礦山測量技術論文范文
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第1篇
【關鍵詞】金屬礦山；陀螺全站儀；地面三維激光掃描；測繪新技術
礦山測量服務于礦山勘探、設計、開發和生產運營的各個階段，必須將先進的現代技術同礦山測量的實際工作、具體特點相結合，拓寬礦山測量的生存空間和業務范圍，促進礦山測量的改進和發展，適應礦山體制改革的需要。目前陀螺全站儀、地面三維激光掃描儀等新技術、新儀器已經在地下開采礦山測量中得到了廣泛的應用，探討其工作原理、作業流程有利于優化作業程序，提高工作效率。以某金屬礦山為例，分析了陀螺全站儀定向的精度及地面三維激光掃描儀的作業流程及應用范圍。
1 陀螺全站儀在礦山測量中的應用
1.1 陀螺全站儀工作原理
陀螺全站儀是將陀螺儀和全站儀結合在一起的儀器，采用陀螺尋北本體與全站儀共同配合來測定任意測線的陀螺方位角。陀螺儀相對于慣性空間有定軸性的特性，而地球相對于慣性空間有自轉效應，因此在地球表面某一緯度φ處的陀螺儀就可以測量出相對于慣性空間的自轉角速度ω，然后將地球的自轉角速度分解為水平分量和垂直分量，其中水平分量ωn=ωcosϕ沿地球經線指向真北；可見，通過慣性技術測量敏感地球自轉角速度的水平分量便可以獲得地球的北向信息，這就是尋北儀工作的基本原理。
1.2 陀螺全站儀測量方法及限差
1.2.1 陀螺全站儀測量方法
陀螺全站儀定向采用中天法進行觀測，定向程序為：
（1）先在地面任意點上測定儀器當地的比例常數C值。觀測6個測回，計算出3個C值，取平均值作為當地本儀器C值，在一定時期內，50km范圍內可以使用同一C值；
（2）在地面已知邊上觀測3個測回，計算儀器常數；
（3）在井下待定邊上用2測回測量陀螺方位角；
（4）返回地面后，在原已知邊上采用3測回測量陀螺方位角，再求得三個儀器常數。
根據以上測量成果來檢驗儀器的穩定性和測量的精度，確保陀螺定向成果的可靠性和精度。
1.2.2 陀螺全站儀觀測限差要求
為了保證觀測精度，測量時需要嚴格執行以下各項限差：
（1）陀螺全站儀的C值測量互差不大于0.06；
（2）儀器的懸掛帶零位不能超過±0.5格，測量前后零位值的互差不得超過0.2格；井上下零位差超過0.3格時，應加入零位改正；
（3）相鄰擺動時間的互差不得大于0.4秒，間隔擺動時間的互差不得大于0.6秒；實踐總結可以保證相鄰擺動時間的互差不大于0.3秒，間隔擺動時間的互差不大于0.4秒；
（4）兩個鏡位觀測測線測前方向值、測后方向值。測前測后方向值的互差不得超過10"；
（5）測回間方向值互差不大于40"。
1.3觀測精度
根據測量得到的數據，計算儀器常數一次測定中誤差、儀器常數平均值中誤差、井下陀螺方位角一次測定中誤差、井下測定陀螺方位角平均值中誤差，根據儀器常數平均值中誤差 、井下測定陀螺方位角平均值中誤差 ，得到螺定向邊最終定向中誤差為：
可以看出，在本次礦山測量方位定向中，陀螺全站儀穩定可靠，精度較高，可節省大量的勞力和時間，提高了測量的精度和工作效率。
2 地面三維激光掃描儀在礦山測量中的應用
2.1 地面三維激光掃描工作原理
地面三維激光掃描系統由三維激光掃描儀、數碼相機、掃描儀旋轉平臺、軟件控制平臺，數據處理平臺及電源和其它附件設備共同構成，是一種集成了多種高新技術的新型空間信息數據獲取手段。地面三維激光掃描技術的工作原理，即由三維激光掃描儀內部的一個發射體發射激光脈沖，再通過兩塊反光鏡有序快速旋轉，把由發射體發射的窄束激光脈沖按一定次序掃過目標區域。通過測量每束激光從發射到物體表面反射回儀器的時間計算相關距離，并且編碼器還會測量脈沖的相關角度，最終得到目標的真實三維坐標。軟件處理后，便會輸出實體建模。運用地面三維激光掃描技術，從事各類復雜、大型、不規則、非標準的實景或實體三維數據的采集，快速重構目標的三維模型。
2.2 地面三維激光掃描工作流程
