枣庄矿业(集团)付村煤业有限公司
摘 要:在矿山测量工作中存在诸多问题影响了实测精度和质量,结合相关测绘工作经验,进一步探讨了矿山测量工作中常见问题以及相应的预防措施。希望对改善矿山测量工作质量具有借鉴和参考价值。
关键词:矿山测量;测绘精度;GPS(RTK);预防措施
矿山测量是在矿山建设或采矿时,为矿山规划设计或勘探建设做出的测绘工作。由于矿山内外环境复杂,测量工作不仅危险性较高且误差较大[1]。为了进一步提高矿山测量工作精度和质量,深入探讨矿山测量工作中常见问题与预防就显得较为迫切。
一、矿山测量工作中常见问题
(一)普遍测量误差
在矿山测量工作中,产生误差在所难免。因为在矿山内外环境复杂,完成精准测量难度较大,除了对测绘仪器精准度要求较高,而且还要求测量者具有较高的感官鉴别能力。尤其自然环境下的地域环境很可能随机发生微观变化,故而产生测量误差很难避免。诸如,观测水平角时,多次观测结果并不完全相同;用钢尺丈量距离时,几个测回产生的结果截然不同;观测若干量时,函数的理论值与实测结果并不完全相符。而产生上述测量误差,均因观测值并非理想值,测量误差受到观测条件的间接影响。
(二)前期准备不足
矿山测量多为井下作业,在下井之前必须严密检查测量工具是否齐全。一般情况下,重要测绘设备包括了测距仪、声速仪、水位计、验流计、水准仪、全站仪、重力仪、测扫声呐色号不、外业数据采集设备等。由于测绘工作任务不同,或者是深入井下的距离不同,在矿山测量工作中提前准备的工具也略有不同[2]。如果测量人员下井前携带无用设备较多,对实际测量工作帮助不大,也会对开展测量工作产生额外负担。但是如果携带工具不全,又会在复杂的地质环境中遇到测量困难。比如,起始资料、扁铲、锤球、钢尺、钢锯等一些看似普通且简单的工具,在关键时刻恰恰能够辅助测绘工作顺利推进,甚至是三脚架上的备用螺丝丢失都可能影响到测量任务的顺利开展。故而,前期准备工作不足,也是矿山测量工作中极为常见的问题。
(三)复测不及时
矿山测量中由于前期准备不足,以至于出现了复测不及时的问题。测绘规程中要求导线控制在300~500 m范围之内,每30~100 m设置为采矿区。超过这一范围时必须及时复测,但是在实际测量中,由于导线准备长度不足,导致很难及时复测。也有测绘人员误以为适当延长距离并不会产生直接影响,或者是下井测量的人员较少,只能预留后续再测的部分[3]。也正是因为前期测量准确度较低,复测时导线的误差也会随之增加,故而严重影响了矿井测量工作质量。
二、预防矿山测量工作中常见问题的基本措施
(一)提高测量精度减少误差
观测条件主要包括:外界环境、观测者、测绘仪器。上述三个关键因素,均可能影响到观测结果,进而产生误差。但是误差与粗差不同,粗差属于纯粹的操作失误,因计算错误、听错、观错、记错、测错等原因而产生了结果错误。由于矿山测量中存在诸多影响实测环境的干扰因素,所以产生误差在所难免,故而也对矿山测量工作提出了更高要求。
一方面,必须全面提高测量人员的业务素质,通过高素质团队提高矿山测量精度。有必要加强针对性的业务培训,促使矿山测量人员掌握新型测绘技术,尤其是在矿区深井高地压、大变形、快速掘进等方面的精细化测量工作中,更要凸显转向技术培训的重要性。比如,增加针对RTK系统的演练操作培训内容,附加GPS全站子母仪系统的关键技术培训,让测量人员全面掌握新型测绘技术,同时提高专项业务素质,对提高矿山测量精度及减少误差具有显著作用。
