王煥允

（河北省煤田地質(zhì)局物測(cè)地質(zhì)隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000）

0 引言

隨著煤礦工程不斷發(fā)展測(cè)量工作中測(cè)繪新技術(shù)越來(lái)越多，這在一定程度上有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)方面的弊端，能夠確保測(cè)量結(jié)果的精度，因此，需結(jié)合煤礦工程測(cè)量工作具體情況和需要選用適合的測(cè)繪新技術(shù)，如RS 技術(shù)、PS 技術(shù)、GPS 技術(shù)、全站儀技術(shù)等，充分發(fā)揮出測(cè)繪新技術(shù)的最大應(yīng)用價(jià)值。

1 煤礦工程測(cè)量情況

煤礦工程生產(chǎn)的過(guò)程測(cè)量工作為重點(diǎn)部分，主要需構(gòu)建近井點(diǎn)高程基點(diǎn)及井口高程基點(diǎn)，實(shí)行聯(lián)系測(cè)量工作、貫通測(cè)量和日常測(cè)量工作等。

（1）近井點(diǎn)平面基點(diǎn)、高程基點(diǎn)均為構(gòu)建在煤礦井口四周平面及高程控制點(diǎn)，可為煤礦井口四周地面施工測(cè)量提供數(shù)據(jù)參照，直接關(guān)系到地面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)引測(cè)井下部分，要求在煤礦地面控制測(cè)量期間構(gòu)建，置于煤礦地面主控制網(wǎng)中按主控制網(wǎng)測(cè)量要求進(jìn)行規(guī)范測(cè)量。

（2）對(duì)地面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)實(shí)行聯(lián)系測(cè)量，考慮到井下巷道及采區(qū)作業(yè)的進(jìn)度，將井下控制點(diǎn)延伸到井下所有部位為煤礦生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。

（3）貫通測(cè)量作為煤礦測(cè)量工作中比較復(fù)雜的項(xiàng)目，要求聯(lián)系具體應(yīng)用控制測(cè)量成果或是構(gòu)建新的控制測(cè)量系統(tǒng)處理，因估算精度要求比較高所以應(yīng)做好所有準(zhǔn)備工作后進(jìn)行貫通測(cè)量作業(yè)[1]。

（4）日常測(cè)量涉及煤礦生產(chǎn)作業(yè)測(cè)量中巷道測(cè)量、腰線測(cè)量、采區(qū)測(cè)量等方面工作。煤礦測(cè)量工作為確保作業(yè)的安全、工作人員人身安全及財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)結(jié)合煤礦地面主控制網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精確測(cè)量，為做好井下巷道施工、其他位置施工，特殊測(cè)量的項(xiàng)目施工要求使用原測(cè)量控制結(jié)果構(gòu)建新的測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)行貫通測(cè)量精度估算及巷道和采區(qū)日常測(cè)量。因煤礦測(cè)量工作量非常大、測(cè)量?jī)?nèi)容復(fù)雜，故此應(yīng)該認(rèn)真實(shí)行煤礦測(cè)量工作，合理使用現(xiàn)代測(cè)繪新技術(shù)處理。比方說(shuō)：激光測(cè)距儀測(cè)繪技術(shù)、GPS 測(cè)繪技術(shù)、遙感技術(shù)、GIS 測(cè)繪技術(shù)等處理。

2 煤礦工程測(cè)量中測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用重要性

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)測(cè)量工作中采用測(cè)繪新技術(shù)存在較多優(yōu)勢(shì)，主要優(yōu)勢(shì)包括：①測(cè)繪精度高方面優(yōu)勢(shì)。和以往測(cè)繪技術(shù)比較采用測(cè)繪新技術(shù)在計(jì)算、讀數(shù)、繪圖等方面均存在明顯優(yōu)勢(shì)，可借助計(jì)算機(jī)的作用完成各項(xiàng)工作，保證測(cè)繪結(jié)果的精度及測(cè)繪工作的整體效率。②圖像數(shù)字化方面優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用測(cè)繪新技術(shù)的時(shí)候涉及較多專業(yè)繪圖軟件，所以會(huì)使用到硬盤(pán)設(shè)備儲(chǔ)存圖像，如此一來(lái)數(shù)據(jù)攜帶和保存更加便捷，能很好的提取圖像并修改測(cè)量數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用下可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч鸞2]。③自動(dòng)化水平高方面優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)不需投入大量的人力資源和物力資源，測(cè)繪新技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)比較，前者在較短的時(shí)間就可以完成大量監(jiān)測(cè)工作，而且能夠有效利用先進(jìn)的儀器設(shè)備完成測(cè)量，測(cè)量時(shí)間、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)制圖等效果均得以有效保證。

3 煤礦工程測(cè)量中測(cè)繪新技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 激光測(cè)距儀測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

煤礦開(kāi)采期間掘進(jìn)巷道工作量非常大，同時(shí)要確保巷道作業(yè)的精度-巷道傾角，一般來(lái)講巷道長(zhǎng)度較長(zhǎng)要求有一定傾角，以此防止于局部區(qū)域出現(xiàn)低洼區(qū)對(duì)正常排水構(gòu)成不良的影響，如果巷道作業(yè)傾角偏離過(guò)大容易造成部分巷道空間層位相差非常大的現(xiàn)象，以往執(zhí)行該項(xiàng)工作的時(shí)候，采取的為掛設(shè)標(biāo)線方法處理，標(biāo)線為移動(dòng)的狀態(tài)產(chǎn)生誤差的可能性較大，為保證巷道掘進(jìn)作業(yè)精度、滿足實(shí)際要求，建議在井下巷道掘進(jìn)時(shí)合理運(yùn)用激光測(cè)距儀，將其固定在適合的區(qū)域保持不動(dòng)的狀態(tài)后，聯(lián)系激光信號(hào)標(biāo)定位置作業(yè)，以此滿足巷道斷面尺寸要求、巷道斷面水平度要求，同時(shí)降低校正測(cè)量的工作量[3]。

