矿山测量技术论文范文

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第1篇

【关键词】金属矿山；陀螺全站仪；地面三维激光扫描；测绘新技术

矿山测量服务于矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段，必须将先进的现代技术同矿山测量的实际工作、具体特点相结合，拓宽矿山测量的生存空间和业务范围，促进矿山测量的改进和发展，适应矿山体制改革的需要。目前陀螺全站仪、地面三维激光扫描仪等新技术、新仪器已经在地下开采矿山测量中得到了广泛的应用，探讨其工作原理、作业流程有利于优化作业程序，提高工作效率。以某金属矿山为例，分析了陀螺全站仪定向的精度及地面三维激光扫描仪的作业流程及应用范围。

1 陀螺全站仪在矿山测量中的应用

1.1 陀螺全站仪工作原理

陀螺全站仪是将陀螺仪和全站仪结合在一起的仪器，采用陀螺寻北本体与全站仪共同配合来测定任意测线的陀螺方位角。陀螺仪相对于惯性空间有定轴性的特性，而地球相对于惯性空间有自转效应，因此在地球表面某一纬度φ处的陀螺仪就可以测量出相对于惯性空间的自转角速度ω，然后将地球的自转角速度分解为水平分量和垂直分量，其中水平分量ωn=ωcosϕ沿地球经线指向真北；可见，通过惯性技术测量敏感地球自转角速度的水平分量便可以获得地球的北向信息，这就是寻北仪工作的基本原理。

1.2 陀螺全站仪测量方法及限差

1.2.1 陀螺全站仪测量方法

陀螺全站仪定向采用中天法进行观测，定向程序为：

（1）先在地面任意点上测定仪器当地的比例常数C值。观测6个测回，计算出3个C值，取平均值作为当地本仪器C值，在一定时期内，50km范围内可以使用同一C值；

（2）在地面已知边上观测3个测回，计算仪器常数；

（3）在井下待定边上用2测回测量陀螺方位角；

（4）返回地面后，在原已知边上采用3测回测量陀螺方位角，再求得三个仪器常数。

根据以上测量成果来检验仪器的稳定性和测量的精度，确保陀螺定向成果的可靠性和精度。

1.2.2 陀螺全站仪观测限差要求

为了保证观测精度，测量时需要严格执行以下各项限差：

（1）陀螺全站仪的C值测量互差不大于0.06；

（2）仪器的悬挂带零位不能超过±0.5格，测量前后零位值的互差不得超过0.2格；井上下零位差超过0.3格时，应加入零位改正；

（3）相邻摆动时间的互差不得大于0.4秒，间隔摆动时间的互差不得大于0.6秒；实践总结可以保证相邻摆动时间的互差不大于0.3秒，间隔摆动时间的互差不大于0.4秒；

（4）两个镜位观测测线测前方向值、测后方向值。测前测后方向值的互差不得超过10"；

（5）测回间方向值互差不大于40"。

1.3观测精度

根据测量得到的数据，计算仪器常数一次测定中误差、仪器常数平均值中误差、井下陀螺方位角一次测定中误差、井下测定陀螺方位角平均值中误差，根据仪器常数平均值中误差 、井下测定陀螺方位角平均值中误差 ，得到螺定向边最终定向中误差为：

可以看出，在本次矿山测量方位定向中，陀螺全站仪稳定可靠，精度较高，可节省大量的劳力和时间，提高了测量的精度和工作效率。

2 地面三维激光扫描仪在矿山测量中的应用

2.1 地面三维激光扫描工作原理

地面三维激光扫描系统由三维激光扫描仪、数码相机、扫描仪旋转平台、软件控制平台，数据处理平台及电源和其它附件设备共同构成，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。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。运用地面三维激光扫描技术，从事各类复杂、大型、不规则、非标准的实景或实体三维数据的采集，快速重构目标的三维模型。

