矿山工程测量技术的现状与展望

时间：2024-07-28

仲惟暇

（山东金创股份有限公司，山东烟台 264000）

0 引言

矿山工程测量技术对于矿山的开发而言十分重要，无论是矿山工程的设计，还是开发过程中的管理工作，都需要有精准的测量作为支撑，才能够获得工作上的保障。为此，就必须要合理使用当前的各种技术，推动矿山开发工作的进行。

1 矿山工程测量概述

矿山工程中，通过做好对矿山工程的测量，是做好矿山开发的基础条件，无论后续工程的计划，还是保证矿山开发工作安全，都需要有工程测量作为支撑。目前，我国对于矿山的开发要求逐渐提高，所以矿山测量工作也需要改进方法，以便能够满足实际使用的需要。从整体上来看，矿山的测量工作正在朝着数字化和自动化的方向发展，人力的投入正在降低，效率在不断提高。矿山工程的测量工作主要是对矿山进行勘探中的测绘工作，也包括对矿井的定向测量，和对地表变形情况的测量工作。

2 矿山工程的测量技术的现状

2.1 全站仪

全站仪的全程是全站电子测速仪，是目前普及率最高的一种矿山测绘设备。使用全站仪能够进行测距、测角和水平距离控制的工作，并且还能在测试的过程中储存数据和显示数据。矿山测量工程中对全站仪的使用，保证了测量的精度，而且提高了测量的效率。使用全站型测速仪可以完成测距和经纬度的测量工作，数据在测量之后，可以进行转化导入到电脑中，这就让全站仪所获得的数据具有更高的使用面，并且目前在矿山的地形测量、井下测量工作中都有着不可取代的地位。随着智能化技术的发展，全站仪的智能化水平也在不断提高，并且可以胜任更多的矿山测量工作。

山东金创股份有限公司分为四个矿区，大大小小15 个坑口，矿山现有测量人员13 人。矿区面积大，矿山工作面分散，工作线比较长，回采区比较多，人才紧缺，给矿山测量工作带来了极大的挑战。以往测量主要使用J2、J6 经纬仪、水准仪、钢尺、罗盘等测量工具。控制点以传统的经纬仪测角、钢尺量距等方法测量,速度慢，操作繁锁，工作强度大，且精度不高。特别在各中段支导线控制点测量，由于仪器测量的系统误差，且支导线没有检核，导致中段间天井贯通出现问题。近些年全站仪在矿山测量中已经普及，它以其操作简单，功能完备，可靠的角度与距离测量，备受矿山测量人员的青睐。特别在现场布控，地形测量，曲线巷道放样，采空区测量等方面大大提高了测量工作效率，减轻了测量人员的内外业工作强度。它日渐取代了传统的以经纬仪、钢尺等测量工具，在矿山测量中发挥着重要作用。

2.2 3S 技术

3S 技术包地理信息系统、遥感设备和GPS。地理信息系统的简写为GIS，遥感的简写为RS，所以和GPS 简称为3S 技术。3S 技术的自动化和智能化程度很高，能够自动进行数据采集工作，并且可以对地理数据进行实时更新。全球定位系统在目前的矿山测量工作中已经得到了普及，而遥感技术则大多用于矿产资源的开发，地理信息技术对矿产资源生产管理有重要的帮助，可以给矿产资源的生产带来一定的技术指导。

（1）GPS 技术的应用

GPS 全称是全球卫星定位系统，有地面控制系统、用户接受设备和GPS 卫星三个部分组成。在正常情况下，正常的测量精度在100 米左右。但是由于矿山的测量需要很高的精度和同步性，目前国内使用的GPS 技术的精度都达到了10 米左右，以避免有过大的误差。使用GPS 技术拥有全天候测量的优势，高空的卫星可以无视天气、地形、气候等因素来进行测量工作。GPS 技术利用了实时相位差分界面，能够一次性及时获得大量的数据信息，实现了多角度大范围的工作，这就避免了在地面测量工作中，需要进行的大范围设备搬运的工作。但是，使用GPS技术时，往往会需要很大的内存，并且在目标处在封闭空间当中，GPS 技术就很难通过卫星进行测算，甚至不能正常定位，导致高程出现异常。

利用GPS 静态相对定位技术在建立矿山高精度施工控制网有着良好的效果。在处理GPS 网各种数据过程中,首先在WGS-84 坐标系中进行三维无约束平差，保证了GPS 差分的相对定位高精度。而且,在各种坐标转换中,没有涉及到由WGS-84坐标转换为我国参心坐标系的问题,因此,不会受到“转换参数”求定误差的影响。另外该网也没有与国家平画控制网联测,所以，也不会受到地面控制网测量误差的影响,仍然保持原来GPS 差分相对定位的高精度。因此,用这种方法所建立的独立坐标系工程平面控制网,经过一系列的数据处理和坐标转换，是能够较好地达到矿山的贯通测量和各种施工测量的要求。

（2）GIS 技术在矿山测量中的应用

GIS 依靠计算机、空间科学等方面的诸多科学，融合了数据采集、储存、管理和三维可视化等成果，能够进行空间提示和决策工作，从而为系统提供专业准确的空间信息。对于矿山井下的测量工作中，由于存在很多不安全因素，容易发生一定的突发事件，为此就要做好事前的准备工作。进行测试工作时，需要保证GIS设备处在合适的地点，避免设备出现损坏。针对矿山的地理信息，建立专门的GIS系统，简称为MGIS 系统，矿山地理信息系统中有包括矿山地理地质图、矿山的基本资料和数据等等。

（3）RS 技术在矿山工程测量中的应用

遥感技术根据电磁波的理论，利用各种感应器的信息来进行测量，是一种成本很低，并且反应灵敏的技术，并且有大量的方式来采集信息。遥感技术作为一种重要的技术可以在矿山环境监测、调查和分析当中使用。由于遥感技术的测量范围比较大，所以得到遥感图像具有着明显的真实性，能够对地区地貌的实际情况有充分的了解。利用遥感技术可以获得地区在在高程方面的信息，依靠合成孔径雷达干涉测量是一种精度极高的技术，甚至可以获得毫米级的精度。

2.3 惯性测量系统的使用

惯性测量系统可以通过惯性进行测量工作，这种测量技术充分发挥了自动化技术的有点，能够保证测量的效率，并且可以实时获得测量结果。一般情况下惯性测量技术会和GPS 技术配合来完成工作，从而保证矿山测量工作的精度。

2.4 三维激光技术

三维激光技术的优势在于能够对矿山工程的实况进行复制工作，是目前刚刚出现的一种全新技术，该技术能够通过云数据来进行计算工作。激光技术的是测量成本很低，而且具有较高的精确度和安全度，可以进行一些复杂矿山工程的测量工作。一般会在露天的环境中会使用到激光扫描，然后就能够对物体的形象进行直接的显示，并且不需要测量人员继续进行实地考察，结果十分可靠。

3 矿山测量技术的发展趋势

未来，矿山的测量工作将会朝着更多高新技术领域进行扩展，可以不断扩大矿山的测量和应用范围。实际试用当中，不仅仅会使用测绘学科之内的技术，生态学科和很多其他学科也会有所发展。尤其是数字摄影技术和遥感技术的存在，让测量可以获得更大的促进，通过激光扫描技术，也给矿山测量工作带来了更多的前景和空间。为此，还需要培养更多的测绘人才，以便能够充分应用矿山测量的相关技术，提高测量工作的效率和精度，推动矿山工程的发展。