矿山巷道贯通测量技术研究

2019-08-20李钟

中国金属通报 2019年6期

关键词：全站仪巷道仪器

李钟

（哈尔滨环宇测绘有限公司，黑龙江哈尔滨 150000）

1 矿山测量技术及贯通测量的发展现状

矿山测量作为大地测量学与测量工程的分支其主要任务如下：

（1）矿山测量在矿山勘探和开发过程中研究所涉及的矿区地形测绘、矿区控制测量、矿井定向、矿井贯通、采掘延伸、矿山生产安全监测和矿区生态环境监测与治理；

（2）矿山测量直接应用于矿井建设、矿产资源勘探、矿井生产与环境恢复等过程；

（3）矿山测量是实践性和工程性很强的与采矿、环境、地质、信息科学等交叉的学科。

随着科学技术的进步，当今的矿山测量与传统的矿山测量有了很大的发展，当今的矿山测量融入了计算机技术、软件技术和通信技术等技术。现代矿山测量已经跨入了以遥感、全球定位系统和地理信息系统为主的3S 技术时代。数字矿山的建设提上了日程。数字矿山是指在矿山范围内建立一个三维信息模型，矿山的所有信息按着三维空间坐标进行记录，提供一个方便、快捷的检索和显示手段，相关工作人员可以快速、准确的了解和利用矿山的全部信息。

数字矿山将原有的信息数字化，将其按着三维坐标构建起来一个数字矿山，将矿山和矿体详细、全面的刻画出来。同时，数字矿山在原有矿山的基础上将空间位置间接的相关变动的信息融入其中，组成了意义更广泛的多维矿山，让人们随时了解储量、生产、机电、人事等方面的变化[1]。

虚拟现实技术近年来在矿山的应用越来越广泛，虚拟现实技术可以帮助相关工作人员了解矿山的工作环境，对矿山的风险进行预测和对典型矿山进行事故分析和再现。通过传感器等实现了人和机器的相互作用，如图1所示，虚拟现实技术提高了矿山安全和矿井工人的安全保护意识。

现代矿山测量在传统矿山测量的基础上增加了矿区可持续发展研究、矿山安全生产监测、资源与环境规划、数字化与可视化等内容，更加合理的开发和利用矿山资源、保护矿区环境，实现矿山的可持续发展[2]。

当前的测量仪器已经集成了多种传感器并将其功能互补，空间测量技术手段与数字地面一体化测图系统构成了良好的互补关系。国内外矿区贯通测量中已经广泛应用计算机技术、GPS、光电测距仪、陀螺仪、防爆型的全站仪、激光指向仪等设备，矿山资源信息管理和测算绘图自动化的研究也在兴起。

新的测量技术手段和新型测量仪器的应用为矿山巷道贯通提供了更可靠的支持。矿山巷道贯通测量技术已经取到了巨大的进步，但是还有很多问题需要解决和研究。新仪器和新技术在矿山工程数字化进程中的推广和使用；传统测量方法向现代化测量方法的转变效率；矿山的地面测量已实现了快速定位和自动导航，而矿井里却无法实现快速定位与自动导航。

图1 矿山工程精准监测虚拟技术

2 矿山巷道贯通测量存在的问题

矿山巷道贯通是一项十分重要的工作，巷道必须按着设计的要求精准贯通，贯通的误差一定要在允许误差的范围内，否则会造成大量的人力、财力的浪费，可能会影响工期，有时会对工程造成严重的影响。因此，我们在矿山巷道贯通测量的精度，对矿山巷道贯通测量中存在的问题要十分注意[3]。矿山巷道贯通测量常存在以下问题：

（1）原始资料的可靠性，由于测量手段和方法的改进，原有巷道的测量结果和数据与现阶段的存在偏差，因此在巷道贯通时应对原有数据进行检验，对误差进行分析和校正；

（2）测量工作是一项十分精细的工作，测量过程的每一步骤都可能存在问题，因此在巷道贯通测量过程中应对每一项工作进行检核，反复进行计算，确保准确可靠，将误差控制在允许误差的范围内；

（3）巷道贯通测量是一项连续的工作，在测量过程中操作不恰当，自然条件等因素都可能增加误差，因此在工作过程中采用提高精度的措施，采用挡风措施、增加导线长度等来减小误差；

（4）在巷道贯通测量过程中会有很多测点，稍有不注意就会用错测点，因此在测量过程中应该认真仔细的核对点位；

（5）巷道贯通测量是在运输大巷和斜井内进行施测，这过程中存在很大的安全问题，因此在测量过程中注意操作人员和仪器的安全；

（6）巷道贯通掘进过程中，掘进的方向和坡度都会影响贯通的质量，因此在巷道掘进过程中应及时根据测量的成果来调整巷道的掘进方向和坡度，并将所获得的信息及时进行测量填图；

（7）在巷道贯通过程，将要实现贯通时可能存在很大的安全问题，如涌水、瓦斯超标和相关人员生产工作等问题，因此在巷道贯通还剩二十米左右时，测量的相关工作人员要以书面报告的形式上报有关部门，采取相应的安全措施；

（8）在巷道贯通过程中可能会使用一些新仪器，可能存在操作不规范等问题，因此在新仪器投入使用之前一定要培训相关工作人员的操作，确保在使用过程中严格遵守操作规程和技术要求。

3 矿山巷道贯通测量新方法的应用

矿山巷道贯通测量除一些传统的测量仪器，还应用了防爆全站仪、GPS 定位等技术，其对数字化矿山建设具有推动作用。通常应用GPS 技术进行地面近井点的网形布设，井下作业时采用防爆全站仪[4]。根据相关规范要求，巷道贯通相遇点在水平重要方向上的误差小于±0.3m，垂直方向的误差小于±0.2m。应用GPS 技术和防爆全站仪等新仪器，可以实现在水平重要方向上的预计误差为±0.120m，垂直方向预计误差±0.090m。应用GPS技术和防爆全站仪后，地面平面控制的预计误差分别减小了29%，井下平面控制的预计误差分别减小了24%，井上下的预计误差分别减小了24%。应用GPS技术和防爆全站仪具有高精度、高效率、错误率低、节约人员、劳动强度降低、影响生产少等优点，可以更好的服务于矿山贯通测量和其它测量工作。GPS技术和防爆全站仪不仅具有明显的先进性、可行性，而且与数字化矿山的发展趋势相符合，具有较好的应用前景。GPS技术和防爆全站仪更适用于一些巷道较长、更大的贯通工程，更能体现其精度、占用时间以及综合效益等方面的优势[5]。