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礦山測量中具有眾多特點,主要包括:礦山測量是設計把關工作,應該嚴格審核校對設計圖紙以及數據,在確認正確后才可以予以應用;礦山測量是艱苦的工作,因為礦山測量的工作環境較差,而且使用的工具、儀器較為笨重,難以攜帶;礦山測量是非常細致的工作,在礦山測量中“失之毫厘,差之千里”,對精確度有很高的要求;礦山測量是具有較強連貫性的工作,礦井從上到下以及從遠到近,都屬于一整個礦山系統;礦山測量工具具有較廣的點面,包括井田范圍中的構筑物、電桿、村莊以及井下的巷道等等;礦井測量是反復檢查與測量的工作;礦山測量是眾人參與,團體人員一同完成的一項工作;礦山測量的質量受到眾多因素的而影響,如:工作人員、工具、儀器、環境、測量方法等。
2礦山測量技術發展的現狀
(1)測量儀器的應用。
現在,巖層移動變形檢測儀器、全站型儀器、衛星定位技術以及電子經緯儀等,不僅僅應用于測量地面與數據收集上,而且還能夠大大提高工作效率以及測量的準確性,從而使得勞動強度大大降低,工作環境不斷改善。為能夠更好的開發與保護土地與礦產資源等,更好的保護礦區的環境等具有非常重要的作用;
(2)測量技術的應用。
計算機技術、遙感技術、地理信息技術以及衛星空間定位技術等,不單單是整個測繪學科的核心,而且還是整個礦山測量中的重要核心技術,同時這些技術在不斷發展的過程中,其理論研究與實際應用也得以不斷完善與發展。在當前礦山測量中遙感技術、數字攝影測量、衛星定位技術、機助制圖、電子速測儀以及計算機處理技術等都得到了廣泛的應用。礦山測量的工作者已經了解到了外業儀器設備智能化、數字化以及自動化的優越性,而對內業數據的處理、輸出的一體化、形象化使得信息得以加工與處理,所以對認識資源與改造自然會不斷深入,使得現代科學技術對環境保護與資源綜合開發的潛力與優勢得以充分發揮;
(3)變形觀測的應用。
在礦山測量技術學科之中“三下”采礦研究、地表移動規律以及檢測是其重要領域,這些研究具備重要的經濟效益與社會效益。現在,我國在這上面的研究越來越朝著質復雜、地形復雜條件下發展,因此,對于多技術與多手段的三維空間開展計算機數值模擬、實驗室模擬方法研究以及非線性理論等方法研究都予以極大的重視,而且效果顯著。
3全面質量管理的探索與實踐
3.1全員質量管理的核心內容
3.1.1做好測量人員的思想工作
對礦山測量工作人員開展警示教育工作,定期召開座談會,對測量事故及其發生原因進行分析討論,從而使測量人員樹立起“質量第一”的思想,質量意識大大提高。
3.1.2測量技術與技術培訓
與礦山測量實際工作需要相結合,有計劃的組織所有測量工作者學習測量技術,并且交流技術經驗,從而使得測量人員的操作技術、業務素質和處理問題的能力不斷提高。
3.2全過程質量管理
3.2.1加強外業測量工作
在開展礦山測量工作之前一定要認真的對工具、儀器進行檢查與校正,使得檢測結果的正確性得以確保。熟悉并檢查施工設計圖紙,查閱測量資料,在對測量方案開展共同研究之后,施工人員開始下井施測,對工序的各環節進行測量,嚴格根據《礦山測量規程》的相關規定標準方法進行測量,在測量現場,應該將測量數據記錄清楚,不能夠存在涂改現象,在測量結束之后,應該對現場記錄和計算推導的正確性進行檢查,在保證其正確后才能夠離開。
3.2.2加強測量內業計算工作
