王德森

山東土地卓正礦業(yè)科技有限公司 山東 淄博 255161

引言

為了開發(fā)礦山資源，首要工作就是測量礦山，其測量的準(zhǔn)確度與礦山企業(yè)利益息息相關(guān)。想要提高整個工程效益，就必須應(yīng)用先進礦山測量技術(shù)，在提高礦山測量技術(shù)的準(zhǔn)確性，這樣才會隨之提高礦山資源開發(fā)效率和利用效率?？紤]到礦山工程具有獨特性，因此開展測量工作時必須因地制宜，從實際特點出發(fā)，同時要積極改造測量技術(shù)，有利于獲取良好測量效果。

1 相對坐標(biāo)法內(nèi)涵與特征

在沒有真坐標(biāo)系統(tǒng)或者很難導(dǎo)入真坐標(biāo)系統(tǒng)情況下，通常會應(yīng)用的一種測量方法就是相對坐標(biāo)法。相對簡化的測量工序是其最主要特征?？梢允箿y量時間大大縮短，促進測量精準(zhǔn)度的提高。在礦山開采深度不斷增加的情況下，會增加礦山壓力，導(dǎo)致井巷變形程度逐漸加重，同時下測點坐標(biāo)和標(biāo)高需在短期內(nèi)測量。通常情況下，3個月是回采巷道的最常期限，準(zhǔn)備巷道為5個月，開拓巷道為半年。開展復(fù)測工作時，超出期限的情況比較普遍。一些工程具有緊急性質(zhì)或者臨時性質(zhì)，如果應(yīng)用真坐標(biāo)測量法，就會使測量工作量大大增加，進而會對工程進度造成影響。借助相對坐標(biāo)法可以使這個問題得以解決，同時取得的效果比較好[1]。

2 相對坐標(biāo)法的工作原理與應(yīng)用范圍

2.1 相對坐標(biāo)法的工作原理

相對坐標(biāo)，也被稱為獨立直角坐標(biāo)、直角坐標(biāo)等，將真坐標(biāo)確定為礦區(qū)三度帶坐標(biāo)，從而對礦山開展測量工作。對于大地水準(zhǔn)面而言，則是利用觀測區(qū)域內(nèi)一個典型切平面替代，將坐標(biāo)原點從測區(qū)合適的區(qū)域選擇出來，一般情況下選擇的位置在西南角，將子午線確定為X軸。正向為北；相對維度線則是Y軸，正向為東，從而將具有獨立特點的直角坐標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)建出來[2]。

2.2 相對坐標(biāo)法的應(yīng)用范圍

第一，在掘進巷道或者開采采面時，考慮到條件的變化，必須再次配巷、改向，這時無法應(yīng)用原來導(dǎo)線系統(tǒng)，同時也不能應(yīng)用導(dǎo)線點，但是可以借助相對坐標(biāo)應(yīng)急。

第二，開展貫通測量工作時，因為在貫通點與開口位置已經(jīng)破壞原來導(dǎo)向系統(tǒng)，在此期間，同樣可以借助相對坐標(biāo)法開展測量工作。也就是將原來導(dǎo)向系統(tǒng)刨開，突破其限制，將具有獨立特點的坐標(biāo)系統(tǒng)為此項工程構(gòu)建出來，從而進一步提高其貫通精度，使貫通出現(xiàn)的偏差盡量減少和避免。完成此項工程后，還需要以工程實際用途為根據(jù)，進一步判斷是否連接相對坐標(biāo)和真坐標(biāo)系統(tǒng)[3]。

第三，對于特殊環(huán)境下的地段而言，因為受到特殊性影響，在開展測量工作時不允許占用大量時間。如果在原有導(dǎo)向點下的位置設(shè)置儀器架，會很大程度上受到皮帶輸送機和刮板影響，導(dǎo)致有很大震動產(chǎn)生，這就必須使輸送機停止運行，但是這會嚴(yán)重影響掘進工作，大大降低出煤量。但是借助相對坐標(biāo)法，可以大幅度縮短測量時間，從而使多進尺，多出煤的目的得以實現(xiàn)[4]。

3 相對坐標(biāo)法在礦山工程測量中的應(yīng)用

相對坐標(biāo)測量法應(yīng)用于礦山測量中將測量后視確定為C點，將測量儀器建站點設(shè)置為D點，以假設(shè)的D點坐標(biāo)、高程、CD方位角為測量起算點，全面小范圍測量礦山貫通的巷道及其相關(guān)的周圍巷道。對于水倉貫通巷道及周圍相關(guān)巷道 同樣開展實測工作。處理內(nèi)頁，將成果計算出來，按照一定比例將圖紙繪制出來。 這樣就可以全面而細致掌握水倉周圍巷道實際情況。