（1）實地踏勘實際情況，制定合理的施測方案。合理布設掃描測站，劃分地面三維激光掃描作業面，保證整體埽，掃描無缺失，避免數據過度冗余，提高掃描效率。
（2）按照制定的施測方案計劃進行數據采集工作。根據精度要求設置掃描分辨率，對于規則區域，采用較低的分辨率，不規則區域采用高分辨率掃描。掃描完成后在現場初步分析數據質量是否符合設計要求，保證地面三維激光掃描采集的數據既不缺失，又不過度冗余。地面三維激光掃描的過程中避免人員走動，以減少異常點的出現。
（3）對采集好的點云數據進行數據預處理，包括：點云的拼接、去噪以及統一坐標系統等工作；并進行數據處理，得到觀測數據及三維模型等成果。
2.3 地面三維激光掃描在礦山測量中的應用方向
（1）礦區地形圖測繪：地面三維激光掃描儀可以實現遠距離非接觸性測量，對于人員難以企及和十分危險的地段進行測量具有明顯優勢,可以根據測量得到的點云數據，繪制大比例尺地形圖，可以滿足1:500比例尺地形圖的精度要求。
（2）三維模型構建：根據地面三維激光掃描得到的點云數據，可以提取特征點，利用專業軟件構建三維立體模型，使得地形地物的表達更加直觀形象。
（3）巷道變形監測：可以根據不同時期的地面三維激光掃描獲得的點云數據進行處理，并通過數據分析，進行巷道的變形監測。
3 結論
在金屬礦山巷道定向測量中，使用陀螺全站儀僅需測量幾小時，精度可以達到±6.2″，遠遠高于單井定向和兩井定向，投點和井下基本控制導線起始方位角傳遞任務是單獨完成的，排除了投點誤差對起始邊坐標方位角傳遞的影響，因而，提高了定向的精度；地面三維激光掃描可以具有遠距離無接觸測量的特點，可以用于礦區地形圖繪制、三維模型構建、巷道變形監測中，節省大量人力物力，并得到海量的點云數據，提供直觀的三維成果。可以看出，陀螺全站儀、地面三維激光掃描儀等新技術、新方法的出現，極大的促進了礦山測量的發展。
參考文獻
[1]靳朝陽,王潤平,胡光,等.陀螺全站儀在井下導線測量中的應用[J].礦山測量,2010(6).
[2]馬立廣.地面三維激光掃描測量技術研究[D].武漢:武漢大學碩士學位論文,2005.
第2篇
關鍵詞：礦山；礦山測量；任務；特點
Abstract: The mining enterprises occupied in underground mining should conduct strict connection survey above and below ground, establish the unified space control systems in mining area, so as to ensure the integrity and unity of systems of above and below ground, plane and the elevation, and correctly guide the underground mining work. In this paper, the basic tasks and characteristics of surveying are analyzed.
Key words: mine; mine surveying; tasks; characteristics
中圖分類號：U448.36文獻標識碼：A
礦山生產測量是礦山企業的基礎工作，是確保生產正常進行、監督資源合理工發不可缺少的一項技術工作。各礦山測量部門必須認真做好這項工作。礦山生產測量的主要任務，是在井下和露天建立精確的測量控制系統，按設計要求正確標定各種工程的幾何關系，及時準確地測繪各種礦圖，觀測與研究由于采礦引起的地表巖層移動的基本規律，以及負責礦石開采時的貧化、損失計算工作等。
一、礦山測量工作的基本特點