認真的檢查與復算原始的記錄數據,在礦山觀測工作結束之后,應該對外業觀測手薄里的計算正確與否進行及時的整理與檢查,對檢查結果是否符合各項限差要求進行觀測,在確定觀測結果都與要求相符后,才可以開展計算。要仔細的開展復測復算。在礦山測量工作中,要求繪圖人員在計算結果的基礎上開展繪圖時,一定要根據“對算薄”的最終結果,并且“對算薄”一定要經由相關負責人簽字確認之后才可以使用,這就在一定程度上避免了由于資料錯誤展開繪圖而致使繪圖出錯問題的出現。
3.3全方位質量管理
礦山測量人員因為分工不同、管理層次不同、負責區段與范圍不同,因此個作業小組應該增強組織協調,將測量工作做好,還應該把現場工作的質量保證,推廣到測量工作與服務工作之中。在礦山測量工作中,都應該對之前測量成果的精確性、可靠性進行檢查,根據《礦山測量規程》相關規定決定限差;對工具、儀器定期的進行檢核,使得這些器具能夠保持良好的狀態,對于有問題的工具、儀器,杜絕使用;對設計圖紙進行認真檢查,在確保其準確無誤后,才可以通過對算之后準備測量資料,在對測量方案進行研究之后,施工人員才可以下井施測。測量工序之中的各環節,都應該嚴格根據《礦山測量規程》中的標準測量方法進行測量,并進行嚴格把關,及時的對超限資料進行補測及重測。
4結束語
關鍵詞:礦山;礦山測量;任務;特點
Abstract: The mining enterprises occupied in underground mining should conduct strict connection survey above and below ground, establish the unified space control systems in mining area, so as to ensure the integrity and unity of systems of above and below ground, plane and the elevation, and correctly guide the underground mining work. In this paper, the basic tasks and characteristics of surveying are analyzed.
Key words: mine; mine surveying; tasks; characteristics
中圖分類號:U448.36文獻標識碼:A
礦山生產測量是礦山企業的基礎工作,是確保生產正常進行、監督資源合理工發不可缺少的一項技術工作。各礦山測量部門必須認真做好這項工作。礦山生產測量的主要任務,是在井下和露天建立精確的測量控制系統,按設計要求正確標定各種工程的幾何關系,及時準確地測繪各種礦圖,觀測與研究由于采礦引起的地表巖層移動的基本規律,以及負責礦石開采時的貧化、損失計算工作等。
一、礦山測量工作的基本特點
礦山測量作為礦井開發和生產中的關鍵環節有以下幾個方面的基本特點:礦山測量的結構通常會受到環境因素、測量方法、儀器、測量人員等多方面因素的影響;礦山測量是一項需要集體共同進行的工作,需要內外業共同參與以及多人反復循環;礦山測量工作具有點多面廣的特點,會對礦井范圍內的電網、橋梁、公路、鐵路、河流、村莊等所有物體造成直接的影響,且會涉及井下的工作面和巷道等;礦山測量工作通常具有極強的連貫性,整個礦山在測量時被看做一個由遠及近、從上到下的系統;礦山測量工作需要進行的極為細致認真,不能出現任何細微的差錯;礦山測量的工作由于存在儀器攜帶不便、工具笨重、工作環境惡劣等特點,因而工作環境極為艱苦;礦山測量工作的主要作用在于為礦山設計把關,因而需要極為細致準確,不能忽略或放過任何的錯誤,這會給礦山生產造成嚴重的經濟損失。
