RTK在矿山测量中的应用

RTK在矿山测量中的应用

王琨

宏大爆破有限公司广东广州510000

摘要：随着社会经济的发展，国家建设对矿产资源的消耗量日益增加，导致资源被大量开采，使得矿区建设不得不向深部发展，山区地形地貌复杂以及矿区范围内的各种沉陷造成地面测量控制点破坏、控制点不通视等实际情况，传统的测量技术使得测量效率和精度都得不到保障，因此，有必要寻求一种快速高效的测量手段以适应山区矿山建设的发展。基于此,文章就GPS-RTK技术在矿山测量中的应用展开论述。

关键词：矿山测量；GPS-RTK；技术应用

1GPS—RTK系统原理

RTK测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS（RTDGPS）测量技术。实时动态测量的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电传输设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标，其精度可达到厘米级。这样通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测结果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间。

2GPS-RTK技术在矿山测量中的应用

2.1在矿山地形形变测量中的应用

在矿山开发中，矿区地理条件不仅影响着开采工作效果，也影响着矿区人们的正常生活。一些矿山在测量过程中，对地形形变的分析不够准确，一旦矿山在开采中出现严重的地形形变，就会严重影响了矿区人们安全。因此，在矿山测量中，技术人员应利用GPS-RTK技术对矿山的整体地形条件进行测量，并根据数据做出专业分析，判断矿区地形出现形变的可能，以及形变量的范围。例如在测量中，选择基准点和观测点，对矿山地形进行长期数据收集，反映其动态变化情况，从而建立矿山监测网络，根据基准点和观测点参数变化，计算矿山形变量。

2.2在矿区工程建设测量工作中的应用

GPS-RTK技术利用卫星定位，实现动态数据的实时传输，能够准确建立矿区的三维立体图形，这样对矿区的测量与开采就更加直观而便捷。矿区工程建设是保证矿山开采的基础，由于工程建设规模较大，其建设位置与质量在一定程度上影响了矿山开采工作效率。因此，工作人员在工程建设之初应利用GPS-RTK技术，对建设项目进行规划，确保工程项目方便矿山开采；其次，对项目建设中的相关数据进行严格测量、实时传输，保证工程施工能够在数据支持下高效运行；最后，根据矿区建设的整体要求，展现立体、完整的项目建设图形，确保矿山开采工作的精准有效。

2.3在矿区控制网建设中的应用

矿山的开采是一项系统工程，而建立矿区控制网不仅可以将矿山开采各个环节进行精准定位，对其中存在的低效、失效现象做出判断与调整，以实现矿山开采工作的整体协调运行。但是在传统测量技术的支持下，网络体系的建立不仅完善，相关人员不仅在数据测量上缺乏准确性，各环节之间也难以实现实时的数据传输，从而影响了矿山开采工作各环节之间的协调运转。基于此，GPS-RTK技术的引入与应用则打破了传统矿山测量局限，一方面利用卫星定位于实时传输，控制了矿区数据测量误差；另一方面也能够形成网络，对矿山开采的稳定性进行实时检测，以准确排除安全隐患。

3案例分析

XW露天铁矿开采标高1000m~730m,在露天矿进行开采时,影响边坡稳定性的因素包括边坡角度、采动影响、岩体力学参数(如弹模、泊松比、吸水性、抗压强度)、大气降水等,当边坡下沉量达到10mm/d时,应采取必要的措施,控制边坡稳定。

3.1监测点的布置

在XW铁矿进行边坡测量时,共设立了1个监测基站,4个校验基站和若干边坡测点,测点和基站至采场的最小距离4800m。布控基站时需满足下列条件:(1)基站所处地势高,视野开阔;(2)基站附近不存在较大障碍;(3)基站所处位置地质条件好,土地坚硬;(4)基站附近没有电磁干扰。

校验基站负责检查监测基准站的工作状态,当基准站出现异常后,校验基站通过逆运算,求解正确坐标。

边坡测点包括运输道测点、开采层边坡测点和矿坑外边坡测点,运输道测点沿运输坡道等距离布置,相邻点距离50m,开采层边坡测点沿开采顶线、底线布置,相邻点之间距离110m,矿坑外边坡测点呈网格分布,测点距离300m,布置范围在矿坑200m~1100m。

3.2测量系统

XW铁矿边坡稳定测量选择的监测系统为WGS-84平面直角坐标系和GPS大地高程测量系统,将通过矿坑中心的子午线设置成中央子午线,经过矿坑最大深处的高程面为投影基准面。

3.3监测信息采集

(1)基准站坐标。在监测基准站安装1个GPS信号接收器,根据GPS卫星信号确定基准站的高程及经纬度,然后通过中央子午线和投影面确定基站的WGS-84坐标,记录基准站的高程h和坐标(x,y)。

(2)监测点坐标。监测点坐标的确定方法与基准站坐标确定方法类似,首先设置监测站的工作参数,然后流动监测站在各测点流动,测量监测站的空间坐标(x,y,h),每个监测点的测量时间为30s,一天能够测量120个监测点,只需一天时间便可完成一次边坡测量工作。

3.4边坡变形测量结果

边坡稳定性的影响因素较多,实际测量时,可根据开采情况适当增加或减少测点间的距离,对测量结果进行分析,判断边坡稳定性。XW铁矿27#测点结果如图1所示。

图1XW露天矿27#监测点测量结果

由图1可知,27#测点的变形随采深增加而变大,开挖深度在35m之内,边坡变形速度较快,随后趋于平稳,但总变形持续增加,与岩石蠕变类似。

结语

GPS-RTK技术的应用突破了传统矿山测量中结果误差大，操作过程复杂的局限，利用全球定位与实时动态传输技术，有效控制了人力测量误差，降低了工作强度，提高了测量精度，有效控制了矿山开发成本，提高了矿山开发科学化水平。

参考文献

[1]艾海军.矿山测量中GPS-RTK技术的应用[J].机械管理开发,2017,32(10):60-61.

[2]徐晓萍.GPS-RTK技术在矿山测量中的应用[J].科技与企业,2013(01):154+156.