综述大型露天矿山测量技术的研究与应用郭建民

综述大型露天矿山测量技术的研究与应用郭建民

郭建民

郭建民

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿山东莱州261441

摘要：我国是一个矿业大国，受到矿山开采影响，形成大面积危岩体，部分区域难以抵达测量，传统方法测量难度大，效率低。分析测绘新方法、新技术现状，并应用于露天金属矿山测量中，可以提高测量工作效率，降低劳动强度。

关键词：露天矿山；测量技术；应用

1.前言

矿山测量工作是矿山建设和生产阶段非常重要的一项，测量结果服务于矿山生产。随着测绘科技的不断进步，测量工作者承担着重要的任务，通过归纳和总结以往的测量方法，同时深入研究现阶段的测量现状。

2.大型露天矿山工程测量技术的研究与应用

2.1后方交会法测设露采工作控制点

在露天矿山测量实践中，3点后方交会法测设工作控制点以其灵活方便、省时省力的优点，为广大矿山测量工作者所采用。但是，随着露采规模的不断扩大，开采深度的不断加深，境界内的首级控制点不断受到破坏，境界外的控制点逐渐受到地形、烟雾、粉尘的制约，通视条件不断恶化，致使3点后交会困难重重。在这种不利的外部环境下，仪器只能看到2个首级控制点。就如何快速完成采掘工程测量我矿测量工作者经过深入研究，通过开发相应的双点后方交会CASIOfx—3800P型计算器计算程序，同时利用标尺视距产生检核条件，从根本上解决了双点后交在矿山测量工作中的使用难题，极大地满足了露采工程对矿山测量技术的需要。

2.2大型露天矿的现行验收测量方法的改进

（1）加强野外工作管理，提高野外工作质量。

①培养验收工作人员的责任心和协作精神，在遵循宁多勿缺，提高野外工作效率的条件下，尽可能地减少人为因素误差，提高观测值的相对精度。

②合理选择工作控制点位及后方交会图形强度，提高工作控制点的精度。

③严格按规程立尺打点，使野外碎部点位均匀合理。

（2）改善工作方法，提高工作精度与速度。改变以往传统方法，依靠自身力量对AUTOCAD进行二次开发，形成专业测绘软件，使测量数据全面进入数据库，并进行计算机处理，最终按要求生成露采工程现状验收图，成图质量得到大幅度地提高。

3.数字测绘技术在矿山地形测量中的应用

随着数字测绘软件的不断完善，以数字测绘技术为特征的现代化大型露天矿山地形测量已日臻完善。现代化的矿山地形测量是一个以机助全数字化的综合测绘系统，它不仅可以减少外业工作量，避免许多传统的手工平板测图的烦琐手续，还可以最大限度地利用先进的仪器和设备，大大提高成果成图的质量和工作效率。在野外采集地形数据中，可视仪器设备资源配置情况，合理采用：

①全站仪内置式记录卡直接记录法；

②全站仪电子手薄测绘法；

③全站仪加便携式计算机测绘中的一种；

④GPS动态采集法。不管采用何种方法，数宇化成图终将是室内将野外所采集的数据、点号编码等信息以数字的形式传输到微机，以特定的转化软件转化后生成可供成图软件调用的相应文件。这些软件在成图软件的作用下将数据进行处理，并利用图形编辑功能，在计算机上删线、连线、修改、注记、修饰等一系列编辑处理后，生成与地面等同的图形。最后以一数字的形式保存、输出、进行管理，从而实现矿山地形测绘的数字化。

4.露采工程质量控制中测量技术的作用与应用

4.1推行采矿工程标准化作业管理，对露采工程实施监理制度。即测绘区域大比例尺地形图，而后爆破技术人员随即按图及岩石类别设计出最优化的孔位布置图，并给定孔深；穿孔人员按测量设定的孔桩穿孔，孔深及位置由监理人员验收，不合格的重新穿孔，合格后方可爆破；电铲作业人员应根据测量人员测放的底板控制架按线作业，严格控制铲装质量，作到帮齐底平；电动轮卡车可按卡调系统指令进行运输，并将剥离物按指定位置堆放，为排土场后期的排序和土地复垦与综合利用准备条件。

4.2加强最终边坡与主要运输道路的管理。经常深入现场，对最终边坡及各主要运输道路进行大比例尺测图，并及时建库管理，时刻与最终边坡设计和道路设计坡度进行对比，并以报告形式告知有关领导及部门，共同达到控制露采工程质量之目的。