應(yīng)用相對坐標(biāo)時，其具體步驟如下：第一，針對井下，開展測量工作時，將具有良好通視效果的點（C點、D點）設(shè)置于貫通巷道周圍巷道的頂板上，將C點、D點作為臨時導(dǎo)線點，C、D點之間的間距適合保持在20～40m范圍。 第二，將其中一點設(shè)定為相對坐標(biāo)（X0、Y0），高程用H0代表，設(shè)置兩點方位角，使其為固定值。將測量后視確定為其中某個點，測量儀器測站點則為其余點。開展巷道測量工作時，需要測量這些預(yù)設(shè)坐標(biāo)、高程、方位角。第三，相關(guān)測量工作結(jié)束后，計算成果，將圖繪制出來，這樣可以借助圖紙展現(xiàn)出巷道關(guān)系。實際測量整個礦井之后，計算礦井實測資料時，還要對這些實測資料進行換算，具體內(nèi)容包括臨時導(dǎo)線點C、D,已測量的附近巷道、虛擬的標(biāo)高、坐標(biāo)、方位角。同時需要對拒不測量的資料進行重新計算，將資料有效銜接在一起，促進一個完善整體的產(chǎn)生。這樣就可以有效解決生產(chǎn)過程中迫切需要解決的問題，同時保障礦井資料的一致性，進而使礦井的安全生產(chǎn)得以保證，使巷道安全貫通目標(biāo)得以實現(xiàn)[5]。

針對礦山，開展相對坐標(biāo)測量工作時，需要從實際情況出發(fā)，靈活運用，使測量效果得以保證。需要注意的是，如果巷道間距比較大，同時不清楚周圍地質(zhì)概況，貫通巷道時，避免無計劃、無目的的開展小范圍相對坐標(biāo)測量工作。只有全面了解和掌握礦井整體地質(zhì)狀況后，才可以實施相關(guān)測量操作，貫通之后，需要有效對接整個礦井資料，嚴(yán)格禁止單獨運用。從實際工作可知，相對坐標(biāo)法測量僅僅適用于小范圍明晰地質(zhì)情況的巷道貫通過程中。不適合應(yīng)用于具有復(fù)雜地質(zhì)情況，或者大于100m的巷道區(qū)域[6]。

4 應(yīng)用案例

4.1 基本情況

此采面作為下山開采，具有較大礦山壓力，CD段回風(fēng)巷具有破碎的頂板，超過頂端（平均冒高為5m，最大高值達到7m）針對巷道開展返修工作后，巷底以下落入很多煤層，如果強制推進采面，一方面使管理頂板難度不斷增加，無法保障安全性；另一方面還會有大量矸石混進來，對原煤質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。通過研究分析后，最終決定將一段新配巷做出來，進而使此問題得以解決[7]。

采面回風(fēng)巷為CD；將臨時采至線確定為DE段，則可以確定即將施工的回風(fēng)配巷是CFE段，其中的FC段與回風(fēng)巷CD段保持垂直關(guān)系；FE段與CD段保持平行狀態(tài)。將CD段設(shè)計為50m長度，設(shè)置10m的凈煤柱，使其位于回風(fēng)巷和配巷之間?？紤]到具有較大壓力的采面，頂部破碎底部較軟，同時有60m3/h的涌水從本煤層上部采空區(qū)域流入，導(dǎo)致采面不能長時間停止。因此，針對C點和E點，同時進行開口施工操作。不僅時間十分緊迫，還有瓦斯抽放管等設(shè)施遮擋住原來回風(fēng)巷內(nèi)部分測量點；一些在開展返修巷道工作時被破壞掉；一些存在的點變形十分嚴(yán)重。開口位置距離能用的永久導(dǎo)線位置大約800m，重新布置基本不可能，因此必須應(yīng)用相對坐標(biāo)解決問題。

4.2 操作步驟

首先，在原回風(fēng)巷處于巷中位置選擇兩點，分別為C點和D點，將施測點確定為C點，將后視點確定為D點，以設(shè)計的90度夾角視線方向為根據(jù)，將CF段掘進中線方向給出；其次，將后視點確定為C點，設(shè)置D點，使其成為站點，以設(shè)計的煤柱密度為根據(jù)，將E點從臨時停采線上找出來，將其確定為前視點，測量出CDE夾角是263度；第三，將后視點確定為D點，設(shè)站點則為E點，可以得出夾角是277度，將EF段巷道掘進方向給出來；最后，對CF段掘進長度嚴(yán)格控制，掘進工作到位后，需要將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確收集出來，將假設(shè)的坐標(biāo)系統(tǒng)代入，將假設(shè)坐標(biāo)確定為F點、E點，將貫通方位求取出來，這就是最后的貫通中線。