二、礦山測量工作的基本任務
礦山測量工作貫穿于報廢、生產、建設、設計和勘探的全過程之中,同時,根據每道工序具體情況的不同,礦山測量的具體任務也有所區別,主要包括以下幾個方面:設計部門在得到基礎圖紙資料后,要根據圖紙和文件的相關要求,對礦山進行機電安裝、管線埋設、土建工程施工和采掘等方面的測量工作,同時,要在煤礦生產和基本建設過程的各個階段上,對開發工作是否符合圖紙要求進行監督和檢查;在礦山生產中對礦山資源開發合理性進行實地監督;提高各項礦山測量資料的利用效率,全面了解并充分發揮礦山開發工程的基本特點,及時發放貫通通知單和安全聯系單等資料,從而為礦山的安全施工提供充分的保障;同時,要及時發現礦山改造、建設和生產過程中遇到的各項測量問題,并加以合理解決,從而有效降低礦山安全事故的發生幾率,并為礦山安全事故的救護與預防提供準確的測量資料;設置建筑物、巖層以及地表變形監測點,開展礦山環境保護、非采礦與采礦沉陷綜合治理、礦山巖層和地表移動特點檢測等綜合保護工作;按照礦山巖層和地表移動變形系數,對各類煤柱進行修改和設計,開展建筑物下、水柱下和鐵路下煤礦勘探和設計工作,通過移動變形參數,對地表沉陷問題的發生范圍和時間進行及時的預報,從而避免人身安全事故和建筑物破壞事故的發生,保證礦山的安全和諧。
三、我國礦山測量存在的問題
1、圖紙審核存在的問題
圖紙是整個礦山設計和生產過程實施的重要基礎,因而不能存在任何的失誤和偏差,然而,由于受到各種主客觀因素的影響,礦山設計圖紙在審核過程中通常會出現種種問題。圖紙審核過程中常見的問題主要包括:第一,如果遺漏施工巷道所在路線上的重要井巷,都會引發嚴重的安全問題;第二,圖紙中某些巷道在標注距離時,使用的比例不相同,有些在巷道中心線上,有些在皮帶的中心,還有些在軌道中心,這一問題將會導致圖紙中數據位置的不一致;第三,巷道的坡度和高程設計存在失誤;第四,貫穿巷道的長度尺寸標記存在失誤;第五,已有坐標點存在高程、方位角和坐標的錯誤。
2、井下測量常見的問題
主要有 :工具攜帶不全。有些礦山測量人員可能存在依賴心理或下井前的準備工作不充分等,會導致下井測量攜帶工具不全的問題,如起始資料、筆記本、垂球、小鋼尺和筆等,且這一問題通常只是在到達測量點以后才會發現,這一現象雖然是小問題,但這種情況的發生會給測量帶來不利影響,如影響測量進度、費時費工、影響測量準確度等,甚至會導致整個測量工作的失敗;其此是起算數據的錯誤。這一測量錯誤將會產生較多的不良影響,為有效防止該問題的發生,礦山測量單位應該建立兩支獨立的查閱和抄錄起算數據隊伍,并將兩份數據進行對比,避免相同點號的使用。如果出現測點丟失的問題,補設的新導線點所使用的編號不能與原編號一致,在重新測量開始前,要檢查原有測量點的距離和角度,在確保沒有任何失誤后,才能夠繼續進行新的測量并向前延伸;再次就是原始數據的記錄錯誤,由于操作不符合規定所導致的記錄內容不全問題,包括測量的邊長、覘標高、儀器高、草圖、儀器設備種類、日期和測量地點等事項,從而影響事后的計算工作,因此,在進行礦山測量時,必須進行細致全面的記錄;記錄格式不符合有關規定,或者是記錄的格式已經發生改變,但記錄時仍在執行原有格式,這一問題通常會發生在數據的整理過程中;數據整理過程中常見的錯誤,如檢驗上下半測回互差時,只關注秒值而忽視了度值和分值;還有就是導線測量錯誤。沒有根據規定檢查邊長和角度而直接開始測量,這時若點有位移而或用錯導線點,卻仍以原坐標和方位來計算,所得結果就會出現較大偏差。為避免出現記反、覘標高量錯和儀器高錯量問題,可分別進行前后兩次測量,并保證覘標高和儀器高的測量位置相同。