2.2 地面三维激光扫描工作流程

（1）实地踏勘实际情况，制定合理的施测方案。合理布设扫描测站，划分地面三维激光扫描作业面，保证整体埽，扫描无缺失，避免数据过度冗余，提高扫描效率。

（2）按照制定的施测方案计划进行数据采集工作。根据精度要求设置扫描分辨率，对于规则区域，采用较低的分辨率，不规则区域采用高分辨率扫描。扫描完成后在现场初步分析数据质量是否符合设计要求，保证地面三维激光扫描采集的数据既不缺失，又不过度冗余。地面三维激光扫描的过程中避免人员走动，以减少异常点的出现。

（3）对采集好的点云数据进行数据预处理，包括：点云的拼接、去噪以及统一坐标系统等工作；并进行数据处理，得到观测数据及三维模型等成果。

2.3 地面三维激光扫描在矿山测量中的应用方向

（1）矿区地形图测绘：地面三维激光扫描仪可以实现远距离非接触性测量，对于人员难以企及和十分危险的地段进行测量具有明显优势,可以根据测量得到的点云数据，绘制大比例尺地形图，可以满足1:500比例尺地形图的精度要求。

（2）三维模型构建：根据地面三维激光扫描得到的点云数据，可以提取特征点，利用专业软件构建三维立体模型，使得地形地物的表达更加直观形象。

（3）巷道变形监测：可以根据不同时期的地面三维激光扫描获得的点云数据进行处理，并通过数据分析，进行巷道的变形监测。

3 结论

在金属矿山巷道定向测量中，使用陀螺全站仪仅需测量几小时，精度可以达到±6.2″，远远高于单井定向和两井定向，投点和井下基本控制导线起始方位角传递任务是单独完成的，排除了投点误差对起始边坐标方位角传递的影响，因而，提高了定向的精度；地面三维激光扫描可以具有远距离无接触测量的特点，可以用于矿区地形图绘制、三维模型构建、巷道变形监测中，节省大量人力物力，并得到海量的点云数据，提供直观的三维成果。可以看出，陀螺全站仪、地面三维激光扫描仪等新技术、新方法的出现，极大的促进了矿山测量的发展。

参考文献

[1]靳朝阳,王润平,胡光,等.陀螺全站仪在井下导线测量中的应用[J].矿山测量,2010(6).

[2]马立广.地面三维激光扫描测量技术研究[D].武汉:武汉大学硕士学位论文,2005.

第2篇

关键词：矿山；矿山测量；任务；特点

Abstract: The mining enterprises occupied in underground mining should conduct strict connection survey above and below ground, establish the unified space control systems in mining area, so as to ensure the integrity and unity of systems of above and below ground, plane and the elevation, and correctly guide the underground mining work. In this paper, the basic tasks and characteristics of surveying are analyzed.

Key words: mine; mine surveying; tasks; characteristics

中图分类号：U448.36文献标识码：A

矿山生产测量是矿山企业的基础工作，是确保生产正常进行、监督资源合理工发不可缺少的一项技术工作。各矿山测量部门必须认真做好这项工作。矿山生产测量的主要任务，是在井下和露天建立精确的测量控制系统，按设计要求正确标定各种工程的几何关系，及时准确地测绘各种矿图，观测与研究由于采矿引起的地表岩层移动的基本规律，以及负责矿石开采时的贫化、损失计算工作等。

一、矿山测量工作的基本特点

矿山测量作为矿井开发和生产中的关键环节有以下几个方面的基本特点：矿山测量的结构通常会受到环境因素、测量方法、仪器、测量人员等多方面因素的影响；矿山测量是一项需要集体共同进行的工作，需要内外业共同参与以及多人反复循环；矿山测量工作具有点多面广的特点，会对矿井范围内的电网、桥梁、公路、铁路、河流、村庄等所有物体造成直接的影响，且会涉及井下的工作面和巷道等；矿山测量工作通常具有极强的连贯性，整个矿山在测量时被看做一个由远及近、从上到下的系统；矿山测量工作需要进行的极为细致认真，不能出现任何细微的差错；矿山测量的工作由于存在仪器携带不便、工具笨重、工作环境恶劣等特点，因而工作环境极为艰苦；矿山测量工作的主要作用在于为矿山设计把关，因而需要极为细致准确，不能忽略或放过任何的错误，这会给矿山生产造成严重的经济损失。