礦山測量作為礦井開發和生產中的關鍵環節有以下幾個方面的基本特點：礦山測量的結構通常會受到環境因素、測量方法、儀器、測量人員等多方面因素的影響；礦山測量是一項需要集體共同進行的工作，需要內外業共同參與以及多人反復循環；礦山測量工作具有點多面廣的特點，會對礦井范圍內的電網、橋梁、公路、鐵路、河流、村莊等所有物體造成直接的影響，且會涉及井下的工作面和巷道等；礦山測量工作通常具有極強的連貫性，整個礦山在測量時被看做一個由遠及近、從上到下的系統；礦山測量工作需要進行的極為細致認真，不能出現任何細微的差錯；礦山測量的工作由于存在儀器攜帶不便、工具笨重、工作環境惡劣等特點，因而工作環境極為艱苦；礦山測量工作的主要作用在于為礦山設計把關，因而需要極為細致準確，不能忽略或放過任何的錯誤，這會給礦山生產造成嚴重的經濟損失。
二、礦山測量工作的基本任務
礦山測量工作貫穿于報廢、生產、建設、設計和勘探的全過程之中，同時，根據每道工序具體情況的不同，礦山測量的具體任務也有所區別，主要包括以下幾個方面：設計部門在得到基礎圖紙資料后，要根據圖紙和文件的相關要求，對礦山進行機電安裝、管線埋設、土建工程施工和采掘等方面的測量工作，同時，要在煤礦生產和基本建設過程的各個階段上，對開發工作是否符合圖紙要求進行監督和檢查；在礦山生產中對礦山資源開發合理性進行實地監督;提高各項礦山測量資料的利用效率，全面了解并充分發揮礦山開發工程的基本特點，及時發放貫通通知單和安全聯系單等資料，從而為礦山的安全施工提供充分的保障；同時，要及時發現礦山改造、建設和生產過程中遇到的各項測量問題，并加以合理解決，從而有效降低礦山安全事故的發生幾率，并為礦山安全事故的救護與預防提供準確的測量資料;設置建筑物、巖層以及地表變形監測點，開展礦山環境保護、非采礦與采礦沉陷綜合治理、礦山巖層和地表移動特點檢測等綜合保護工作;按照礦山巖層和地表移動變形系數，對各類煤柱進行修改和設計，開展建筑物下、水柱下和鐵路下煤礦勘探和設計工作，通過移動變形參數，對地表沉陷問題的發生范圍和時間進行及時的預報，從而避免人身安全事故和建筑物破壞事故的發生，保證礦山的安全和諧。
三、我國礦山測量存在的問題
1、圖紙審核存在的問題
圖紙是整個礦山設計和生產過程實施的重要基礎，因而不能存在任何的失誤和偏差，然而，由于受到各種主客觀因素的影響，礦山設計圖紙在審核過程中通常會出現種種問題。圖紙審核過程中常見的問題主要包括：第一，如果遺漏施工巷道所在路線上的重要井巷，都會引發嚴重的安全問題；第二，圖紙中某些巷道在標注距離時，使用的比例不相同，有些在巷道中心線上，有些在皮帶的中心，還有些在軌道中心，這一問題將會導致圖紙中數據位置的不一致；第三，巷道的坡度和高程設計存在失誤；第四，貫穿巷道的長度尺寸標記存在失誤；第五，已有坐標點存在高程、方位角和坐標的錯誤。
2、井下測量常見的問題
主要有 ：工具攜帶不全。有些礦山測量人員可能存在依賴心理或下井前的準備工作不充分等，會導致下井測量攜帶工具不全的問題，如起始資料、筆記本、垂球、小鋼尺和筆等，且這一問題通常只是在到達測量點以后才會發現，這一現象雖然是小問題，但這種情況的發生會給測量帶來不利影響，如影響測量進度、費時費工、影響測量準確度等，甚至會導致整個測量工作的失敗；其此是起算數據的錯誤。這一測量錯誤將會產生較多的不良影響，為有效防止該問題的發生，礦山測量單位應該建立兩支獨立的查閱和抄錄起算數據隊伍，并將兩份數據進行對比，避免相同點號的使用。如果出現測點丟失的問題，補設的新導線點所使用的編號不能與原編號一致，在重新測量開始前，要檢查原有測量點的距離和角度，在確保沒有任何失誤后，才能夠繼續進行新的測量并向前延伸；再次就是原始數據的記錄錯誤，由于操作不符合規定所導致的記錄內容不全問題，包括測量的邊長、覘標高、儀器高、草圖、儀器設備種類、日期和測量地點等事項，從而影響事后的計算工作，因此，在進行礦山測量時，必須進行細致全面的記錄；記錄格式不符合有關規定，或者是記錄的格式已經發生改變，但記錄時仍在執行原有格式，這一問題通常會發生在數據的整理過程中；數據整理過程中常見的錯誤，如檢驗上下半測回互差時，只關注秒值而忽視了度值和分值；還有就是導線測量錯誤。沒有根據規定檢查邊長和角度而直接開始測量，這時若點有位移而或用錯導線點，卻仍以原坐標和方位來計算，所得結果就會出現較大偏差。為避免出現記反、覘標高量錯和儀器高錯量問題，可分別進行前后兩次測量，并保證覘標高和儀器高的測量位置相同。