四、礦山測量問題發生的原因
基于礦山測量工作的基本特點,可以發現,造成礦山測量問題的原因主要包括以下幾個方面:第一,礦山測量的結果容易受到頂板壓力和人為因素等的影響,從出現點位的變化,或是由正確變為錯誤,這一問題通常較難發現,因而容易影響礦山測量的準確性;第二,由于礦山測量過程參與人數眾多,因此,一旦某一工作人員出現任何的錯誤,就會導致整個測量結果的偏差;第三,礦山測量資料具有較高的連貫性特點,因而,測量過程中一點資料的錯誤就會影響資料整體的準確程度;第四,礦山測量人員有可能在思想疏忽或其他錯誤思想的影響下,出現不正規操作或是錯誤操作現象,從而造成測量失誤;第五,如果設計圖紙出現錯誤,或是未對各項數據資料和設計圖紙進行嚴格檢查,也可能會造成礦山測量結果的錯誤;第六,由于礦山測量工作的管理難度較大,管理涉及的工作范圍較廣,因而測量工作易出現失誤,從而影響測量結果的準確性和客觀性。
參考文獻:
[1] 孟凡森.開灤百年礦山測量[A].第六屆全國礦山測量學術討論會論文集[C].2002年
【關鍵詞】金屬礦山;陀螺全站儀;地面三維激光掃描;測繪新技術
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,必須將先進的現代技術同礦山測量的實際工作、具體特點相結合,拓寬礦山測量的生存空間和業務范圍,促進礦山測量的改進和發展,適應礦山體制改革的需要。目前陀螺全站儀、地面三維激光掃描儀等新技術、新儀器已經在地下開采礦山測量中得到了廣泛的應用,探討其工作原理、作業流程有利于優化作業程序,提高工作效率。以某金屬礦山為例,分析了陀螺全站儀定向的精度及地面三維激光掃描儀的作業流程及應用范圍。
1 陀螺全站儀在礦山測量中的應用
1.1 陀螺全站儀工作原理
陀螺全站儀是將陀螺儀和全站儀結合在一起的儀器,采用陀螺尋北本體與全站儀共同配合來測定任意測線的陀螺方位角。陀螺儀相對于慣性空間有定軸性的特性,而地球相對于慣性空間有自轉效應,因此在地球表面某一緯度φ處的陀螺儀就可以測量出相對于慣性空間的自轉角速度ω,然后將地球的自轉角速度分解為水平分量和垂直分量,其中水平分量ωn=ωcosϕ沿地球經線指向真北;可見,通過慣性技術測量敏感地球自轉角速度的水平分量便可以獲得地球的北向信息,這就是尋北儀工作的基本原理。
1.2 陀螺全站儀測量方法及限差
1.2.1 陀螺全站儀測量方法
陀螺全站儀定向采用中天法進行觀測,定向程序為:
(1)先在地面任意點上測定儀器當地的比例常數C值。觀測6個測回,計算出3個C值,取平均值作為當地本儀器C值,在一定時期內,50km范圍內可以使用同一C值;
(2)在地面已知邊上觀測3個測回,計算儀器常數;
(3)在井下待定邊上用2測回測量陀螺方位角;
(4)返回地面后,在原已知邊上采用3測回測量陀螺方位角,再求得三個儀器常數。
根據以上測量成果來檢驗儀器的穩定性和測量的精度,確保陀螺定向成果的可靠性和精度。
1.2.2 陀螺全站儀觀測限差要求
為了保證觀測精度,測量時需要嚴格執行以下各項限差:
(1)陀螺全站儀的C值測量互差不大于0.06;
(2)儀器的懸掛帶零位不能超過±0.5格,測量前后零位值的互差不得超過0.2格;井上下零位差超過0.3格時,應加入零位改正;
(3)相鄰擺動時間的互差不得大于0.4秒,間隔擺動時間的互差不得大于0.6秒;實踐總結可以保證相鄰擺動時間的互差不大于0.3秒,間隔擺動時間的互差不大于0.4秒;
