矿山工程测量中相对坐标法应用的相关问题研究

王德森

山东土地卓正矿业科技有限公司 山东 淄博 255161

引言

为了开发矿山资源，首要工作就是测量矿山，其测量的准确度与矿山企业利益息息相关。想要提高整个工程效益，就必须应用先进矿山测量技术，在提高矿山测量技术的准确性，这样才会随之提高矿山资源开发效率和利用效率。考虑到矿山工程具有独特性，因此开展测量工作时必须因地制宜，从实际特点出发，同时要积极改造测量技术，有利于获取良好测量效果。

1 相对坐标法内涵与特征

在没有真坐标系统或者很难导入真坐标系统情况下，通常会应用的一种测量方法就是相对坐标法。相对简化的测量工序是其最主要特征。可以使测量时间大大缩短，促进测量精准度的提高。在矿山开采深度不断增加的情况下，会增加矿山压力，导致井巷变形程度逐渐加重，同时下测点坐标和标高需在短期内测量。通常情况下，3个月是回采巷道的最常期限，准备巷道为5个月，开拓巷道为半年。开展复测工作时，超出期限的情况比较普遍。一些工程具有紧急性质或者临时性质，如果应用真坐标测量法，就会使测量工作量大大增加，进而会对工程进度造成影响。借助相对坐标法可以使这个问题得以解决，同时取得的效果比较好[1]。

2 相对坐标法的工作原理与应用范围

2.1 相对坐标法的工作原理

相对坐标，也被称为独立直角坐标、直角坐标等，将真坐标确定为矿区三度带坐标，从而对矿山开展测量工作。对于大地水准面而言，则是利用观测区域内一个典型切平面替代，将坐标原点从测区合适的区域选择出来，一般情况下选择的位置在西南角，将子午线确定为X轴。正向为北；相对维度线则是Y轴，正向为东，从而将具有独立特点的直角坐标系统构建出来[2]。

2.2 相对坐标法的应用范围

第一，在掘进巷道或者开采采面时，考虑到条件的变化，必须再次配巷、改向，这时无法应用原来导线系统，同时也不能应用导线点，但是可以借助相对坐标应急。

第二，开展贯通测量工作时，因为在贯通点与开口位置已经破坏原来导向系统，在此期间，同样可以借助相对坐标法开展测量工作。也就是将原来导向系统刨开，突破其限制，将具有独立特点的坐标系统为此项工程构建出来，从而进一步提高其贯通精度，使贯通出现的偏差尽量减少和避免。完成此项工程后，还需要以工程实际用途为根据，进一步判断是否连接相对坐标和真坐标系统[3]。

第三，对于特殊环境下的地段而言，因为受到特殊性影响，在开展测量工作时不允许占用大量时间。如果在原有导向点下的位置设置仪器架，会很大程度上受到皮带输送机和刮板影响，导致有很大震动产生，这就必须使输送机停止运行，但是这会严重影响掘进工作，大大降低出煤量。但是借助相对坐标法，可以大幅度缩短测量时间，从而使多进尺，多出煤的目的得以实现[4]。

3 相对坐标法在矿山工程测量中的应用

相对坐标测量法应用于矿山测量中将测量后视确定为C点，将测量仪器建站点设置为D点，以假设的D点坐标、高程、CD方位角为测量起算点，全面小范围测量矿山贯通的巷道及其相关的周围巷道。对于水仓贯通巷道及周围相关巷道 同样开展实测工作。处理内页，将成果计算出来，按照一定比例将图纸绘制出来。 这样就可以全面而细致掌握水仓周围巷道实际情况。

应用相对坐标时，其具体步骤如下：第一，针对井下，开展测量工作时，将具有良好通视效果的点（C点、D点）设置于贯通巷道周围巷道的顶板上，将C点、D点作为临时导线点，C、D点之间的间距适合保持在20～40m范围。 第二，将其中一点设定为相对坐标（X0、Y0），高程用H0代表，设置两点方位角，使其为固定值。将测量后视确定为其中某个点，测量仪器测站点则为其余点。开展巷道测量工作时，需要测量这些预设坐标、高程、方位角。第三，相关测量工作结束后，计算成果，将图绘制出来，这样可以借助图纸展现出巷道关系。实际测量整个矿井之后，计算矿井实测资料时，还要对这些实测资料进行换算，具体内容包括临时导线点C、D,已测量的附近巷道、虚拟的标高、坐标、方位角。同时需要对拒不测量的资料进行重新计算，将资料有效衔接在一起，促进一个完善整体的产生。这样就可以有效解决生产过程中迫切需要解决的问题，同时保障矿井资料的一致性，进而使矿井的安全生产得以保证，使巷道安全贯通目标得以实现[5]。

针对矿山，开展相对坐标测量工作时，需要从实际情况出发，灵活运用，使测量效果得以保证。需要注意的是，如果巷道间距比较大，同时不清楚周围地质概况，贯通巷道时，避免无计划、无目的的开展小范围相对坐标测量工作。只有全面了解和掌握矿井整体地质状况后，才可以实施相关测量操作，贯通之后，需要有效对接整个矿井资料，严格禁止单独运用。从实际工作可知，相对坐标法测量仅仅适用于小范围明晰地质情况的巷道贯通过程中。不适合应用于具有复杂地质情况，或者大于100m的巷道区域[6]。