四、礦山測量問題發生的原因
基于礦山測量工作的基本特點，可以發現，造成礦山測量問題的原因主要包括以下幾個方面：第一，礦山測量的結果容易受到頂板壓力和人為因素等的影響，從出現點位的變化，或是由正確變為錯誤，這一問題通常較難發現，因而容易影響礦山測量的準確性；第二，由于礦山測量過程參與人數眾多，因此，一旦某一工作人員出現任何的錯誤，就會導致整個測量結果的偏差；第三，礦山測量資料具有較高的連貫性特點，因而，測量過程中一點資料的錯誤就會影響資料整體的準確程度；第四，礦山測量人員有可能在思想疏忽或其他錯誤思想的影響下，出現不正規操作或是錯誤操作現象，從而造成測量失誤；第五，如果設計圖紙出現錯誤，或是未對各項數據資料和設計圖紙進行嚴格檢查，也可能會造成礦山測量結果的錯誤；第六，由于礦山測量工作的管理難度較大，管理涉及的工作范圍較廣，因而測量工作易出現失誤，從而影響測量結果的準確性和客觀性。
參考文獻：
[1] 孟凡森.開灤百年礦山測量[A].第六屆全國礦山測量學術討論會論文集[C].2002年
第3篇
【關鍵詞】礦山開采；開采測量；測繪技術；測繪技術與方法
我國是一個能源消耗大國，每年對各類礦產資源的消耗量十分驚
人，而另一方面我國各類非法開采礦產資源的現象卻屢禁不止，由此對我國礦產資源的開采浪費十分驚人。在實際的礦產開采、監測與核查的工作中，尚未形成一套系統的礦山開采監測與測繪的技術和方法，很多實際工作的開展還是依賴于工人的經驗或者傳統的手工測繪手段，使得礦山開采監測測繪技術無法得到實質性發展。本論文結合現階段政策法規對礦山安全管理的要求，分析測量工作在服務于礦山安全管理的切入點，并研究了服務于礦山安全管理測量工作的方法，就是想要解決礦產資源儲量核查檢測及礦山開采監測的其它工作中的礦山測量技術體系問題及技術規程框架。形成完整的現代體制下的各類礦山開采監測的測繪技術體系和技術規程框架。
1 礦山開采監測與測繪概述
1.1 礦山開采監測的內容
礦山開采涉及地質、山體、礦產、水土等多方位，因此需要對開采過程實施監測的內容較多，主要集中以下兩個方面：
1.1.1 地質環境監測
礦山開采首先會對地質環境產生影響，主要是不利影響甚至是有
害影響，例如對礦山大肆開采造成地表沉陷、地下水下降、山體滑坡、
泥石流災害、生態系統被破壞等等，為了盡量減小礦山開采對地質環境所帶來的不良影響，必須要在開采的過程中，對礦山及開采過程實施動態化的監測，采取預防和防治結合的手段保障將礦山開采對環境的影響降到最小。
1.1.2礦山開采安全監測
礦山開采中的核心問題便是安全監測，因此礦山開采監測的過程
中必須要對安全進行監測，包括采用相關傳感器對有害干擾因素進行實時監測，對礦山內部的空區、塌陷地區進行監測和評估，對各類礦產資源實施安全管理機制，從制度和技術兩個方面確保礦產資源的開采過程的安全性。
1.2 礦山開采中的測繪技術
目前對礦山開采監測所應用到的主要測繪技術主要有GPS定位、
遙感測繪技術及激光探測技術等，下面逐一進行簡要的介紹。
1.2.1GPS定位技術
GPS定位技術是利用衛星的三點定位原理，對地球上的物體實現
三維空間內的定位的一種技術。GPS定位技術目前應用于礦山開采領
域，其主要應用在利用GPS定位技術實現對礦山的數字化地圖繪制，
利用數字地圖實現對開采過程的動態化監控。
1.2.2 遙感測繪技術
遙感測繪技術是目前普遍應用的較為成熟的一種測繪技術，簡單