5.GPS在矿山工程测量的应用

5.1地形测量

以往测地形图时要先在测量范围内建立控制点和图根点，再在图根点上架设全站仪和经纬仪，配合着小平板进行测图。后来地形测量逐渐发展为全站仪和电子手薄配合使用，使用大比例测图软件进行测图，这些测量方式都要求至少两到三个人在测站上测量四周的地物地貌等碎部点。采用GPS地形测量，设站一次就可以测完十多平方公里的测区，这大大提高了劳动效率，节省成本，而且这种测量方式还没有重复架站移站带来的误差，得到的数据安全、可靠，在测量结束之后只要通过相关的制图软件就可以绘制出地形图。

5.2放样

放样是测量的一个应用分支，露天采矿要进行钻孔、平台边界、采场路、开采边界等不同要求的放样，它要求通过一定方法把图上设计好的点位在实地标定出来。过去常规的放样方法虽然很多，如经纬仪交会放样、全站仪的边角放样等，放出一个设计点位时，往往需要来回架设仪器，同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，放样时如遇到环境复杂的情况要借助很多方法才能进行，生产应用上效率不高。采用RTK技术放样后，仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，拿着GPS接收机，它就会提醒你走到要放样点的位置，既迅速又方便，而且GPS是通过坐标来直接放样，精度高，因而在外业放样中大大提高了工作效率，能够更好地指导矿山生产。

5.3大型露天矿工程的验收工作

在矿堆盘存中RTK技术比起传统测量方法更具优势。用传统的测量仪器往往无法实现大型的露天矿工程验收工作，有关单位正在考虑建设无人值守的CORS系统，验收人员通过制图软件使用GPS生成的一体化的数据链，这减少了数据在输入、传送过程中的误差，实现了全程数字化。使用GPS测量数据时，要依据连续性和可靠性的原则，并和周围相邻的地级市单位基站系统建立联系，组成共同的网络体系，提高系统覆盖的范围和广度、精度，建立全面的多基站系统。

6.地面三维激光扫描露天金属矿山测量中的应用

6.1地面三维激光扫描简介

地面三维激光扫描系统是一种集成了多种高新技术的新型空间信息数据获取手段，由三维激光扫描仪、扫描仪旋转平台、软件控制系统，数据处理系统及、电源和其它附件构成。三维激光扫描可以在复杂环境中进行数据获取，从事各类复杂、大型、不规则、非标准的实体三维数据的采集，快速重构目标的三维模型。地面三维激光扫描技术的工作原理，即由三维激光扫描仪内部的一个发射体发射激光脉冲，再通过两块反光镜有序快速旋转，把由发射体发射的窄束激光脉冲按一定次序扫过目标区域。通过测量每束激光从发射到物体表面反射回仪器的时间计算相关距离，并且编码器还会测量脉冲的相关角度，最终得到目标的真实三维坐标。软件处理后，便会输出实体建模。每次扫描前，在目标区域布设一些“扫描控制点”，使用全站仪或GPS获得它们的大地坐标，便将扫描得到的海量点云数据由扫描仪自带坐标系转换为绝对大地坐标系，从而成为工程应用通用标准数据。

6.2地面三维激光扫描工作流程

使用地面三维激光扫描技术进行露天开采金属矿山测量可以分为前期规划设计、外业数据采集、内业数据处理等步骤。地面三维激光扫描技术在人员无法到达的地点及结构复杂区域发挥了传统测量模式无法比拟的优越性。地面三维激光扫描技术使外业数据采集突破传统的单点采集模式，数据量的获取达到300000点/秒，极大地缩短了外业工作时间，提高外业工作效率。通过地面三维激光扫描仪获取高精度三维数据，即可快速建立三维模型。

6.3精度检核与分析

使用免棱镜全站仪对三维激光扫描成果进行精度检查，以全站仪测量成果为真值，计算三维激光扫描成果中误差。经计算，三维激光扫描成果平面位置中误差为±0.078cm，高程中误差为±0.12cm。地面三维激光扫描可满足矿区地形测量、储量检测、方量测量精度要求。

7.结束语

随着现代测绘技术的突飞猛进，更多先进的测量技术应用到矿山作业中，业一定可以推动矿山测量的不断进步。

参考文献：

[1]杨佳.GPS技术在矿山测量的应用分析[J].矿业工程，2016（12）：36

[2]齐利强.论GPS测量的误差及精度控制分析[J].科技创新与应用，2017（01）：21

[3]王青山.简述无人机在遥感技术中的应用[J].测绘与空间地理信息.2016，33（3）：100-104.

作者简介:

郭建民（1971.8.28-），男，山东莱州人，采矿工程师，从事金矿开采工作。