二、矿山测量工作的基本任务

矿山测量工作贯穿于报废、生产、建设、设计和勘探的全过程之中，同时，根据每道工序具体情况的不同，矿山测量的具体任务也有所区别，主要包括以下几个方面：设计部门在得到基础图纸资料后，要根据图纸和文件的相关要求，对矿山进行机电安装、管线埋设、土建工程施工和采掘等方面的测量工作，同时，要在煤矿生产和基本建设过程的各个阶段上，对开发工作是否符合图纸要求进行监督和检查；在矿山生产中对矿山资源开发合理性进行实地监督;提高各项矿山测量资料的利用效率，全面了解并充分发挥矿山开发工程的基本特点，及时发放贯通通知单和安全联系单等资料，从而为矿山的安全施工提供充分的保障；同时，要及时发现矿山改造、建设和生产过程中遇到的各项测量问题，并加以合理解决，从而有效降低矿山安全事故的发生几率，并为矿山安全事故的救护与预防提供准确的测量资料;设置建筑物、岩层以及地表变形监测点，开展矿山环境保护、非采矿与采矿沉陷综合治理、矿山岩层和地表移动特点检测等综合保护工作;按照矿山岩层和地表移动变形系数，对各类煤柱进行修改和设计，开展建筑物下、水柱下和铁路下煤矿勘探和设计工作，通过移动变形参数，对地表沉陷问题的发生范围和时间进行及时的预报，从而避免人身安全事故和建筑物破坏事故的发生，保证矿山的安全和谐。

三、我国矿山测量存在的问题

1、图纸审核存在的问题

图纸是整个矿山设计和生产过程实施的重要基础，因而不能存在任何的失误和偏差，然而，由于受到各种主客观因素的影响，矿山设计图纸在审核过程中通常会出现种种问题。图纸审核过程中常见的问题主要包括：第一，如果遗漏施工巷道所在路线上的重要井巷，都会引发严重的安全问题；第二，图纸中某些巷道在标注距离时，使用的比例不相同，有些在巷道中心线上，有些在皮带的中心，还有些在轨道中心，这一问题将会导致图纸中数据位置的不一致；第三，巷道的坡度和高程设计存在失误；第四，贯穿巷道的长度尺寸标记存在失误；第五，已有坐标点存在高程、方位角和坐标的错误。

2、井下测量常见的问题

主要有 ：工具携带不全。有些矿山测量人员可能存在依赖心理或下井前的准备工作不充分等，会导致下井测量携带工具不全的问题，如起始资料、笔记本、垂球、小钢尺和笔等，且这一问题通常只是在到达测量点以后才会发现，这一现象虽然是小问题，但这种情况的发生会给测量带来不利影响，如影响测量进度、费时费工、影响测量准确度等，甚至会导致整个测量工作的失败；其此是起算数据的错误。这一测量错误将会产生较多的不良影响，为有效防止该问题的发生，矿山测量单位应该建立两支独立的查阅和抄录起算数据队伍，并将两份数据进行对比，避免相同点号的使用。如果出现测点丢失的问题，补设的新导线点所使用的编号不能与原编号一致，在重新测量开始前，要检查原有测量点的距离和角度，在确保没有任何失误后，才能够继续进行新的测量并向前延伸；再次就是原始数据的记录错误，由于操作不符合规定所导致的记录内容不全问题，包括测量的边长、觇标高、仪器高、草图、仪器设备种类、日期和测量地点等事项，从而影响事后的计算工作，因此，在进行矿山测量时，必须进行细致全面的记录；记录格式不符合有关规定，或者是记录的格式已经发生改变，但记录时仍在执行原有格式，这一问题通常会发生在数据的整理过程中；数据整理过程中常见的错误，如检验上下半测回互差时，只关注秒值而忽视了度值和分值；还有就是导线测量错误。没有根据规定检查边长和角度而直接开始测量，这时若点有位移而或用错导线点，却仍以原坐标和方位来计算，所得结果就会出现较大偏差。为避免出现记反、觇标高量错和仪器高错量问题，可分别进行前后两次测量，并保证觇标高和仪器高的测量位置相同。

