淺談露天礦山工程建設(shè)中的工程測量

林云輝

（崇義章源鎢業(yè)股份有限公司，江西 贛州 341300）

0 引言

礦山建設(shè)時期，工程測量是必不可少的環(huán)節(jié)，自始至終貫穿露天礦山開采整個施工建設(shè)過程。露天礦山開采測量，就是在露天礦山開采建設(shè)階段，按照設(shè)計(jì)要求，對工程部位進(jìn)行施工放樣、數(shù)據(jù)監(jiān)控，確保露天礦山開采按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，在此期間，可以根據(jù)數(shù)字信息持續(xù)對工程部位進(jìn)行工程測量，確保礦山建設(shè)工程項(xiàng)目完全符合設(shè)計(jì)以及規(guī)范要求[1]。

1 露天礦山開采前的測量準(zhǔn)備工作

1.1 充分了解測量要求

露天礦山開采開工前，應(yīng)全面了解設(shè)計(jì)資料，領(lǐng)會原始設(shè)計(jì)資料及精度要求。由于測量過程中,包括大量的儀器操作、數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算，經(jīng)常可能產(chǎn)生差錯。為了避免差錯，測量工作人員除了要有認(rèn)真細(xì)致負(fù)責(zé)的工作態(tài)度外，還必須隨時進(jìn)行測量工作檢查。因此，在測量工作確定整個水準(zhǔn)和導(dǎo)線以及各個要素時都必須考慮采用閉合和重復(fù)測量等辦法來進(jìn)行檢查。

1.2 測量控制網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)置

露天礦場的礦山測量可以概括為：確定并描繪出測量對象在空間的形狀、大小和界線。盡管測量基本控制網(wǎng)點(diǎn)的精度很高，但是，它的網(wǎng)點(diǎn)密度不足，難以滿足露天開采過程對測量的要求。為了進(jìn)行經(jīng)常性的測量工作和露天采場的工程測量，就必須在各層級采掘的平臺上建立基本控制網(wǎng)和擴(kuò)展工作控制網(wǎng)點(diǎn)，這一點(diǎn)和地形測量是一致的。因此，在地形測量中使用的儀器、操作方法以及測量的基本理論，都適用于礦山測量工作；掌握了地形測量工作的基本技能后，再進(jìn)行礦山測量工作就比較容易了。

1.3 全站儀的架設(shè)

礦山測量還是有不同于地形測量的特點(diǎn)：

（1）工作條件不同。一般來講，礦山的測量條件較差，機(jī)器振動、馬達(dá)噪音等較大，受到干擾大，影響測量精度。

（2）測量的對象不同。通常地形測量的地形多數(shù)是固定不變的，測量成圖后，測量工作即可結(jié)束。但礦山測量工作在時間和空間上，都是伴隨采礦進(jìn)程不斷變化的，其施測時間貫穿礦山開采全過程。

（3）測量的精度要求不同。在地形測量中，測量精度是按各種不同的比例尺測量，精度要求也就不同。而礦山測量用同一比例尺，其測量精度在整個圖紙上是相同的。這樣，全站儀自由設(shè)站法建立工作控制點(diǎn)，在露天礦跟進(jìn)采場掘進(jìn)、施工放樣生產(chǎn)中，就具有方便、靈活、快捷的優(yōu)勢。

在露天礦的采場中，根據(jù)現(xiàn)場需要，以露天礦采礦場四周建立基本的測量控制網(wǎng)為依據(jù)，選好測站位置，就近架設(shè)全站儀[2]。全站儀在未知點(diǎn)架設(shè)儀器，然后在通視的控制點(diǎn)上依次安置棱鏡，全站儀調(diào)用自由設(shè)站法程序，依次精確照準(zhǔn)3 個棱鏡目標(biāo)以上，即可得到（未知）點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。

2 露天礦山開采施工測量的礦體控制

露天礦山開采的核心是露天采場的礦體，露天礦體位置能否準(zhǔn)確限定，直接關(guān)系到礦山的質(zhì)量和穩(wěn)定。

2.1 礦體位置及施工范圍確定

大型露天礦山開采，一般都要設(shè)置警戒線，然后再進(jìn)行露天礦山的施工。礦山的基礎(chǔ)一般都比較深，這就給測量工作帶來一定的困難，施工開挖前，一定要確定施工范圍。基礎(chǔ)開挖之前，必須根據(jù)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)場的地質(zhì)條件確定放坡系數(shù)，保證開挖過程中的安全。準(zhǔn)確放出所開挖的礦體及邊線（主管起始端和外甩支管端頭有足夠的放坡系數(shù)，保證施工場地的寬敞），確保工程機(jī)械按線施工。同時要在開挖過程中，用全站儀進(jìn)行中樁設(shè)定，每間隔10m 一個樁點(diǎn)，以方便施工測量。對已經(jīng)放線確定的井位樁進(jìn)行引設(shè)，設(shè)龍門樁（以井位樁為直線中點(diǎn)，在樁兩側(cè)設(shè)立等距離的樁位），龍門樁的長度必須每側(cè)大于施工寬度50cm 以上，保證必要的深度，安放牢固，在開挖的過程中不被破壞。礦山測量的精度主要是考慮能滿足各種日常采礦工程的要求，而且，露天礦山的采掘是以地表探礦為主，地表工程變化比較大，各層級的地形標(biāo)高都要精準(zhǔn)，在礦山特定的環(huán)境下，全站儀自由設(shè)站就能解決這個問題。

