矿区井下工程测量技术的发展评述

矿区井下工程测量技术的发展评述

刘太芝 1 肖禹 2

1. 巴州新矿测绘有限责任公司

2.广东晟腾地信科技有限公司 528200

摘要：在矿井的建设、生产等各个阶段都离不开测量工作。随着矿井生产时间的不断增加，采掘工作面深度不断加深，矿井生产面临的环境更加复杂，为了更好的保证矿井生产工作的持续，需要精准的进行矿井测量工作。为了更好的实现矿井测量，需要加大对新的测量技术研究。

关键词:测量技术；矿区井下；技术分析；前景瞻望

引言

为了能够对地底深层矿产资源进行进一步地开发，更进一步地对地下水资源与物质充分利用，这些都是井下工程勘测的目的所在，矿区井下测量技术众多，其各自工作原理不尽相同，工作中受到的影响因素也往往迥异，一言以蔽之，各种技术方法拥有各自的优势与短板。

1矿井测量概述

矿井建设以及生产工作开展的基础工作就是矿井测量，同时矿井测量工作也贯穿于矿井生产的整个过程。矿井测量前期工作可以分为测定与测设两个部分。测定工作主要是采用测量仪器对矿井地貌、地形等进行测量，以便为矿井的建设服务；测设主要是对矿井开采设计方案之中的需要测量标注的地标进行测量，以便为后续的开采服务。控制测量可以具体细分为平面测量与高程测量两种方式。井下的平面测量主要指的是导线测量，通过测量合理的确定井下导线布置；高程测量指的是对井下的各测量点高度进行测定，构建与地表测量相适应的高程系统，从而在竖向方向上将采掘巷道进行准确标准，以确保采掘工作开展安全。

2以往的矿区井下工程测量技术

2.1回声定位测量技术

上世纪20年代科学家发明了回声探测仪。回声探测仪将回声定位系统应用于地质测量技术中，回声探测仪的原理就是利用发送声波同时接收来自井下反射回来的声波，通过对声波返回时间的计算来确定矿井下深度以及各种数据。其优点是测量数据能够即时反馈，而且也可以连续记录传回数据。但同时，这种方法也有一定的缺点，回声定位测量技术只能进行直线的测量，并不能对地形和地貌进行完整地显示，并且如果遇到险峻的地形时，在测量数据无法得到保障的同时，在施工过程中还会存在一系列的安全隐患。

2.2一井定向测量

一般来说，井下必须由井上地面测量和井下测量两部分组成。在一井定向测量工作完成后，开始进行对井底部位的测定工作，地面测定主要利用方向测定方法，用经纬计测定井底吊着的电线的底部位置和坐标以及正确连接线的方位角。连接坑内的测定点和两根绳子，形成三角形连接，最后再测量三角形的角度和距离，根据测定结果，对应井下开始点的引线，计算出具体所在的位置以及导线的方位角，再比较井下测量结果。

2.3光学定位法

光学定位法在使用的过程中常常受到各种环境因素的影响，比如通视、地球的曲率等因素，由于受到这些因素的限制，导致此方法在矿井下的测量精度大大降低，但是此方法在普遍情况下操作简单、使用方便。光学定位法与陆地测量的原理如出一辙，都主要是利用测距仪器、经纬仪等测量仪器。

2.4激光铅垂测量方法

第一，在使用早期激光垂线测量阶段，应先安装水箱，然后在柱子上安装接收板；第二，在矿山作业时，应合理安装激光设备。第三，在一定时间段，激光设备需要传动；将旋转了一百二十度的激光投影机的接收板的实际位置详细记录下来。在激光仪器旋转一圈之后，后三个不同的位置投射在激光接收板上，形成三角形，在其中画一个圆，最终产生的激光投射点位置由内圆圆心获得。第四，投影仪不均匀会产生三角形，这时候就需要计算面积。更为重要的一点是需要在使用激光设备前进行检查和校对，避免出现因激光仪器偏移而导致数据出现偏差。