另一方面,为了最大限度地减少人为误差,也可以对高风险测量区域采取AI人工智能测量技术,从而利用AI机器人大幅提升矿山测量工作的实际效率和质量,充分体现出矿山测量工作的智能化与自动化。利用LAM自主导航系统,可以在很大程度上缩减实测误差,测量精度也可以控制在20毫米以内。进而利用人工智能来替代高风险和重复性测量工作,降低测量成本的基础上进一步提高测量精度。
(二)采用GPS(RTK)新型技术
GPS(RTK)定位技术主要是依靠载波相位观测值来确定实测结果,在获得全站仪扫描的三维数据之后,实测结果可以精确到厘米级别。GPSRTK测量技术,主要是利用全站仪调节垂直高度,扩大实测范围。在制动螺旋垂直高度上,微动螺旋可以聚焦棱镜,通过十字丝延展实测距离。放样点链接全站仪后,可以通过观察棱镜和调节距离远近,确定dHD值的参考范围,并在dHD值为零时确定测量精度。将测量点标记为单个放样点,结束放样流程后逐一测量之后的放样点,直至所有测量放样结束。取出全站仪后,已知点将仪器架于测站点,进行对中整平后量取仪器高,并测算出实际测量距离,可以节省测量工序,同时提高测量精度。新型GPS(RTK)测量技术,围绕北斗地理信息系统展开测量业务计算,在测绘结果的精准度上也有所提高。
在外业测量中测绘人员其实很难确定现有的定位精度,完成放样之后经过计算才发现之前的测量精度与规程不符,故而还需要反测来提高测量精度,不仅延误了矿山测量工作时间,测量效率也有所下降。而采用GPS(RTK)来进行测量控制,则可以在井下测量时直接确定当前的定位精度,实测点位精度提高之后,矿山测量工作质量也会随之大幅提升。使用真实比例的GIS矿图,搭配智慧大屏界面,可实现对煤矿井下数据一体化展示。GPS(RTK)测量设备也可以设置双摄像头,测量放样便可以实现一步到位的精准测量。非接触式测量,大大提升矿山测量的取值范围,矿山测量作业高效且安全。基于Android的高性能影像处理技术,终端手薄屏幕可实时获取地理坐标信息,作业距离长达30-300m,精度可以控制在2-4cm,后期可以利用AR设备呈现放样结果,准确率和测量精度都会大幅提升。
(三)精简工具并及时复测
下井前检查好必要工具实为开展测量工作的重要前提,但是如果所带工具太过繁琐,测量工作的实际效率也很难提高。建议开展矿山测量工作之前,尽量精简测量工具,如果能够使用全自动测量工具,则尽量不附带手动测量工具。这样既可以确保测量精度,也可以缩减无用的测量工具,从而提高矿山测量效率,避免因人为误差和操作失误造成测量结果不符的严重问题。除此之外,对于未能第一时间校准和未能按照规程及时完成的实测内容,必须在当日二次下井进行复测。复测时间尽量保持在2h以内,从而缩短矿山测量周期,避免因外界因素干扰造成加大的实测误差。若复测结果与之前所测结果差异较大,则需要返回上一站测量点再次进行重新测量,以此类推直到完全符合测量规程,并得到正确率较高且误差率较低的实测结果。
结论
普遍测量误差、前期准备不足、复测不及时等问题,在矿山测量工作中较为常见。为了提高测量精度和实测效率,建议加强针对测量人员的专项培训,同时对部分高风险测量任务使用AI人工智能代替传统人力。同时应采用GPS(RTK)新型技术,精简工具并及时复测,最大限度降低矿山测量误差,提高矿山测量工作质量和水平。
参考文献:
[1]蔺建俊.关于矿山测量在煤矿质量安全生产中的价值与实践路径探析[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(12):114-116.
[2]杨祯.探究地理信息系统在露天开采矿山测量中的应用[J].四川建材,2022,48(06):44-45.
[3]崔敏敏.全站仪及贯通误差预计在矿山测量中的应用[J].山西冶金,2022,45(02):285-286.