2.2 全站儀自由設(shè)站坐標(biāo)測量

全站儀自由設(shè)站測量坐標(biāo)點(diǎn)（圖1）的原理就是測量學(xué)的后方交會法在現(xiàn)代測量儀器中的應(yīng)用。其目的是求得儀器所在位置的坐標(biāo)和高程，前提是設(shè)站點(diǎn)附近要有3 個以上的測量已知點(diǎn)可通視，通過全站儀測量目標(biāo)的角度和邊長，求得儀器位置的坐標(biāo)和高程，該方法特別適用于露天礦山測量。同時，由于露天礦山地表剝離和采礦挖掘，地形經(jīng)常變化，因此該方法要盡量避免危險(xiǎn)圓，即：已知和未知點(diǎn)避免選在同一圓周線上，方能求得正確的坐標(biāo)和高程。

圖1 自由設(shè)站坐標(biāo)測量法

3 露天礦山開采施工的測量

露天礦山測量是露天礦場在設(shè)計(jì)和開采階段，指導(dǎo)和監(jiān)督露天礦的剝離、開采等而進(jìn)行的一系列測量工作。主要包括：礦區(qū)測量控制網(wǎng)的建立和礦區(qū)地形測量、道路測量、采場測量、勘探測量、邊界測量、采掘場施工測量、碎部測量、邊坡監(jiān)測觀測，以及繪制各種礦山測量圖。

3.1 露天礦山開采施工及測量內(nèi)容

（1）礦區(qū)工業(yè)廣場中各種廠房及機(jī)器的安裝和放樣。

（2）依據(jù)露天礦采場邊界線上的高等級控制點(diǎn)，在露天礦采場內(nèi)的各層級平臺上測量加密控制點(diǎn)，便于對各個層級露天礦施工測量進(jìn)行觀測。

（3）在礦山生產(chǎn)初始各個階段，如：地質(zhì)勘探、儲量計(jì)算和巖層剝離及坑探工程中要施工放線、保證所有設(shè)計(jì)要求到位。

（4）依據(jù)礦山施工中基建和生產(chǎn)的設(shè)計(jì)要求，完成各種廠房、各種道路，如礦山與外界的連接道路的施工、放樣工作，并隨時修測各種工程需要的施工圖。

（5）研究采空區(qū)上方巖層與地表移動的規(guī)律，以便采取保護(hù)地面及各層級建筑物的措施。進(jìn)行儲量管理，定期測量和計(jì)算礦山的礦石產(chǎn)量；統(tǒng)計(jì)礦石的損失和貧化，準(zhǔn)確掌握各級儲量變動的情況及保有儲量,以促進(jìn)可持續(xù)的生產(chǎn)和保護(hù)礦山資源[3]。

（6）礦山測量工作必須經(jīng)常對資源利用和生產(chǎn)情況進(jìn)行檢查，包括統(tǒng)計(jì)礦石的產(chǎn)量，各級儲量準(zhǔn)備開采的程度，礦石的損失量和貧化量，驗(yàn)收各種工程的質(zhì)量和數(shù)量。另外，對采礦方法以及各層級儲量礦柱尺寸的大小進(jìn)行檢查。保證在安全條件下，使礦石的損失和貧化減小到最低限度。

3.2 露天礦山開采測量對象及測量原則

露天礦山礦采場測量，主要是指地面露天開采礦石以及與采掘工程有關(guān)的一系列測量工作，其目的是為了得到繪制各種礦山測量圖的資料；露天礦山礦采場測量通常有以下順序：礦區(qū)地面控制測量（包括平面和高程控制），露天礦山礦采場層級和線路測量，采掘工程放樣測量和各種地形測量[4]。

（1）露天礦采場各層級采掘工程測量。層級采掘工程通常是隨著時間的增加而在空間上不斷地連續(xù)開掘，因此，測量工作必須在層級斷面存在的時期經(jīng)常進(jìn)行，把新掘進(jìn)的斷面及時繪制于圖紙上。

（2）礦體埋藏要素及特征測量。包括礦體走向、傾角、厚度、上下板面及斷層要素和采樣點(diǎn)等。這些數(shù)據(jù)只有在礦體開掘?qū)蛹墪r才能獲得。這是研究礦體形狀、礦體性質(zhì)、分布規(guī)律及繪制礦體幾何圖所必需的。

