淺析GPS技術在煤礦測量中的應用

王育杰

摘 要：GPS技術具有測量精度高、測量所需時間短、外業作業效率高等優點，在地質勘測中應用十分廣泛，本文主要就GPS技術進行簡要的概述，重點就GPS技術煤礦測量中的實際應用問題進行分析總結。

關鍵詞：GPS技術；煤礦測量；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.057

煤礦測量工作貫穿于煤礦工作的全過程，煤礦測量的精確度會影響到煤炭資源開采的安全性，GPS技術在工程地質測量中應用十分的廣泛，將GPS技術應用于煤礦測量之中，能夠有效的提高測量的精確度，這對于保證礦區的安全有著重要的意義。

1 GPS技術概述

GPS技術起源于1958年，最初是用于軍用領域，全名為全球定位系統，主要的目的是為海陸空軍提供實時的全球性的全天候的導航服務，用于情報搜集、應急通訊等軍事目的，隨著科學技術的不斷發展，GPS技術逐漸開始應用于民用領域。1994年，GPS系統全球覆蓋率達到98%，共布設24顆GPS定位衛星。GPS導航系統工作時，首先測量出用戶接收機與已知衛星之間的距離，然后通過對多顆衛星數據進行綜合的分析，最終得出接收機的詳細位置。GPS設備的放樣精度能夠達到厘米級別，與傳統導線測量相比，GPS技術的作業效率是導線測量的2～4倍，作業效率明顯提高。GPS技術能夠實時進行野外觀測，數據可以現場校核，這是傳統的測量手段難以實現的。GPS技術中，移動站與基站之間不需要通視，觀測的距離自然就會更遠，可以進行全天24h作業。基站設置完成后，整個系統只由一人操作即可，能夠有效的節省人力、物力資源，可以有效提高測圖的精準度，十分的便捷。

2 GPS技術在煤礦測量中的應用

（1）在煤礦近井控制網布設中的應用。煤礦從礦井中運輸出來需要經過煤礦井筒，與其它巷道相比，井筒的貫通工程精確度要求較高，為了保證新建礦區的主副斜井能夠完全精準的貫通，新建礦區地表需要建立一個地面近井控制網，地面近井控制網布設時利用GPS技術，按照相關測量規范，制定出科學合理的建網方案，然后布設煤礦近井控制網。

（2）利用GPS技術監測煤礦的地面沉陷情況。煤礦開采過程中難免會遇到地面沉陷問題，為礦區安全埋下隱患，地面沉陷檢測是保證礦區安全的重要措施之一，根據地面沉陷檢測結果礦區可以及時采取對應的解決措施，避免煤礦出現坍塌等不良現象，威脅工作人員人身安全，為煤礦帶來重大經濟損失。利用GPS技術能夠對礦區地面沉陷情況進行實時的監測，及時了解沉陷地區水平位移情況，進而綜合分析礦區的可開采數量，合理的安全礦區的開采工作，避免造成安全事故。

礦區地面沉陷情況監測過程中，首先現場工作人員需要在地面沉陷范圍外的安全區域設置參考基準，參考基準優先選擇基巖點。然后，參考滑坡變形監測方式布設沉陷區域監測點，將這些監測點的坐標系統設置為獨立的坐標，專門用于監測地面沉陷情況，然后利用GPS接收機進行靜態觀測，使用相關的數據分析處理軟件對這些數據進行處理，對比分析兩期以上監測結果，就可以得出大地高變化值，根據這一變化量以及時間可以分析出礦區地面的沉陷速度，評估采空區安全系數。

（3）利用GPS技術監測煤礦的垂直形變。傳統的測量方法中，煤礦工作人員主要利用水準測量法測量煤礦高程的變化，然后利用視準線法、導線法、三角網等技術方法測定經緯平面，觀察位置變化情況，監測煤礦的垂直形變，這種測量方法很容易受到地理環境的影響，導致測量的精度及測量速度難以滿足煤礦的實際工作需求。且這種監測方法只能對變形體上離散點的形變情況進行監測，監測范圍具有很強的局限性。GPS技術能夠實現三維大地測量及連續監測，自動化程度高、精度高、勞動強度低，就目前來說，GPS靜態定位測量精度完全可以滿足礦區垂直形變監測的需求。

在具體的測量過程中，首先選擇GPS接收機作為主要的觀測儀器，然后根據大地高、礦區經緯度等編制衛星幾何圖形強度因子預報表以及衛星可見性預報表，編制礦區觀測計劃。在此過程中，必須要保證所有的GPS接收機對中整平，間距120°方向分別進行一次測量，計算平均值，做好相關的記錄。觀測過程中，開始階段及結束階段要分別測量一次，觀測所得數據取平均值即為儀器高觀測值。GPS監測控制網布設時，采用邊連式連接方式，觀測人員以及監測網布設人員分為不同的小組，每組兩個成員，由專門的工作小組專門負責GPS接收機的觀測，每次觀測分為5各時段，每個時段的時間控制在1.5h左右。礦區靜態測量數據采集完成后，分析監測數據，得出礦區大地高，然后繪制沉降值曲線，可以反映出煤礦的垂直形變情況。

3 GPS技術在煤礦測量中的發展前景

煤礦測量在煤礦生產中占據著重要的地位，隨著GPS技術的引進及應用，煤礦能源勘測技術得到了迅速的發展，利用GPS靜態檢測及快速靜態方法為礦區管道及線路勘測，礦區地形圖測繪、采礦區域總體控制測量等工作奠定了良好的基礎，為礦區開采工作的開展提供了技術支持，就目前來說，GPS技術已經基本取代了以往傳統的煤礦測量控制方法，廣泛的應用于煤礦行業之中。但GPS技術并不是完美無缺的，實際上，GPS技術對信號接收的要求比較高，但在具體的地質勘測中，由于衛星信號需要穿越非真空狀態的地質層，很容易受到干擾，這在一定程度上可能會影響定位的精確度。隨著煤礦開采規模的不斷擴大，部分礦區的信號質量難以得到保證，阻礙了該技術的推廣應用，因此實際的測繪工作中可能需要與傳統的測量手段結合起來使用。比如，超聲波可以有效地穿透巖層，井下巖層利用超聲波作為信號的傳輸載體，可以提高井下定位精度。

4 結束語

利用GPS技術進行煤礦測量時，不會受到地形、天氣、通視條件等因素的限制，測量過程中操作十分的方便，測量精度較高，目前已經廣泛的應用到各種地質勘測工作之中。但這種測量方法還存在著一些不足之處，還需要相關人員深入的研究分析。

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