3最新的矿区井下工程测量技术

3.1单波束测深与多波束侧深测量技术

上世纪九十年代，随着自动化与数字化系统在测量领域的广泛运用，井下测深技术得到了长足的进步。此系统包含了井下测深仪、定位系统、数据收集设备以及各种有关的操作软件，这种测量技术的优点在于其是完全的自动化、数字化的处理方式。此系统首先利用定位系统确认探测位置，再利用探深仪器对地理数据进行勘查，之后将收集到的数据进行系统地整理分析存储，最后操作处理分析软件对数据进行详尽地分析，对存在误差的数据进行统一校对，最后得到精准的测量数据。多束波测深技术是基于单束波测深技术的基础之上，进一步开发出来的一种矿井下探测技术。多束波与单束波相比较，多束波测深技术拥有更高的探测效率，对于矿井下的地形地貌描绘得更加精确，涵盖的面积更加广阔。

3.2 GPS在矿井测量技术

GPS具有较高的自动化程度以及精准度，产生明显的经济以及社会效益。现阶段，工程测量工作中普遍采用GPS测量技术，具有以下显著的优势：通过构建三维以及立体坐标，可以有效提升测量精度；对环境适应性较强，受到天气的不利影响因素小；操作简便；测量范围大，测量耗时少；具有较高的测量精度。在矿井测量中，充分对利用GPS测量技术，构建矿区测量控制网，对矿井的采掘生产工作产生的影响进行实时动态监测。例如：对矿井开采影响范围内的地表沉降进行监测、对井下巷道弯曲情况信息监测、对矿井外界环境进行监测、同时还可以实现对矿区内使用的机械设备进行监测调度。

3.3三维激光技术

三维激光技术是近几年来研发的最新技术，因其在矿区井下工程测量中具有较为全面的特点而被广泛应用，在井下测量中，三维激光技术扩展了数据的测量范畴，并提高了测量精度，从而使井下测量的成效与质量都得以提高。此外，由于这项技术建立在多种新兴科技设备的基础上，因此可以将测量数据进行不同格式的转化，实现测量数据的多样化与系统化，对矿区井下工程的测量质量有着偌大的帮助。

3.4遥感测量在矿井测量中的应用

遥感测量技术是通过采用传感器实现对远距离的电磁波数据进行收集处理，形成测量体系，从而实现对勘探区域的测量及识别。遥感测量技术早起应用在航天航空领域，随着科学技术的进步，在地质工程勘探中的应用不断扩展。在矿井测量中，遥感测量可以实现对矿井开采区域进行大规模、同步、全方位测量，一旦测量中发现异常情形，就可以及时的发出警报。在矿井生产过程中，根据遥感测量可以对采掘对矿区环境的危害程度以及具体危害情况进行测量，以便更好的采取防范措施，实现煤炭的绿色开采。采用遥感测量技术可以对矿井地表沉陷以及地表沉陷的程度监测，有效的对矿井生态环境进行保护。将遥感测量技术与地理信息系统进行结合，可以保障矿区土地资源的合理利用以及矿区煤炭资源的科学开采。

3.5惯性测量技术在矿井测量中的应用

惯性测量技术是一种全方位的导航定位技术，具有快速、机动灵活、全天候等优点，可以实现对重力异常、垂线偏差、高程、方位角、经纬度等进行测量。将惯性测量技术在矿井生产中应用，势必会大幅提升矿井测量效率。现阶段，惯性测量技术在我国煤炭生产中的应用较为少见，未能进行大规模的应用。将惯性测量技术与GPS技术相结合，将是后续研究工作开展的重点方向。

结束语

伴随着科学技术的快速发展，新型的计算机技术、电子技术、遥感技术、互联网技术以及通讯技术等在社会的各个领域都取得显著应用，显著提升了各个领域的发展。在矿井测量工作中，新的测量技术会不断的涌现，提升矿井的生产现代化水平，以及安全生产保障能力。

参考文献

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