四、矿山测量问题发生的原因

基于矿山测量工作的基本特点，可以发现，造成矿山测量问题的原因主要包括以下几个方面：第一，矿山测量的结果容易受到顶板压力和人为因素等的影响，从出现点位的变化，或是由正确变为错误，这一问题通常较难发现，因而容易影响矿山测量的准确性；第二，由于矿山测量过程参与人数众多，因此，一旦某一工作人员出现任何的错误，就会导致整个测量结果的偏差；第三，矿山测量资料具有较高的连贯性特点，因而，测量过程中一点资料的错误就会影响资料整体的准确程度；第四，矿山测量人员有可能在思想疏忽或其他错误思想的影响下，出现不正规操作或是错误操作现象，从而造成测量失误；第五，如果设计图纸出现错误，或是未对各项数据资料和设计图纸进行严格检查，也可能会造成矿山测量结果的错误；第六，由于矿山测量工作的管理难度较大，管理涉及的工作范围较广，因而测量工作易出现失误，从而影响测量结果的准确性和客观性。

参考文献：

[1] 孟凡森.开滦百年矿山测量[A].第六届全国矿山测量学术讨论会论文集[C].2002年

第3篇

【关键词】矿山开采；开采测量；测绘技术；测绘技术与方法

我国是一个能源消耗大国，每年对各类矿产资源的消耗量十分惊

人，而另一方面我国各类非法开采矿产资源的现象却屡禁不止，由此对我国矿产资源的开采浪费十分惊人。在实际的矿产开采、监测与核查的工作中，尚未形成一套系统的矿山开采监测与测绘的技术和方法，很多实际工作的开展还是依赖于工人的经验或者传统的手工测绘手段，使得矿山开采监测测绘技术无法得到实质性发展。本论文结合现阶段政策法规对矿山安全管理的要求，分析测量工作在服务于矿山安全管理的切入点，并研究了服务于矿山安全管理测量工作的方法，就是想要解决矿产资源储量核查检测及矿山开采监测的其它工作中的矿山测量技术体系问题及技术规程框架。形成完整的现代体制下的各类矿山开采监测的测绘技术体系和技术规程框架。

1 矿山开采监测与测绘概述

1.1 矿山开采监测的内容

矿山开采涉及地质、山体、矿产、水土等多方位，因此需要对开采过程实施监测的内容较多，主要集中以下两个方面：

1.1.1 地质环境监测

矿山开采首先会对地质环境产生影响，主要是不利影响甚至是有

害影响，例如对矿山大肆开采造成地表沉陷、地下水下降、山体滑坡、

泥石流灾害、生态系统被破坏等等，为了尽量减小矿山开采对地质环境所带来的不良影响，必须要在开采的过程中，对矿山及开采过程实施动态化的监测，采取预防和防治结合的手段保障将矿山开采对环境的影响降到最小。

1.1.2矿山开采安全监测

矿山开采中的核心问题便是安全监测，因此矿山开采监测的过程

中必须要对安全进行监测，包括采用相关传感器对有害干扰因素进行实时监测，对矿山内部的空区、塌陷地区进行监测和评估，对各类矿产资源实施安全管理机制，从制度和技术两个方面确保矿产资源的开采过程的安全性。

1.2 矿山开采中的测绘技术

目前对矿山开采监测所应用到的主要测绘技术主要有GPS定位、

遥感测绘技术及激光探测技术等，下面逐一进行简要的介绍。

1.2.1GPS定位技术

GPS定位技术是利用卫星的三点定位原理，对地球上的物体实现

三维空间内的定位的一种技术。GPS定位技术目前应用于矿山开采领

域，其主要应用在利用GPS定位技术实现对矿山的数字化地图绘制，

利用数字地图实现对开采过程的动态化监控。

1.2.2 遥感测绘技术

遥感测绘技术是目前普遍应用的较为成熟的一种测绘技术，简单

来说，就是利用遥感技术，在计算机上面进行计算并且能够达到测绘目的行为。遥感测绘技术能够实现人类无法触及到的矿山内部区域，从而在计算机上完成对矿山内部的矿产储量分布、地质条件研判以及各类灾害事故的预警等分析工作，是目前广泛应用的一种测绘技术。

