存和發展。 [科]

【參考文獻】

[1]高井祥，吳立新，呂亞軍.礦山測量新技術.中國礦業大學出版社，2007.12.ISBN 978-7-81107-809-1.

[2]國家測繪局職業技能鑒定指導中心，大地測量測繪出版社，2009.6.ISBN978-7-5030-1926-5.