5 研究礦山工程測量中相對坐標(biāo)法應(yīng)用相關(guān)問題

第一，嚴(yán)格檢查設(shè)計圖紙上的已知數(shù)據(jù)，提高量取或推送相關(guān)參數(shù)的精準(zhǔn)度。

第二，保證巷道參照中線處于居中位置，長度需要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

第三，以參照巷道用途和目的為根據(jù)選取放線長度，并且對于新掘巷道和周圍巷道空間立體幾何關(guān)系及其對周圍井巷工程可能產(chǎn)生的影響給予高度重視。通常情況下，針對重要巷道、有關(guān)聯(lián)過巷及受到鄰近巷道影響的巷道，都需要提高放線精準(zhǔn)度，取值的角度需要保持在1以下，100毫米是對長度取值的最大誤差要求。對于次要巷道，在精度方面可以適當(dāng)降低要求[8]。

第四，針對次要巷道，如果不具備條件，無法設(shè)置測量儀器，可以借助地質(zhì)羅盤儀，但是對于使用場所磁性物質(zhì)的影響需要給予關(guān)注，嚴(yán)禁應(yīng)用于重要巷道中。

第五，應(yīng)用相對坐標(biāo)時，如果涉及重要巷道貫通，必須首先測量貫通點，以相關(guān)測量規(guī)定為根據(jù)，選擇適合的測量方法，同時精度必須滿足經(jīng)緯儀測量方法要求：首先，在假設(shè)的同一坐標(biāo)系統(tǒng)中設(shè)定貫通點與掘進迎頭點，將同一坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)值分別計算出來，將必要的坐標(biāo)參數(shù)求取之后，借助經(jīng)緯儀在掘進頭中將貫通的中腰線給出。若具有較長貫距，或者此項工程在很大程度上影響鄰近采掘工程時，為了使同一資料得出來，完成此項工作后，還需要聯(lián)合測量假設(shè)坐標(biāo)系統(tǒng)與礦區(qū)真坐標(biāo)系統(tǒng)。

第六，在相對坐標(biāo)系統(tǒng)中，對于測量精度評定與正常經(jīng)儀導(dǎo)線精度評定可以應(yīng)用相同方法。

6 礦山測量技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用

在科技不斷進步與發(fā)展的背景條件下，極大影響了現(xiàn)階段測繪技術(shù)，并且對測量人員提出更高要求，即具備的綜合素質(zhì)能力需要足夠強，只有這樣，才能對現(xiàn)代礦山測繪需求進行很好滿足。因此，在具體實踐中，必須加大信息技術(shù)學(xué)習(xí)力度，將最新最先進的技術(shù)動態(tài)掌握好。礦山測量這一學(xué)科具有較強綜合性特點，有很多行業(yè)領(lǐng)域被涉及，在不斷發(fā)展的社會和礦山事業(yè)支持下，大大改變測量工作狀態(tài)。由此看來，開展礦山測量工作時，除了需要進一步鞏固傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，還要加大創(chuàng)新礦山測量工作力度，只有這樣，才能對礦山建設(shè)發(fā)展需求進行滿足。例如應(yīng)用GPSRTK測量技術(shù)，能夠?qū)Φ叵沦Y源開采情況的監(jiān)督進行強化，同時有利于監(jiān)測礦區(qū)環(huán)境，研究土地復(fù)墾；對新儀器設(shè)備和測量方法加強研究，加大應(yīng)用攝影測量技術(shù)力度，尤其是將大比例尺圖繪制出來，可以大大縮短成圖周期，使礦圖更新速度不斷加快，促進自動化繪制礦圖水平和能力的提高；積極研究數(shù)字化防爆陀螺經(jīng)緯儀、自動跟蹤技術(shù)、井下礦用輕便經(jīng)緯儀等。

7 結(jié)束語

總而言之，對于礦山企業(yè)而言，其研究重點一直是獲取最大化經(jīng)濟利益的策略。通常礦山企業(yè)首選的礦山需要具備良好條件，且投入的成本比較少。在此基礎(chǔ)上，更加凸顯礦山測量的重要性。然而，實際生產(chǎn)中，受到多種因素影響，導(dǎo)致流失大量礦山測量人才。因此，礦山企業(yè)還需要加強人才培養(yǎng)，促進技術(shù)水平的提高，進而獲取最好的技術(shù)效益。