基于煤矿矿山测量的分析

张 雷

山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿

基于煤矿矿山测量的分析

张 雷

山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿

在煤矿生产中最为重要的就是安全性，而确保安全生产的关键就是矿山测量。矿山测量对煤矿生产有着至关重要的作用，它贯穿于生产的整个过程，是其不可或缺的部分。我国的科学技术每天都在进步，对煤矿生产的安全要求也在不断提高，因此做好矿山测量工作，提高矿山测量的技术，从而进一步保证煤矿生产的安全非常必要。

煤矿；测量；

1 煤矿矿山测量的基本理论

矿山测量是一门交叉学科，它的发展、变化密切相关主要涉及3个方面：一是采矿技术和矿业工程的发展及要求；二是测绘科学技术与仪器设备的发展；三是其它学科的发展与影响，例如地质学、数理科学、环境科学、计算机科学、经济学等。

在中国，曾经给矿山测量学科定义为：是矿山地质勘探、设计、建设和生产运营各阶段，研究测定矿山地面、地下点的几何位置，获得矿体、矿山开采和开采沉陷的各种空间几何信息，进行分析和数据处理，编制各种比例尺的矿山地面、地下开采图件，同时研究矿产资源合理开采、开采沉陷及其防护的理论和技术的学科。并且明确它对矿山生产的4个作用，即参谋作用、指导作用、保证作用和监督作用。

国际矿山测量协会曾经给矿山测量的任务定义为：从开发的经济效果评价矿藏的地质条件；矿山权益的调查研究与交涉谈判；矿山测量的施测、记录、存储、计算及矿图绘制；采矿对地表及地下岩层影响的测量与预计；矿床储量的调查和估算；矿山规划等。

2 煤矿矿山测量方法

2.1 无标尺激光测量法

根据测量原理，采用无标尺激光全站仪以极坐标法测量井下采空区。无标尺激光全站仪是将激光照射到无法到达地方的镜面上，通过反回的光测定测站到待定点的距离。再按照测站到待测点的坐标方位角和天顶距计算出该点的平面坐标和高程，见图1。

具体方法为：①通过井下导线测量将一个已知点引到掘进巷道与空区贯通处。②将全站仪安置该已知点上，完成后视以后，逐点对采空区内的特征点进行观测并记录。③室内计算整理成图。

2.2 前方交会三角形解算法

根据现场条件，利用数学方法解算三角形求出待定点的平面坐标和高程。即用经纬仪测定三角形的两个内角和三角形的一条边，用正弦定理计算出另外两条边的边长。再用极坐标的计算方法求出该待定点的平面坐标和高程，见图2。

具体方法为：①通过井下导线测量将两个已知点引到掘进巷道与空区贯通处。②分别将两台经纬仪仪分别安置在C、D点上，分别后视F、E后，准备开始对空区点的观测。③两台仪器同时照准A点(这里要求至少有一台仪器具有激光指向功能，具有激光指向的仪器照准后不能动，须等二台仪器照准测定后方可照准下一个目标)。读取水平角和垂直角，并记录下来。④依次照准以后的各个采空区的特征点，读数、记录。⑤室内进行内业计算。

图1 矿井下采空区示意

图2 分层采空区示意

2.3 氡气测量

氡是一种无色无味的惰性气体，其化学性质十分稳定，但其物理性质却十分活泼，能溶于水、油等液体中。在物质中由于团族迁移、接力传递、扩散、对流、抽吸等作用，其表现出很强的迁移作用，可以很容易由地下深部经过岩石进入地表土壤中。因此，在铀镭富集地段、地质构造破碎带上方、采空区上方都可形成氡的富集，而在其附近地段氡含量明显减少。于是根据氡异常的高低，可以直接寻找铀矿体、构造破碎带、采空区、陷落柱及地下水资源等。

氡气测量方法分为累积测量和瞬时测量。累积氡气测量就是将取样器埋在土壤中，采样时间一般为4h到30d不等，异常稳定性、重现性较好，工作效率相对较低；瞬时氡气测量是现场打孔抽气进行测量，没有探测器污染问题，也不存在钍气的干扰，其工作效率相对较高，野外现场就可获得数据。我们野外工作采用的是累积氡气测量方法—α杯测氡法，使用大电离式智能化CD-1α杯测氡仪，以氡所衰变的第一代子体为测量对象，来确定土壤中的氡浓度。

3 煤矿测量操作应用

3.1 实地踏勘

这一步骤要求做到的就是参与采空区调查的测量人员，必须和有经验的对矿山熟悉的人员一起，到所要进行调查的矿山，对采空区进行实地勘察。详细了解所要进行调查的采空区的工作环境，包括采空区所处的地理位置、地层层位、地质构造、岩石结构、技术和安全环境，务必亲临现场，做到心中有数。对采空区的形态、规模、复杂程度、安全稳固程度等都要进行详细了解，划分不同形态类别，做好详细记录，以供下步制定采空区调查施工组织方案使用。

3.2 制定方案

相关测量人员进行实地踏勘以后，结合实际情况，必须将实地调查获得的第一手资料认真研究，综合整理，制定出切实可行的施工组织调查方案。该方案中一定要包含人员组织、技术调查和安全保障方案等。制定的施工组织方案中，要将参与采空区调查的人员物资配备、安全措施和采空区的情况进行详细的分类，针对不同的采空区情况，制定出相关保障措施，采用不同的手段和方法。

这一步至关重要，直接影响着采空区调查工作能不能正常进展或者调查结果、测量数据能不能真实反映实际情况等。

3.3 实施调查

制定完详细的施工组织调查方案以后，参与调查的测量人员根据采空区的规模、形状、危险程度等，分别选择不同的手段和方法，取得相应的测量数据，供下步整理资料时，计算相关数据使用。

在实际应用中需要根据我国现阶段在全国开展的采空区调查工作情况进行测量方法的选择。

3.4 资料整理

资料整理也是一个非常重要的步骤，在这个过程中，不但要求参与项目的人员，对测量成果进行详细的汇总，还要邀请一些专家进行指导。发现不合理的或者遗留的测量数据，要进行复查和重新收集纠正。这里整理出来的资料不仅包括所调查的采空区的平面的形态，还要有立体的形态，全方位的反映矿山采空区的实际状况。最终提供一个符合规范的各种图件和图表的综合资料。

总之，随着社会的发展，煤矿采矿区的测量工作难度越来越大，因此需要进一步加强研究。本文分析了煤矿采空测量相关方面，以期提供一些借鉴。

[1]方磊，李春苗，裴宗平.煤矿采空区稳定性评价[J].地下空间与工程学报，2013.

[2]张旭，杜晓娟，苏超，黄航.辽源煤矿采空区重力异常解释研究[J].工程地球物理学报，2015.