(4)兩個鏡位觀測測線測前方向值、測后方向值。測前測后方向值的互差不得超過10";
(5)測回間方向值互差不大于40"。
1.3觀測精度
根據測量得到的數據,計算儀器常數一次測定中誤差、儀器常數平均值中誤差、井下陀螺方位角一次測定中誤差、井下測定陀螺方位角平均值中誤差,根據儀器常數平均值中誤差 、井下測定陀螺方位角平均值中誤差 ,得到螺定向邊最終定向中誤差為:
可以看出,在本次礦山測量方位定向中,陀螺全站儀穩定可靠,精度較高,可節省大量的勞力和時間,提高了測量的精度和工作效率。
2 地面三維激光掃描儀在礦山測量中的應用
2.1 地面三維激光掃描工作原理
地面三維激光掃描系統由三維激光掃描儀、數碼相機、掃描儀旋轉平臺、軟件控制平臺,數據處理平臺及電源和其它附件設備共同構成,是一種集成了多種高新技術的新型空間信息數據獲取手段。地面三維激光掃描技術的工作原理,即由三維激光掃描儀內部的一個發射體發射激光脈沖,再通過兩塊反光鏡有序快速旋轉,把由發射體發射的窄束激光脈沖按一定次序掃過目標區域。通過測量每束激光從發射到物體表面反射回儀器的時間計算相關距離,并且編碼器還會測量脈沖的相關角度,最終得到目標的真實三維坐標。軟件處理后,便會輸出實體建模。運用地面三維激光掃描技術,從事各類復雜、大型、不規則、非標準的實景或實體三維數據的采集,快速重構目標的三維模型。
2.2 地面三維激光掃描工作流程
(1)實地踏勘實際情況,制定合理的施測方案。合理布設掃描測站,劃分地面三維激光掃描作業面,保證整體埽,掃描無缺失,避免數據過度冗余,提高掃描效率。
(2)按照制定的施測方案計劃進行數據采集工作。根據精度要求設置掃描分辨率,對于規則區域,采用較低的分辨率,不規則區域采用高分辨率掃描。掃描完成后在現場初步分析數據質量是否符合設計要求,保證地面三維激光掃描采集的數據既不缺失,又不過度冗余。地面三維激光掃描的過程中避免人員走動,以減少異常點的出現。
(3)對采集好的點云數據進行數據預處理,包括:點云的拼接、去噪以及統一坐標系統等工作;并進行數據處理,得到觀測數據及三維模型等成果。
2.3 地面三維激光掃描在礦山測量中的應用方向
(1)礦區地形圖測繪:地面三維激光掃描儀可以實現遠距離非接觸性測量,對于人員難以企及和十分危險的地段進行測量具有明顯優勢,可以根據測量得到的點云數據,繪制大比例尺地形圖,可以滿足1:500比例尺地形圖的精度要求。
(2)三維模型構建:根據地面三維激光掃描得到的點云數據,可以提取特征點,利用專業軟件構建三維立體模型,使得地形地物的表達更加直觀形象。
(3)巷道變形監測:可以根據不同時期的地面三維激光掃描獲得的點云數據進行處理,并通過數據分析,進行巷道的變形監測。
3 結論
在金屬礦山巷道定向測量中,使用陀螺全站儀僅需測量幾小時,精度可以達到±6.2″,遠遠高于單井定向和兩井定向,投點和井下基本控制導線起始方位角傳遞任務是單獨完成的,排除了投點誤差對起始邊坐標方位角傳遞的影響,因而,提高了定向的精度;地面三維激光掃描可以具有遠距離無接觸測量的特點,可以用于礦區地形圖繪制、三維模型構建、巷道變形監測中,節省大量人力物力,并得到海量的點云數據,提供直觀的三維成果。可以看出,陀螺全站儀、地面三維激光掃描儀等新技術、新方法的出現,極大的促進了礦山測量的發展。
參考文獻
[1]靳朝陽,王潤平,胡光,等.陀螺全站儀在井下導線測量中的應用[J].礦山測量,2010(6).
[2]馬立廣.地面三維激光掃描測量技術研究[D].武漢:武漢大學碩士學位論文,2005.