現(xiàn)代測繪技術(shù)在礦山開采沉陷中的應(yīng)用

涂 勇，萬 昕

（1.南昌市土地測繪工程公司，江西 南昌 330000；2.南昌市不動產(chǎn)登記中心，江西 南昌 330012）

隨著激光技術(shù)及電子技術(shù)日趨成熟，出現(xiàn)大量以陀螺儀、全站儀及測距儀為典型代表的光電結(jié)合型測繪儀器，對傳統(tǒng)測繪方式產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響。同時空間對地觀測技術(shù)不斷發(fā)展初步形成技術(shù)體系，例如：全球定位系統(tǒng)及衛(wèi)星遙感技術(shù)，以及以系統(tǒng)科學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)，促使測繪技術(shù)逐步向智能化及自動化方向轉(zhuǎn)變。礦山測量作為礦產(chǎn)開發(fā)過程的基礎(chǔ)技術(shù)性環(huán)節(jié)，貫穿于礦山開采過程始終，而現(xiàn)代化測繪技術(shù)出現(xiàn)促使測量儀器更為小巧智能，利用現(xiàn)代化測繪技術(shù)能保證礦山開采工作的安全性。鑒于此，本文針對礦山開采沉陷應(yīng)用現(xiàn)代測繪技術(shù)的研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦山開采沉陷的定量評估指標(biāo)

待礦區(qū)開采工作開展至一定階段時，出現(xiàn)自巖體移動至破壞波及地表等現(xiàn)象，促使受開采作業(yè)影響的地表發(fā)生不同程度的沉陷情況，造成采空區(qū)域上方形成普遍大于采空區(qū)域的沉陷區(qū)域。由于沉陷區(qū)域改變原有的地表形態(tài)，促使水平位置及地表標(biāo)高出現(xiàn)異常變化，而常用定量評估指標(biāo)多為水平變形、曲率、傾斜、水平移動及下沉等[1]。同時，地表移動觀測工作較為復(fù)雜，涉及裂縫測量、距離、高程及平面坐標(biāo)等方面內(nèi)容，而開展測量作業(yè)能獲取坐標(biāo)方位角α、空間移動向量、測點(diǎn)平面移動向量、測點(diǎn)垂直面移動向量、測點(diǎn)水平移動點(diǎn)間水平變形、測點(diǎn)下沉速度及測點(diǎn)下沉等。

同時，測量作業(yè)能得到觀測點(diǎn)垂直面內(nèi)移動向量圖、觀測點(diǎn)水平移動與水平變形曲線圖、觀測點(diǎn)垂直下沉曲線圖、觀測線地質(zhì)斷面圖及觀測區(qū)域地形圖等[2]。由此可見，定量評估指標(biāo)分析地表移動規(guī)律以地表沉陷預(yù)計(jì)理論為基礎(chǔ)，是以保證測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性為前提條件。從測量工作角度來看，主要通過靈活運(yùn)用測量技術(shù)取得地標(biāo)點(diǎn)沉陷數(shù)據(jù)繪制出相關(guān)定量指標(biāo)曲線，便于快速找出沉陷預(yù)測規(guī)律，充分發(fā)揮自身指導(dǎo)礦山開采作業(yè)的作用。總而言之，礦山測量作為礦產(chǎn)開發(fā)過程的基礎(chǔ)技術(shù)性環(huán)節(jié)，貫穿于礦山開采過程始終，而現(xiàn)代化測繪技術(shù)出現(xiàn)促使測量儀器更為小巧智能，利用現(xiàn)代化測繪技術(shù)能保證礦山開采工作的安全性。

2 礦山開采沉陷應(yīng)用現(xiàn)代測繪技術(shù)的要點(diǎn)

受礦山開采強(qiáng)度不斷提高的影響，促使地表松動破壞地表原有地貌引發(fā)大面積沉陷問題，客觀上要求相關(guān)部門著手地表移動預(yù)測研究工作，而礦山開采沉陷所引發(fā)的地表移動及巖層移動現(xiàn)象的原因較為復(fù)雜，涉及地形條件、開采條件、水文條件及地質(zhì)條件等因素，促使沉陷預(yù)測無法脫離現(xiàn)代化測繪技術(shù)支持，以開采現(xiàn)場建設(shè)觀測站點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地觀測為最佳方法。因此在實(shí)際測量沉陷區(qū)域平面高程的過程中，相關(guān)技術(shù)人員必須做好被測區(qū)域及其附近區(qū)域地形圖資料及控制測量成果的收集工作，全面了解地質(zhì)情況、風(fēng)俗習(xí)慣、地質(zhì)氣象、物資供應(yīng)、交通運(yùn)輸、社會治安及行政劃分等方面信息。

