浅谈露天矿山工程建设中的工程测量

林云辉

（崇义章源钨业股份有限公司，江西 赣州 341300）

0 引言

矿山建设时期，工程测量是必不可少的环节，自始至终贯穿露天矿山开采整个施工建设过程。露天矿山开采测量，就是在露天矿山开采建设阶段，按照设计要求，对工程部位进行施工放样、数据监控，确保露天矿山开采按照设计要求进行施工，在此期间，可以根据数字信息持续对工程部位进行工程测量，确保矿山建设工程项目完全符合设计以及规范要求[1]。

1 露天矿山开采前的测量准备工作

1.1 充分了解测量要求

露天矿山开采开工前，应全面了解设计资料，领会原始设计资料及精度要求。由于测量过程中,包括大量的仪器操作、数据记录和计算，经常可能产生差错。为了避免差错，测量工作人员除了要有认真细致负责的工作态度外，还必须随时进行测量工作检查。因此，在测量工作确定整个水准和导线以及各个要素时都必须考虑采用闭合和重复测量等办法来进行检查。

1.2 测量控制网点的设置

露天矿场的矿山测量可以概括为：确定并描绘出测量对象在空间的形状、大小和界线。尽管测量基本控制网点的精度很高，但是，它的网点密度不足，难以满足露天开采过程对测量的要求。为了进行经常性的测量工作和露天采场的工程测量，就必须在各层级采掘的平台上建立基本控制网和扩展工作控制网点，这一点和地形测量是一致的。因此，在地形测量中使用的仪器、操作方法以及测量的基本理论，都适用于矿山测量工作；掌握了地形测量工作的基本技能后，再进行矿山测量工作就比较容易了。

1.3 全站仪的架设

矿山测量还是有不同于地形测量的特点：

（1）工作条件不同。一般来讲，矿山的测量条件较差，机器振动、马达噪音等较大，受到干扰大，影响测量精度。

（2）测量的对象不同。通常地形测量的地形多数是固定不变的，测量成图后，测量工作即可结束。但矿山测量工作在时间和空间上，都是伴随采矿进程不断变化的，其施测时间贯穿矿山开采全过程。

（3）测量的精度要求不同。在地形测量中，测量精度是按各种不同的比例尺测量，精度要求也就不同。而矿山测量用同一比例尺，其测量精度在整个图纸上是相同的。这样，全站仪自由设站法建立工作控制点，在露天矿跟进采场掘进、施工放样生产中，就具有方便、灵活、快捷的优势。

在露天矿的采场中，根据现场需要，以露天矿采矿场四周建立基本的测量控制网为依据，选好测站位置，就近架设全站仪[2]。全站仪在未知点架设仪器，然后在通视的控制点上依次安置棱镜，全站仪调用自由设站法程序，依次精确照准3 个棱镜目标以上，即可得到（未知）点的坐标和高程。

2 露天矿山开采施工测量的矿体控制

露天矿山开采的核心是露天采场的矿体，露天矿体位置能否准确限定，直接关系到矿山的质量和稳定。

2.1 矿体位置及施工范围确定

大型露天矿山开采，一般都要设置警戒线，然后再进行露天矿山的施工。矿山的基础一般都比较深，这就给测量工作带来一定的困难，施工开挖前，一定要确定施工范围。基础开挖之前，必须根据当地现场的地质条件确定放坡系数，保证开挖过程中的安全。准确放出所开挖的矿体及边线（主管起始端和外甩支管端头有足够的放坡系数，保证施工场地的宽敞），确保工程机械按线施工。同时要在开挖过程中，用全站仪进行中桩设定，每间隔10m 一个桩点，以方便施工测量。对已经放线确定的井位桩进行引设，设龙门桩（以井位桩为直线中点，在桩两侧设立等距离的桩位），龙门桩的长度必须每侧大于施工宽度50cm 以上，保证必要的深度，安放牢固，在开挖的过程中不被破坏。矿山测量的精度主要是考虑能满足各种日常采矿工程的要求，而且，露天矿山的采掘是以地表探矿为主，地表工程变化比较大，各层级的地形标高都要精准，在矿山特定的环境下，全站仪自由设站就能解决这个问题。

2.2 全站仪自由设站坐标测量

全站仪自由设站测量坐标点（图1）的原理就是测量学的后方交会法在现代测量仪器中的应用。其目的是求得仪器所在位置的坐标和高程，前提是设站点附近要有3 个以上的测量已知点可通视，通过全站仪测量目标的角度和边长，求得仪器位置的坐标和高程，该方法特别适用于露天矿山测量。同时，由于露天矿山地表剥离和采矿挖掘，地形经常变化，因此该方法要尽量避免危险圆，即：已知和未知点避免选在同一圆周线上，方能求得正确的坐标和高程。

图1 自由设站坐标测量法

3 露天矿山开采施工的测量

露天矿山测量是露天矿场在设计和开采阶段，指导和监督露天矿的剥离、开采等而进行的一系列测量工作。主要包括：矿区测量控制网的建立和矿区地形测量、道路测量、采场测量、勘探测量、边界测量、采掘场施工测量、碎部测量、边坡监测观测，以及绘制各种矿山测量图。

