GPS-RTK技术在铁路压覆矿产调查中的应用

郑建明，孙豁然，李立春

(1.东北大学资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110004；2.吉林化工学院计算机系, 吉林 吉林 132002)

2009年4月，笔者作为项目负责人对新建铁路西安至成都客运专线广元(省界)至江油段，进行了压覆矿产资源调查工作。根据《国土资源部关于规范建设项目压覆矿产资源审批工作的通知》，凡是准备建设铁路、公路、工厂、水库、输油管道、输电线路和各种大型建筑物或者建筑群的，建设单位必须向所在省、自治区、直辖市国土资源主管部门了解拟建工程所在地区的矿产资源分布和开采情况，各省国土资源主管部门应当向建设单位提供建设项目范围内资源分布情况和矿业权设立情况[1]。 单独选址的大型基础设施建设项目(铁路、公路、工厂、水库、输油管道、输电线路等)，在可行性研究阶段，建设单位应委托有地质勘查资质的单位对拟建工程所在区域内的矿产资源分布和矿业权设立情况进行调查，编制建设项目压覆矿产资源情况调查报告[2]。

根据铁路运输安全保护条例(国务院令第430号)第十八条“在铁路线路两侧路堤坡脚、路堑坡顶、铁路桥梁外侧起各1 000m范围内，及在铁路隧道上方中心线两侧各1000 m范围内，禁止从事采矿、采石及爆破作业”[3]。依照委托方《关于新建铁路西安至成都客运专线广元(省界)至江油段建设工程压覆矿产资源情况审查的申请》，“新建铁路西安至成都客运专线广元(省界)至江油段建设工程安全区平面范围：铁路线路两侧、铁路桥梁外侧及铁路隧道中心线各外推100 m…”。

要想准确把工程项目所在地区的矿产资源分布和开采情况调查清楚，需要把各国土局相关部门配合外，数字化技术GPS-RTK的应用非常关键。

1 工程应用

1.1 初步设计

整个压覆调查工作的流程如图1所示。

图1 压覆调查工作流程

根据国土资源局相关部门提供的相关资料，与工程安全区有重叠的矿山必须进行现场高精度测量，以求矿山目前剩余矿产资源储量。

1.2 方案实施

1.2.1 基站的建立

GPS测量至少需要两台GPS接收机同时接收4颗以上卫星。一般情况下，为一台基站和一台流动站。本项目为单个矿山测量，且矿山面积不大，故采用一台基站和一台流动站即可满足要求。

在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。基站设在一个已知点上(此已知点从国土资源局相关部门获取)，流动站则设在要测量的矿区当前采区的边界上。这两台接收机上的载波相位数据经过接收机班内内嵌软件解算后，得到基站和流动站之间的三维向量。

1.2.2 当前采区边界的确定

基站确定后，利用移动站在当前采区边界线上采点(根据边界线长度确定采点数，一般不应少于3个)。采点结束后，把RTK中的数据以dxf的格式导出，然后再另存为dwg格式，此时采区边界即可确定。

1.2.3 压覆资源量的计算

采区边界确定后，结合国土局矿管部门提供的矿权的采矿许可证(副本)中的矿区拐点坐标，同时根据现场开采方向，可确定未开采矿产资源的范围。

接下来根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》和《三下采煤新技术应用与煤柱留设及压煤开采规程使用手册》，确定通过此矿区的铁路保护矿柱。下面以某压覆煤矿为例说明压覆资源量的计算。

矿体平均倾角α=18°。由于铁路在此处为隧道设置，故松散层移动角φ不计。边界角δ=γ=80°，β=80-0.8α=61°(δ、γ参照类似矿山确定)。

利用垂直剖面法确定铁路保护煤柱范围，如图2所示。

图2 铁路保护煤柱计算图

M、N为铁路保护矿柱的地表边界。压覆矿产资源储量范围如图3所示。

图3 压覆储量范围图

图3中受护边界与铁路安全区内的煤矿储量为压覆储量。压覆储量估算结果如表1所示。

表1 某煤矿压覆资源储量估算表

2 结 论

通过RTK的应用，准确的定位了压覆矿山当前的采区边界，从而估算出压覆矿产资源储量，为建设单位与矿山业主最终达成赔付协议提供了准确的依据。同时，也为以后的压覆矿产资源调查工作提供了一个全新的思路。

[1] 国土资发[2000]386号.关于规范建设项目压覆矿产资源审批工作的通知[S].

[2] 川国土资发2004第227号.关于建设项目压覆矿产资源审批工作的通知[S].

[3] 国务院令第430号.铁路运输安全保护条例[S].

[4] 国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京：煤炭工业出版社，2000.

[5] 孙文华，主编.三下采煤新技术应用与煤柱留设及压煤开采规程使用手册[M].北京：中国煤炭出版社，2005.