同時，時刻攜帶所收集的控制站點(diǎn)圖及被測區(qū)域地形圖等資料進(jìn)行現(xiàn)場勘查，結(jié)合礦山測量相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范，以滿足控制網(wǎng)精度及工程設(shè)計(jì)意圖要求為前提條件，制定科學(xué)合理的布網(wǎng)方案，側(cè)重于突出被測區(qū)域地形地物特點(diǎn)確保網(wǎng)具備較強(qiáng)的圖形結(jié)構(gòu)，盡可能挑選地基穩(wěn)定、利于長期保存、交通便捷及視線良好的位置完成選點(diǎn)埋石作業(yè)。此外，結(jié)合礦區(qū)地面建立控制點(diǎn)，以滿足礦區(qū)測量要求為前提條件向沉陷區(qū)域引出觀測站觀測點(diǎn)，便于測定觀測線交點(diǎn)或某個控制點(diǎn)平面坐標(biāo)高程。待觀測站與地面控制網(wǎng)連測后，觀測站各個觀測點(diǎn)分別進(jìn)行開采前最初2次全面觀測。

為了便于詳細(xì)研究總體移動盆地，技術(shù)人員可設(shè)置網(wǎng)狀觀測站點(diǎn)確保不遺漏某個區(qū)域。

例如：以地表移動觀測站為例可分別設(shè)置傾斜觀測線及走向觀測線且二者呈垂直相交狀態(tài)，一旦回采工作面走向長度超過1.4Ho＋50m（Ho=平均開采深度）時可設(shè)置2條傾斜觀測線且保持距離超過50米距開切眼或超過停采線0.7小時。同時，地表移動觀測站點(diǎn)布設(shè)時秉持觀測線設(shè)置于地表移動盆地主斷面、設(shè)站區(qū)域于觀測區(qū)間不受鄰近開采影響、觀測線長度超過地表移動盆地范圍、觀測線保持一定測點(diǎn)密度及觀測站控制點(diǎn)處于移動盆地范圍之外埋設(shè)牢固等原則。

圖1 地表形變監(jiān)測流程圖

一般說來，地表移動觀測站以明確各個觀測線長度及位置為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，普遍于工作面回采前或回采工作面已回采尚未波及觀測線時，必須將圖紙?jiān)O(shè)計(jì)觀測站標(biāo)定于實(shí)地范圍內(nèi)，充分利用礦區(qū)內(nèi)等級控制點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)邊長及設(shè)計(jì)角度，使用全站儀提前標(biāo)定走向觀測線與觀測線間交點(diǎn)及觀測線控制點(diǎn)，依序標(biāo)定其他各個測點(diǎn)位置。同時，待觀測站各個測點(diǎn)埋設(shè)好且固結(jié)尚未采動前，技術(shù)人員必須將礦區(qū)控制網(wǎng)與觀測站某控制點(diǎn)相互連接進(jìn)行測量，得出觀測站控制點(diǎn)平面坐標(biāo)及高程，便于確定觀測站點(diǎn)與工作面間相互位置關(guān)系。此外，盡可能獨(dú)自連接測量2次，確保平面連接測量點(diǎn)位誤差不得超過7毫米且高程連接測量不得低于三等水準(zhǔn)精度要求。

3 結(jié)語

通過本文探究，認(rèn)識到礦山開采沉陷以如何準(zhǔn)確預(yù)估開采沉陷參數(shù)為關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，客觀上要求相關(guān)技術(shù)人員靈活應(yīng)用智能化測量儀器及先進(jìn)測繪技術(shù)進(jìn)行礦區(qū)控制網(wǎng)布設(shè)，逐一建設(shè)地表移動觀測站點(diǎn)，為實(shí)時獲取開采沉陷參數(shù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。同時，通過建設(shè)地表移動觀測站點(diǎn)等方法實(shí)現(xiàn)定期觀測，綜合考慮工作面采煤方法及總體布置等相關(guān)細(xì)節(jié)，找出開采區(qū)域地表與巖層移動的計(jì)算方法得出相關(guān)參數(shù)，便于得出地表洞規(guī)律，充分發(fā)揮現(xiàn)代化測繪技術(shù)不可替代的作用，為我國礦產(chǎn)開采技術(shù)進(jìn)步奠定夯實(shí)基礎(chǔ)。

[1]李華龍.礦山開采沉陷中測繪技術(shù)的運(yùn)用分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2017(10):25.

[2]柏雯娟.用三維激光掃描技術(shù)監(jiān)測礦山開采沉陷[J].金屬礦山,2017(01):132-135.