4 应用案例

4.1 基本情况

此采面作为下山开采，具有较大矿山压力，CD段回风巷具有破碎的顶板，超过顶端（平均冒高为5m，最大高值达到7m）针对巷道开展返修工作后，巷底以下落入很多煤层，如果强制推进采面，一方面使管理顶板难度不断增加，无法保障安全性；另一方面还会有大量矸石混进来，对原煤质量产生不利影响。通过研究分析后，最终决定将一段新配巷做出来，进而使此问题得以解决[7]。

采面回风巷为CD；将临时采至线确定为DE段，则可以确定即将施工的回风配巷是CFE段，其中的FC段与回风巷CD段保持垂直关系；FE段与CD段保持平行状态。将CD段设计为50m长度，设置10m的净煤柱，使其位于回风巷和配巷之间。考虑到具有较大压力的采面，顶部破碎底部较软，同时有60m3/h的涌水从本煤层上部采空区域流入，导致采面不能长时间停止。因此，针对C点和E点，同时进行开口施工操作。不仅时间十分紧迫，还有瓦斯抽放管等设施遮挡住原来回风巷内部分测量点；一些在开展返修巷道工作时被破坏掉；一些存在的点变形十分严重。开口位置距离能用的永久导线位置大约800m，重新布置基本不可能，因此必须应用相对坐标解决问题。

4.2 操作步骤

首先，在原回风巷处于巷中位置选择两点，分别为C点和D点，将施测点确定为C点，将后视点确定为D点，以设计的90度夹角视线方向为根据，将CF段掘进中线方向给出；其次，将后视点确定为C点，设置D点，使其成为站点，以设计的煤柱密度为根据，将E点从临时停采线上找出来，将其确定为前视点，测量出CDE夹角是263度；第三，将后视点确定为D点，设站点则为E点，可以得出夹角是277度，将EF段巷道掘进方向给出来；最后，对CF段掘进长度严格控制，掘进工作到位后，需要将数据准确收集出来，将假设的坐标系统代入，将假设坐标确定为F点、E点，将贯通方位求取出来，这就是最后的贯通中线。

5 研究矿山工程测量中相对坐标法应用相关问题

第一，严格检查设计图纸上的已知数据，提高量取或推送相关参数的精准度。

第二，保证巷道参照中线处于居中位置，长度需要满足标准要求。

第三，以参照巷道用途和目的为根据选取放线长度，并且对于新掘巷道和周围巷道空间立体几何关系及其对周围井巷工程可能产生的影响给予高度重视。通常情况下，针对重要巷道、有关联过巷及受到邻近巷道影响的巷道，都需要提高放线精准度，取值的角度需要保持在1以下，100毫米是对长度取值的最大误差要求。对于次要巷道，在精度方面可以适当降低要求[8]。

第四，针对次要巷道，如果不具备条件，无法设置测量仪器，可以借助地质罗盘仪，但是对于使用场所磁性物质的影响需要给予关注，严禁应用于重要巷道中。

第五，应用相对坐标时，如果涉及重要巷道贯通，必须首先测量贯通点，以相关测量规定为根据，选择适合的测量方法，同时精度必须满足经纬仪测量方法要求：首先，在假设的同一坐标系统中设定贯通点与掘进迎头点，将同一坐标系统中的坐标值分别计算出来，将必要的坐标参数求取之后，借助经纬仪在掘进头中将贯通的中腰线给出。若具有较长贯距，或者此项工程在很大程度上影响邻近采掘工程时，为了使同一资料得出来，完成此项工作后，还需要联合测量假设坐标系统与矿区真坐标系统。

第六，在相对坐标系统中，对于测量精度评定与正常经仪导线精度评定可以应用相同方法。

6 矿山测量技术的创新与应用

在科技不断进步与发展的背景条件下，极大影响了现阶段测绘技术，并且对测量人员提出更高要求，即具备的综合素质能力需要足够强，只有这样，才能对现代矿山测绘需求进行很好满足。因此，在具体实践中，必须加大信息技术学习力度，将最新最先进的技术动态掌握好。矿山测量这一学科具有较强综合性特点，有很多行业领域被涉及，在不断发展的社会和矿山事业支持下，大大改变测量工作状态。由此看来，开展矿山测量工作时，除了需要进一步巩固传统应用领域，还要加大创新矿山测量工作力度，只有这样，才能对矿山建设发展需求进行满足。例如应用GPSRTK测量技术，能够对地下资源开采情况的监督进行强化，同时有利于监测矿区环境，研究土地复垦；对新仪器设备和测量方法加强研究，加大应用摄影测量技术力度，尤其是将大比例尺图绘制出来，可以大大缩短成图周期，使矿图更新速度不断加快，促进自动化绘制矿图水平和能力的提高；积极研究数字化防爆陀螺经纬仪、自动跟踪技术、井下矿用轻便经纬仪等。

7 结束语

总而言之，对于矿山企业而言，其研究重点一直是获取最大化经济利益的策略。通常矿山企业首选的矿山需要具备良好条件，且投入的成本比较少。在此基础上，更加凸显矿山测量的重要性。然而，实际生产中，受到多种因素影响，导致流失大量矿山测量人才。因此，矿山企业还需要加强人才培养，促进技术水平的提高，进而获取最好的技术效益。