现代测量技术在煤矿测量中的应用

摘 要 测量工作是煤矿生产建设中一项重要的技术基础工作，精确的测量数据能更好的指导煤矿生产。随着建设现代化矿井的需要以及科学技术的进步，一些现代的测量技术正逐渐在煤矿测量中发挥着越来越重要的作用。

关键词 全站仪；3S技术；激光；数字化测图

中图分类号TD17 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）57-0159-02

在采矿工程中，测量工作起着重要作用，在矿区开发的全过程中都要进行测量工作。在矿井建设阶段，要进行建井和开拓所需的施工和设备安装测量；生产阶段，除进行井下控制测量和采区测量外，还要开展储量管理，岩层移动监测、地面建筑物保护、矿区环境治理等工作。传统的测量方法，不仅效率低，贻误进度耽搁工程，而且误差较大。为了逐步实现煤矿测量技术的标准化和现代化，《规程》要求：“所有的矿区都应积极创造条件，引进先进仪器和先进设备。”于是伴随着电子技术、计算机技术、通信技术的应用和发展，现代测量技术在煤矿测量中得到了越来越广泛的应用。

1 全站仪的应用

全站仪是全站式电子速测仪的简称，它是集测角、测距、记录、存储、运算等多种功能于一体的新型电子类仪器，具有速度快、精度高、存储量大、稳定性好、人为影响小等优点。近几年来，防爆型全站仪在煤矿测量中逐步得到应用，利用全站仪可以高等级控制点为起算点，测设附合导线、支导线或者支点，进行矿区加密图根控制测量点。利用全站仪还可以依托现有的软、硬件设施，外接测量仪器和输入、输出设备，完成对井下空间数据进行采集、输入、转换格式、编辑、成图、出图的一条龙作业；利用全站仪还可以完成井上下的联系测量、井下导线的测设、特殊工程放样、落地煤量的测算等工作。由于全站仪测角和测距的电子化，大大简化了工作程序，减少了测角和钢尺的误差，从而大幅度的提高了井下作业的精度和效率。

2 3S技术的应用

2.1 GPS技术的应用

全球定位系统（GPS）是借助分布在空中的多个GPS卫星确定地面点位置的一种新型定位系统，具有全天候、高精度、自动化、高效益、布点灵活和操作方便等显著特点，目前已被广泛应用到各个领域里。对测量工作来说，GPS技术的发展是革命性的进步，它把测量工作由传统的地表平台，发展到了空间；由传统的平面与高程分别测量发展到平面高程一体化测量；简化了控制测量中点位布设、网型选择、边长限制等方面的要求。其中RTK技术的应用，改变了传统的碎步测量、点位放样方法，变得更灵活、快速、同时也减轻了劳动强度，提高了工作效率。GPS在煤矿上的应用主要体现在建立矿区控制网、建筑物及井筒变形监测、露天矿边坡稳定性监测以及矿区大面积的沉陷监测等方面。但是由于井下岩层对卫星信号的影响，导致GPS在井下应用受到极大限制。

2.2 GIS技术的应用

GIS是地理信息系统的简称，是以采集、存贮、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的一种特定而又十分重要的空间信息系统。处理空间数据和图形图像是GIS的最大特点。

地理信息系统的理论和技术方法是矿区多层空间（地面、地下、近地表大气层），以及资源和环境等动态四维时空信息的存储、处理、复合、分析与评价的有力武器。在此基础上，开发适用于矿区条件的矿区资源环境信息系统，可以为矿产资源的合理开发、环境影响与生态效应、自然过程与社会经济问题的分析评价或预测预报等提供最好的信息载体和有效的技术手段。

矿井地质测量工作为矿井生产建设提供完备的地质信息、几何数据和图形信息，矿井地质测量空间信息是整个矿区资源环境空间信息的主要来源和核心。因此，矿井地质测量系统是矿区资源环境信息系统的基础。矿井地质测量系统是在国内外现有的通用GIS软件的基础上，根据矿井地质测量的空间数据特点和矿井生产建设的需要，进一步扩展和再开发的专用软件，利用该软件可以进行贯通测量预计、煤柱设计、井下导线平差计算等工作。

2.3 RS技术的应用

RS技术即遥感技术，在煤矿中，它主要是通过航空或航天的遥感监测，通过分析矿区周围的土壤与植被的光谱情况，探究地下开采对生态环境的影响。遥感技术在煤矿测量中已经应用了很长时间，航空遥感的资料可以作为矿区地形图测绘的资料源，通过相片校正、目视判读、野外调绘等工作完成地形图的测绘。而航天遥感技术在煤矿测量中的应用也在逐渐探讨中。作为遥感资料来讲，在煤矿上具体应用还体现在地表沉陷范围和沉陷程度监测、煤矸石污染范围和污染程度监测、地下水的监测等几方面。

3 激光技术的应用

激光具有较好的方向性、单色性，是一种高亮度的相干光，目前已被广泛应用在医疗、工业、军事、雷达等各种领域中。在煤矿测量中，以激光为代表的仪器对煤矿的生产也发挥着重要作用，在巷道掘进时，可用防爆型激光指向仪迅速给定巷道中、腰线的正确方向，用于指导巷道掘进；在建立井井筒时，可用激光投点仪代替下放垂球线，完成立井施工定向的工作；还可用三维激光扫描技术测定井架的安设和变形观测、巷道断面测量等工作；这些激光仪器在提高精度、保证工程质量方面都起到了重要作用。

4 数字化测图技术的应用

测量的3项基本工作是测、算、绘。计算机技术的发展及其在测量中的应用，结合新型测量仪器，使得测量的这3项工作已经逐渐融为一体，并由此为数字化测图技术提供了平台。如果说传统测图方法的实质是图解法测图，那么数字化测图技术的实质则是解析法测图。

数字化测图系统主要由数据传输、数据处理和数据输出3部分组成。煤矿测量中的数字化测图技术主要体现在应用全站仪和GPS等其他测量仪器、相关设备采集井上、下数据，利用AutoCAD软件绘制成图，实现了传统测量生产技术向数字化技术的转变。从应用的角度来讲，数字化技术具有精度高、自动化程度高、劳动强度小、更新方便快捷、便于保存管理与应用等特点，更适合新形势下煤矿发展的需要。

5 结论

其他的现代测量仪器如陀螺经纬仪、数字水准仪、惯性测量系统等技术也都在煤矿测量中得到了应用，而3S技术、RTK等技术也在不断地向纵向深度的方向发展。当前，煤炭工业日新月异，煤矿已逐步实现标准化、现代化，相信随着测量仪器的不断更新换代，测量理论和技术的深化、完善，会促使煤矿测量这个交叉学科得到更加长足的发展，从而更好的服务于矿山，促进煤矿的可持续快速发展。

参考文献

[1]张国良，朱家钰，顾和和.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社，2000.

[2]高井祥.测量学[M].中国矿业大学出版社，2004.

[3]李战宏.现代测量技术[M].煤炭工业出版社，2009.