2.1 滑坡监测测绘

滑坡是矿山开采中经常出现的灾害事故，对滑坡实施监测就必须

借助于现代测绘技术。目前能够实现滑坡监测的测绘技术主要有大地测量法和GPS测量法。

2.1.1大地测量法

大地测量法是利用高精度测角、测距的光学仪器和光电测量仪器、全站式电子速测仪等仪器仪表实现对大地绝对位移的测量，从而进行分析是否产生滑坡灾害，或者对滑坡灾害进行预警。

2.1.2GPS测量法

大地测量法最大的缺陷是其测量精度较低，必须借助于大地作为

绝对参照物，因此近几年发展了GPS测量法。GPS测量利用了GPS定位仪器能够实现高精度下的滑坡位移和滑坡速度，测量精度高，能够

实现全天候动态监测。

2.2 地裂缝监测测绘

地裂缝的监测是一项耗费巨大人力物力的监测工作内容，需要结合地标沉降的相关指标进行分析，因此地裂缝的监测测绘，通常是借助于传统的测量法和GPS测量、遥感测绘技术相结合的方法进行监测，首先利用传统的测量方法每隔一定周期观察记录大地的水平位移和垂直位移，并利用GPS测量实现固定参照物的三维空间的定位、位移和速度，最后结合遥感测绘技术对被监测区域的地标分层沉降进行标定，从而综合分析出地裂缝的发展与走势，实现对地裂缝的动态实时监测与测绘。

2.3 空区塌陷区监测测绘

随着矿山开采力度越来越大，矿山山体内部难免会出现空区塌陷

区，一旦发生塌陷则酿成惨痛事故，因此需要对矿山开采中的空区和塌陷区进行监测测绘。目前主要应用遥感测绘技术实现对山体内部空区塌陷区的监测。随着测绘技术的发展，现在也出现了利用激光探测技术实现对空区塌陷区的探测和研判，利用激光对矿山山体进行三维扫描，建立相关数据库，通过数据比对和三维模型的分析，能够准确的提出空区和塌陷区研判模型，并给出适当的监测和补救措施依据。

2.4 水土流失监测测绘

矿山开采不可避免的会对周围环境产生破坏，造成水土流失的现

象，因此，为了尽量降低对周围环境的影响，必须要对水土流失进行监测。目前对水土流失进行监测的方法主要有两种：

2.4.1遥感监测法

遥感监测是借助于卫星和航空遥感技术，将地面的植被、沙石、

水源等地物扫描为电子地图，构建三维数据库，通过对数据的分析实现对地表水土流失的监测。这种方法往往适合于较大区域面积的水土流失的监测。

2.4.2地面监测法

地面监测法适合于较小范围内的水土流失的测量与监测，其主要

方法是采用对被监测区域设置不同的监测地块，为每一个地块分别设置不同的参照物，如沟渠截面、植被率、沙石面积等，通过定期对参照物的测量测绘，形成数据报表，从而能够为被监测区域的水土流失提供基础性数据。

我国矿山测量工作及相应的技术规程远远滞后于目前矿山开采监测及矿山管理工作的需要，矿山测量技术体系不全，技术规程不能满足新技术发展的要求，矿山测量内容不能满足政府和社会对矿山开采监管的需要等。矿山开采中的核心问题是安全问题，而要保障矿山开采过程的安全，就必须要借助于现代化的测绘技术，对矿山开采流程中的各个环节进行测绘与监控管理，从而能够实现对矿山开采的动态监测测绘与动态管理。针对矿山开采监测的具体方法，本论文详细探讨了测绘的方法与实施步骤，从系统方法的角度详细分析了在矿山开采领域的测绘技术的应用问题，对于进一步提高测绘技术在矿山开采领域中的应用水平具有较好的指导意义。当然，测绘技术应用于矿山开采领域，不仅仅局限于本论文所探讨的方法，更多的具体的应用技术方法有待于广大测绘技术人员的共同努力，才能够最终实现矿山开采监测中的测绘技术的快速发展和应用。

参考文献：

[1]赵祥，刘素红，王安建等.基于卫星遥感数据的江西德兴铜矿开采环境影响动态监测分析[J].中国环境监测，2005.