论现代煤矿测量中的新技术应用

摘要：测量是煤矿正常生产过程中一个非常重要的环节，也是一项基础性工作。煤矿测量的准确与否直接决定煤矿生产的安全和效益，因此为了搞好煤矿测量，提高煤矿生产的整体效益，一些新的煤矿测量技术应运而生，如：全站仪、3S技术、三维激光技术、数字测图技术等的应用。本文根据多年的煤矿测量工作经验来和大家分享一下这些煤矿测量新技术的现场应用。

关键词：煤矿测量 测量新技术 应用

0 引言

煤矿开采过程中测量是一个很重要的环节，测量工作干的好坏直接关系到煤矿生产的安全与否和产生效益的大小，而且这一环节从煤矿基建一直持续到煤矿服务期限结束。煤矿测量既要服务于煤矿的生产，同时也要为煤矿的安全生产和一些重大的决策提供信息支持，因此测量的不准确或是错误都会对煤矿的安全生产各方面产生重大影响或是造成巨大的经济浪费，因此熟练和准确地应用煤矿测量新技术，提高测量的准确性就显得尤为重要，下面就不同新技术的具体应用做经验介绍。

1 煤矿测量新技术的应用

1．1 三维激光技术的应用

电子扫描探测仪器是三维激光扫描测量系统中所特有的一种高速扫描仪器，其特点有三：①高速度的激光采样；②高速的信号处理；③快速的数据界面的建立，是一个集多仪器功能于一体精密的高速探测仪器，几乎包含了GPS定位装置、数码相机、旋转平台、三维激光扫描仪、升降台、必要的软件和附件等仪器的全部功能，是一个完美的结合体，且能根据具体的不同要求和需要而完成不同的煤矿测量工作，得到不同类型的精确数据。三维激光扫描系统还可以与计算机很好地结合应用，实现数据的快速处理和二次开发利用。

1．2 全站仪技术的应用

全站仪是煤矿测量中常用的且应用非常多的一种测量仪器，也就是全站型电子速测仪的简称，其主要原理运用涉及到光学技术和电子技术，应用前景广阔且随着智能化在煤矿的发展其应用也会越来越普及。

全站仪是煤矿智能化的一个典型代表，它是一个科学结晶，融合了电、光、机、磁等于一身，结合了测角和测距于一体的先进煤矿测量仪器，同时它还有数据的记录、存储、运算等功能，是一种新型的煤矿测量电子仪器，其优点有五：①速度快；②精度高；③稳定性好；④抗干扰强；⑤数据存储量大、时间长，且随着煤矿安全的特殊性，防爆型的全站仪也出现了。随着煤矿现代化的发展，这种先进仪器在煤矿中也得到了较为普遍的应用，利用全站仪可以进行煤矿区域的加密图根控制测量点，完成煤矿井上和井下的比较测量以及煤矿井下测设导线、测算落地煤量和特殊工程放样，且这些测量的精度都是非常高的。

1.3 3S技术的应用

1.3.1 GPS技术的应用

GPS技术是指利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如上图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式）

使用GPS技术可以进行全时段、高精度智能化、简便灵活的煤矿测量，对于煤矿测量是一个革命性的进步，在煤矿测量中主要应用于煤矿区域控制范围及地面和地下建筑物变形的控制监测等，在露天煤矿的应用要大大好于井工开采的煤矿，这主要是因为井工开采的煤矿的岩层对卫星信号影响。

1.3.2 GIS技术的应用

GIS即地理信息系统（Geographic Information System），地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单地说，GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。地理信息系统作为获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展，如下图。

■

GIS在煤矿能够很好地发挥其优点，那就是强大的空间数据和图像图形的处理能力，对于矿区的近地表大气层、地面和地下等多层空间和资源与环境等的多维信息的存储都极为高级。GIS在煤矿的应用可以为煤矿提供非常完善和多方位的地质信息，以便为煤矿管理者和科技工作者提供精确地决策和科技信息，但还有不足，需要在现有的基础上进行再开发和完善，以形成一套煤矿专用的GIS在煤矿测量领域的软件。

1.3.3 RS技术的应用

RS亦称遥感，遥感是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），并进行提取、判定、加工处理、分析与应用的一门科学和技术。

遥感探测的工作方式可分为主动式遥感和被动式遥感：

主动式遥感，即由传感器主动地向被探测的目标物发射一定波长的电磁波，然后接受并记录从目标物反射回来的电磁波。

被动式遥感，即传感器不向被探测的目标物发射电磁波，而是直接接受并记录目标物反射太阳辐射或目标物自身发射的电磁波。

遥感系统主要包括信息源、信息获取、信息处理和信息应用四个部分。遥感作为一门对地观测综合性技术，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。

在煤矿测量中，通过遥感测量技术分析矿区周围的土壤与植被的光谱情况，探究煤矿地下开采对开采影响区域的生态环境的影响。遥感测量在煤矿的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。

1.4 数字测图技术的应用

数字测图即是对利用各种手段采集的数据，通过计算机加工处理，获得数字地图的方法。

数字地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新的地图。可以对数字地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。它易于修改，可极大地缩短成图时间；可以很方便地与卫星影象、航空照片等其他信息源结合，生成新的图种。可以利用数字地图记录的信息，派生新的数据。如地图上等高线表示地貌形态，但非专业人员很难看懂，利用数字地图的等高线和高程点可以生成数字高程模型，将地表起伏以数字形式表现出来，可以直观立体地表现地貌形态。这是普通地形图不可能达到的表现效果。

数字地图是“数字地球”的重要组成部分，“数字地球”这一工程是实现地球资源的数字化信息化，解决目前存在的海量地学数据分散、保存方法落后、查询困难、利用率低等问题。测绘工作者目前主要工作是测绘信息化，数字测图是信息化的基础工作，是测绘信息化的前期工作。

数字测图技术在煤矿的应用能够给煤矿的生产带来很大的便利，利用三维激光仪、全站仪和3S技术所采集的数据建立“数字煤矿”，从而建设数字化的智能煤矿，进行数字化煤矿开采，高产高效，创建本安型煤矿。

2 小结

随着科学技术的发展，三维激光、全站仪、3S和数字测图技术必然会越来越完善，测量的结果会越来越精确，更能为创建高产高效本安型煤矿保驾护航。

在煤炭工业日新月异的大前提下，标准化、现代化煤矿越来越多，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，从而更好地服务于矿山，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.

[4]董拥梅.改进测量技术提高测量工作效率[J].山西建筑，2011.

[5]段强，申家国.试论矿山测量数字化的应用技术[J].科技资讯，2010.

[6]徐聪，曹沫林，李柏明.矿山测量技术的发展与探讨[J].矿山测量，2011.