3.1 露天矿山开采施工及测量内容

（1）矿区工业广场中各种厂房及机器的安装和放样。

（2）依据露天矿采场边界线上的高等级控制点，在露天矿采场内的各层级平台上测量加密控制点，便于对各个层级露天矿施工测量进行观测。

（3）在矿山生产初始各个阶段，如：地质勘探、储量计算和岩层剥离及坑探工程中要施工放线、保证所有设计要求到位。

（4）依据矿山施工中基建和生产的设计要求，完成各种厂房、各种道路，如矿山与外界的连接道路的施工、放样工作，并随时修测各种工程需要的施工图。

（5）研究采空区上方岩层与地表移动的规律，以便采取保护地面及各层级建筑物的措施。进行储量管理，定期测量和计算矿山的矿石产量；统计矿石的损失和贫化，准确掌握各级储量变动的情况及保有储量,以促进可持续的生产和保护矿山资源[3]。

（6）矿山测量工作必须经常对资源利用和生产情况进行检查，包括统计矿石的产量，各级储量准备开采的程度，矿石的损失量和贫化量，验收各种工程的质量和数量。另外，对采矿方法以及各层级储量矿柱尺寸的大小进行检查。保证在安全条件下，使矿石的损失和贫化减小到最低限度。

3.2 露天矿山开采测量对象及测量原则

露天矿山矿采场测量，主要是指地面露天开采矿石以及与采掘工程有关的一系列测量工作，其目的是为了得到绘制各种矿山测量图的资料；露天矿山矿采场测量通常有以下顺序：矿区地面控制测量（包括平面和高程控制），露天矿山矿采场层级和线路测量，采掘工程放样测量和各种地形测量[4]。

（1）露天矿采场各层级采掘工程测量。层级采掘工程通常是随着时间的增加而在空间上不断地连续开掘，因此，测量工作必须在层级断面存在的时期经常进行，把新掘进的断面及时绘制于图纸上。

（2）矿体埋藏要素及特征测量。包括矿体走向、倾角、厚度、上下板面及断层要素和采样点等。这些数据只有在矿体开掘层级时才能获得。这是研究矿体形状、矿体性质、分布规律及绘制矿体几何图所必需的。

（3）露天矿山矿采场测量顺序。测量的顺序必须是由高级控制点到低级点，由总体到部分的测量。如此可使测量误差控制在一定范围内。露天矿山矿采场地面的测量工作也是根据这个原则来进行的。如：在边界大面积范围内建立起一、二、三、四等国家和矿区的三角网点。它们是依次控制的，在此基础上再布设测量图的图根网点，最后在测图控制网点上进行碎部测量。

3.3 测绘矿山地形图及施工放样

根据地质勘探及矿山测量资料，绘制一整套矿山测量图。其中一类是表示各种层级采掘工程的采掘工程图；另一类是表示矿体埋藏形状及其品位等的矿体几何图。矿山施工测量图纸包括：矿山平面图、地形剖面图以及其他专用图。

各种层级工程的测绘工作，包括下列内容：第一，施工前的设计；第二，放样和随着层级的剥离而进行的测绘成图；第三，根据这些图纸可以检查各种层级剥离的情况，可以确定安全边界和层级之间的关系，从而为采矿设计及计划开采提供重要的资料，而且把采矿工作的情况，直观地反映出来。

4 露天矿山工程测量实例

某露天矿山选址地属于低山丘陵侵蚀剥蚀地貌，以丘陵岗地为主，山势一般较矮，山顶多呈馒头状，山顶高程多为300～400m，山坡坡度一般20°～30°。底部一般宽200～300m，底部两边分布有不连续的I 级阶地，阶面较宽，向底部倾斜，阶面高程一般185～200m。底部地质构造不发育，仅在底部两边I 级阶地前缘见少量小规模塌边[5-6]。

按照露天矿山建设的要求及矿体实际情况，该矿山中露天施工平面控制网等级定为国家一等三角网，平面控制点分布在露天采场两侧，每侧各两个控制点，组成一个A、B、C、D 四个点的大地四边形（图2），精度符合《国家三角测量规范》（GBT17942-2000）[7]。

图2 平面控制网点位分布

该露天矿山施工首级控制网测量，按一等三角网点，组成一个A、B、C、D 四个点的大地四边形，地形两边各布设2 个点，用徕卡TM30 测量机器人测量，求得各角坐标，另外观测墩需要露出地面1.2m 高，观测墩上需安装强制基盘（6mm 厚钢扳，中间放一中心螺旋）。并且在露天矿山施工过程中，注意保护好该测量点位，该平面控制网一直贯穿在整个露天矿山施工测量中。

一般来说，露天矿山施工至少应有3 个高程控制点。本次露天矿山高程控制点选在土质较为坚硬，而且便于长期保存的两侧道路边上，共设4 个高程控制点，按照国家二等水准测量标准，使用电子数字水准仪，进行水准测量工作。测站观测顺序：往测，奇数站为：后、前、前、后；偶数站为前、后、后、前。返测，奇数站为前、后、后、前；偶数站为：后、前、前、后。按照《国家一、二等水准测量规范》（GB 12897-2006）[8]要求执行。

5 结束语

总而言之，在露天矿山建设过程中，工程测量起着举足轻重的作用。矿山开采过程中，首先是建立矿山区域的测量控制网，测绘矿区地形图，为矿区建设施工放样，有的矿区还有道路勘察设计等，测量工作不仅仅是满足施工标准的需要，更是在很大程度上保证了建设工程质量。矿山测量方法和专业条件都是需要高度的责任心和专业技能，因此，要求矿山测量工作者不断提高自身专业能力，为矿山开采和工程施工提供准确、可靠的测量服务，为矿山开采做出贡献。