來說，就是利用遙感技術，在計算機上面進行計算并且能夠達到測繪目的行為。遙感測繪技術能夠實現人類無法觸及到的礦山內部區域，從而在計算機上完成對礦山內部的礦產儲量分布、地質條件研判以及各類災害事故的預警等分析工作，是目前廣泛應用的一種測繪技術。
2.1 滑坡監測測繪
滑坡是礦山開采中經常出現的災害事故，對滑坡實施監測就必須
借助于現代測繪技術。目前能夠實現滑坡監測的測繪技術主要有大地測量法和GPS測量法。
2.1.1大地測量法
大地測量法是利用高精度測角、測距的光學儀器和光電測量儀器、全站式電子速測儀等儀器儀表實現對大地絕對位移的測量，從而進行分析是否產生滑坡災害，或者對滑坡災害進行預警。
2.1.2GPS測量法
大地測量法最大的缺陷是其測量精度較低，必須借助于大地作為
絕對參照物，因此近幾年發展了GPS測量法。GPS測量利用了GPS定位儀器能夠實現高精度下的滑坡位移和滑坡速度，測量精度高，能夠
實現全天候動態監測。
2.2 地裂縫監測測繪
地裂縫的監測是一項耗費巨大人力物力的監測工作內容，需要結合地標沉降的相關指標進行分析，因此地裂縫的監測測繪，通常是借助于傳統的測量法和GPS測量、遙感測繪技術相結合的方法進行監測，首先利用傳統的測量方法每隔一定周期觀察記錄大地的水平位移和垂直位移，并利用GPS測量實現固定參照物的三維空間的定位、位移和速度，最后結合遙感測繪技術對被監測區域的地標分層沉降進行標定，從而綜合分析出地裂縫的發展與走勢，實現對地裂縫的動態實時監測與測繪。
2.3 空區塌陷區監測測繪
隨著礦山開采力度越來越大，礦山山體內部難免會出現空區塌陷
區，一旦發生塌陷則釀成慘痛事故，因此需要對礦山開采中的空區和塌陷區進行監測測繪。目前主要應用遙感測繪技術實現對山體內部空區塌陷區的監測。隨著測繪技術的發展，現在也出現了利用激光探測技術實現對空區塌陷區的探測和研判，利用激光對礦山山體進行三維掃描，建立相關數據庫，通過數據比對和三維模型的分析，能夠準確的提出空區和塌陷區研判模型，并給出適當的監測和補救措施依據。
2.4 水土流失監測測繪
礦山開采不可避免的會對周圍環境產生破壞，造成水土流失的現
象，因此，為了盡量降低對周圍環境的影響，必須要對水土流失進行監測。目前對水土流失進行監測的方法主要有兩種：
2.4.1遙感監測法
遙感監測是借助于衛星和航空遙感技術，將地面的植被、沙石、
水源等地物掃描為電子地圖，構建三維數據庫，通過對數據的分析實現對地表水土流失的監測。這種方法往往適合于較大區域面積的水土流失的監測。
2.4.2地面監測法
地面監測法適合于較小范圍內的水土流失的測量與監測，其主要
方法是采用對被監測區域設置不同的監測地塊，為每一個地塊分別設置不同的參照物，如溝渠截面、植被率、沙石面積等，通過定期對參照物的測量測繪，形成數據報表，從而能夠為被監測區域的水土流失提供基礎性數據。
我國礦山測量工作及相應的技術規程遠遠滯后于目前礦山開采監測及礦山管理工作的需要，礦山測量技術體系不全，技術規程不能滿足新技術發展的要求，礦山測量內容不能滿足政府和社會對礦山開采監管的需要等。礦山開采中的核心問題是安全問題，而要保障礦山開采過程的安全，就必須要借助于現代化的測繪技術，對礦山開采流程中的各個環節進行測繪與監控管理，從而能夠實現對礦山開采的動態監測測繪與動態管理。針對礦山開采監測的具體方法，本論文詳細探討了測繪的方法與實施步驟，從系統方法的角度詳細分析了在礦山開采領域的測繪技術的應用問題，對于進一步提高測繪技術在礦山開采領域中的應用水平具有較好的指導意義。當然，測繪技術應用于礦山開采領域，不僅僅局限于本論文所探討的方法，更多的具體的應用技術方法有待于廣大測繪技術人員的共同努力，才能夠最終實現礦山開采監測中的測繪技術的快速發展和應用。
參考文獻：
[1]趙祥，劉素紅，王安建等.基于衛星遙感數據的江西德興銅礦開采環境影響動態監測分析[J].中國環境監測，2005.