（3）露天礦山礦采場測量順序。測量的順序必須是由高級控制點(diǎn)到低級點(diǎn)，由總體到部分的測量。如此可使測量誤差控制在一定范圍內(nèi)。露天礦山礦采場地面的測量工作也是根據(jù)這個原則來進(jìn)行的。如：在邊界大面積范圍內(nèi)建立起一、二、三、四等國家和礦區(qū)的三角網(wǎng)點(diǎn)。它們是依次控制的，在此基礎(chǔ)上再布設(shè)測量圖的圖根網(wǎng)點(diǎn)，最后在測圖控制網(wǎng)點(diǎn)上進(jìn)行碎部測量。

3.3 測繪礦山地形圖及施工放樣

根據(jù)地質(zhì)勘探及礦山測量資料，繪制一整套礦山測量圖。其中一類是表示各種層級采掘工程的采掘工程圖；另一類是表示礦體埋藏形狀及其品位等的礦體幾何圖。礦山施工測量圖紙包括：礦山平面圖、地形剖面圖以及其他專用圖。

各種層級工程的測繪工作，包括下列內(nèi)容：第一，施工前的設(shè)計(jì)；第二，放樣和隨著層級的剝離而進(jìn)行的測繪成圖；第三，根據(jù)這些圖紙可以檢查各種層級剝離的情況，可以確定安全邊界和層級之間的關(guān)系，從而為采礦設(shè)計(jì)及計(jì)劃開采提供重要的資料，而且把采礦工作的情況，直觀地反映出來。

4 露天礦山工程測量實(shí)例

某露天礦山選址地屬于低山丘陵侵蝕剝蝕地貌，以丘陵崗地為主，山勢一般較矮，山頂多呈饅頭狀，山頂高程多為300～400m，山坡坡度一般20°～30°。底部一般寬200～300m，底部兩邊分布有不連續(xù)的I 級階地，階面較寬，向底部傾斜，階面高程一般185～200m。底部地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，僅在底部兩邊I 級階地前緣見少量小規(guī)模塌邊[5-6]。

按照露天礦山建設(shè)的要求及礦體實(shí)際情況，該礦山中露天施工平面控制網(wǎng)等級定為國家一等三角網(wǎng)，平面控制點(diǎn)分布在露天采場兩側(cè)，每側(cè)各兩個控制點(diǎn)，組成一個A、B、C、D 四個點(diǎn)的大地四邊形（圖2），精度符合《國家三角測量規(guī)范》（GBT17942-2000）[7]。

圖2 平面控制網(wǎng)點(diǎn)位分布

該露天礦山施工首級控制網(wǎng)測量，按一等三角網(wǎng)點(diǎn)，組成一個A、B、C、D 四個點(diǎn)的大地四邊形，地形兩邊各布設(shè)2 個點(diǎn)，用徠卡TM30 測量機(jī)器人測量，求得各角坐標(biāo)，另外觀測墩需要露出地面1.2m 高，觀測墩上需安裝強(qiáng)制基盤（6mm 厚鋼扳，中間放一中心螺旋）。并且在露天礦山施工過程中，注意保護(hù)好該測量點(diǎn)位，該平面控制網(wǎng)一直貫穿在整個露天礦山施工測量中。

一般來說，露天礦山施工至少應(yīng)有3 個高程控制點(diǎn)。本次露天礦山高程控制點(diǎn)選在土質(zhì)較為堅(jiān)硬，而且便于長期保存的兩側(cè)道路邊上，共設(shè)4 個高程控制點(diǎn)，按照國家二等水準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)，使用電子數(shù)字水準(zhǔn)儀，進(jìn)行水準(zhǔn)測量工作。測站觀測順序：往測，奇數(shù)站為：后、前、前、后；偶數(shù)站為前、后、后、前。返測，奇數(shù)站為前、后、后、前；偶數(shù)站為：后、前、前、后。按照《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB 12897-2006）[8]要求執(zhí)行。

5 結(jié)束語

總而言之，在露天礦山建設(shè)過程中，工程測量起著舉足輕重的作用。礦山開采過程中，首先是建立礦山區(qū)域的測量控制網(wǎng)，測繪礦區(qū)地形圖，為礦區(qū)建設(shè)施工放樣，有的礦區(qū)還有道路勘察設(shè)計(jì)等，測量工作不僅僅是滿足施工標(biāo)準(zhǔn)的需要，更是在很大程度上保證了建設(shè)工程質(zhì)量。礦山測量方法和專業(yè)條件都是需要高度的責(zé)任心和專業(yè)技能，因此，要求礦山測量工作者不斷提高自身專業(yè)能力，為礦山開采和工程施工提供準(zhǔn)確、可靠的測量服務(wù)，為礦山開采做出貢獻(xiàn)。