GPS-RTK技术在矿山土方量精确测定中的应用实践

2018-12-05王树亮

山东煤炭科技 2018年1期

王树亮

（山西晋煤集团寺河矿，山西晋城 048205）

山西晋煤集团寺河煤矿位于山西省晋城市，矿井采用“一矿两井”生产模式，东井区为高瓦斯矿井，核定安全生产能力800万t/a；西井区为煤与瓦斯突出矿井，核定安全生产能力400万t/a。由于原煤年产量大，同时受到运输、市场需求、煤质、价格等多方面的影响，造成寺河煤矿煤炭积压形成煤山。为保证煤矿能够及时对煤炭进行检核，从而制定合理有效生产计划、确定营销方案，需对煤山土方量进行测量计算。寺河矿采用传统全站仪碎步测量法对煤山土方量进行测量，采用该方法不仅工作量大、安全性差、费用高，而且测量的精度相对较低，严重地影响矿山的生产、经营与管理。寺河煤矿地测科通过研究，决定采用GPS-RTK技术对煤山土方量进行测量，力求保证土方量计算结果准确无误。

1 GPS-RTK技术对土方量进行测量的工作原理

GPS-RTK技术对煤山土方量进行测量主要是利用在测区内安置若干台GPS接收机，然后对所有可见GPS卫星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给流动观测站。GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。最后将数据上传至电脑，利用专业的土方软件进行计算，从而得出土方量。

2 寺河矿煤山土方量测量方法研究

在寺河矿煤山土方量测量中采用PENTAX smart-8800GPS接收机，smart+集成了GPS主机、天线、电源、RTK数据链电台，并利用蓝牙技术在接收机主机和手簿之间进行数据交换。

2.1 前期准备

根据寺河矿煤山附近实际情况在其土质坚硬地方选5个控制点，采用插点方式利用GPS静态E级网测出5个控制点的平面坐标，采用四等水准测量的方法测出5个控制点的高程，并与附近水准点、导线点联测，进行平差处理计算。根据煤山实际情况，沿东西方向每隔10m划分一条测线，共14条，然后在电子图上量取各条线的起始坐标和终点坐标，制作成电子表格，供外业查询和检核使用，如表1所示。

表1 部分测线起始坐标统计表

2.2 现场测量

（1）在现场测量中共计配备3台GPS接收机到现场，1台接收机作为基准站，其余2台接收机作为移动站。利用测区辐射范围最广的地方架设基准站、天线，开启电源与基站，搜索信号。

（2）连接基站和移动站及相关设置：a.开始→设置→连接→蓝牙→设备→添加新设备→选择搜索到的设备并连接（先连接基站，再连移动站，密码1234）→串行端口打钩→完成；b.COM端口设置→新建发送端口（基站与移动站都选“发送端口”，基站COM8，移动站COM9）→OK；c.基站参数与移动站参数设置：资源管理器→Smart-RTKRoad→GPS→连接GPS→

（3）新建项目及坐标系参数设置：新建工程项目→坐标系→保存参数→坐标系统→参数计算→添加→源点坐标→保存再照上述步骤添加一个已知坐标点用于校正→解算→运用→保存。如果利用已计算好的布尔莎七参数（△X，△Y，△Z，εx，εy，εz，k），只需在一个控制点上校正，在另一个点上检核，而且覆盖范围更广，精度更高。

（4）待参数全部设置完毕返回界面即可进行测量，在测量中选择放样菜单中的线放线模式，选择“两点定线”方式点击点库，从点库中提取两个点（起点、终点）的坐标，输入起点里程（0）和里程增量（10m）进行放样，放样完以后选择自动记录采取点三维坐标，从每条线的起点开始，设置好自动记录的参数进入自动采集数据模式，当该测线测完后，进行下一条测线的测量采集数据。

2.3 内业数据处理以及煤量的计算

外业完成以后，利用数据线和Microsoft Activesync软件将数据上传，选择CASS适用的数据格式在CASS7.0中通过定显示区和展点进行必要的编辑，根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和平均标高通过DTM模型生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内土石方量（煤山煤量）的计算，从而得出计算结果，如图1所示。