3.2 GPS 測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用

煤礦開(kāi)采階段對(duì)礦區(qū)地理坐標(biāo)實(shí)行準(zhǔn)確標(biāo)定處理極其必要，將煤礦采掘平面圖標(biāo)注在具體經(jīng)緯坐標(biāo)，然后對(duì)采掘工作面地理坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，從而提高生產(chǎn)作業(yè)的安全性。在這個(gè)過(guò)程如果發(fā)生地理坐標(biāo)偏差問(wèn)題必然會(huì)造成工程返工，直接威脅到工程開(kāi)采作業(yè)的整體效率；或工作面地理坐標(biāo)定位精準(zhǔn)度存在問(wèn)題，易于發(fā)生越界開(kāi)采現(xiàn)象引發(fā)煤礦地質(zhì)災(zāi)害，如透水問(wèn)題、瓦斯泄漏問(wèn)題、建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p害問(wèn)題等，由此可見(jiàn)做好測(cè)量礦區(qū)地理坐標(biāo)定位工作非常關(guān)鍵，在實(shí)際測(cè)量時(shí)可選擇GPS 技術(shù)處理，因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)應(yīng)用便捷且測(cè)量精度高，可通過(guò)GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)建立礦區(qū)四周控制網(wǎng)。另外，應(yīng)用GPS 測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行煤礦工程測(cè)量工作能保證煤礦生產(chǎn)的效率、安全性，加強(qiáng)煤礦企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激烈市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力[4]。

3.3 遙感技術(shù)應(yīng)用

（1）礦煤開(kāi)采所致環(huán)境污染問(wèn)題作為社會(huì)共同關(guān)注的問(wèn)題，要求煤礦企業(yè)方面提高對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重視，重點(diǎn)對(duì)地表河流面積變化、地表植被變化、礦山開(kāi)采沉陷區(qū)測(cè)量，礦區(qū)面積非常大導(dǎo)致該區(qū)域生態(tài)監(jiān)測(cè)工作的難度加大。隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展航空攝影技術(shù)在礦區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，各個(gè)時(shí)間點(diǎn)拍攝礦區(qū)圖像比較發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)生一定變化，這個(gè)過(guò)程使用圖像處理技術(shù)處理能結(jié)合具體需要控制拍攝圖像的大小，實(shí)行高精度監(jiān)測(cè)的時(shí)候拍攝礦區(qū)圖像尺寸設(shè)置的大一點(diǎn)、其他部分圖像尺寸可以設(shè)置小一點(diǎn)。礦山生態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)對(duì)開(kāi)采沉陷區(qū)變化監(jiān)測(cè)應(yīng)確保數(shù)據(jù)結(jié)果的精度，使用水準(zhǔn)儀/RTK 技術(shù)測(cè)量地表沉陷情況，測(cè)量精度高但測(cè)量數(shù)據(jù)受到一定限制、測(cè)量工作花費(fèi)的時(shí)間也會(huì)比較長(zhǎng)，無(wú)法達(dá)到大規(guī)模測(cè)量的目的。因此，煤礦工程方面可以通過(guò)InSAR 技術(shù)對(duì)煤礦地表進(jìn)行沉陷測(cè)量，從而切實(shí)提升該項(xiàng)測(cè)量工作的效率[5]。

（2）PS 技術(shù)可接收高空地表發(fā)出的電磁波信息，作為遙感技術(shù)之一能對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象掃描、監(jiān)測(cè)對(duì)象攝像，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化方式獲取數(shù)據(jù)信息并及時(shí)傳輸信息，對(duì)測(cè)量對(duì)象遠(yuǎn)程識(shí)別及控制的效果均較好。該項(xiàng)技術(shù)可發(fā)揮出現(xiàn)代技術(shù)的作用，因此在較多領(lǐng)域中得到了很好的應(yīng)用，煤礦測(cè)量中需對(duì)煤礦區(qū)和煤礦區(qū)四周地表有無(wú)沉降進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于存在沉降問(wèn)題還可以監(jiān)測(cè)沉降的范圍和嚴(yán)重程度。與此同時(shí)，PS 測(cè)繪技術(shù)能對(duì)煤礦區(qū)地下水位變化加以監(jiān)測(cè)，利于準(zhǔn)確掌握礦區(qū)地下?tīng)顩r及監(jiān)測(cè)礦區(qū)的環(huán)境，使得采礦區(qū)安全問(wèn)題得到保證。另外，還能夠?qū)γ旱V區(qū)熱輻射監(jiān)測(cè)、露天礦邊是否穩(wěn)定監(jiān)測(cè)，有助于為礦區(qū)管理人員進(jìn)行煤礦區(qū)安全監(jiān)測(cè)工作提供良好的支持[6]。

（3）RS 技術(shù)即為遙感技術(shù)，為外層空間/高空接收地球表層不同類型地理電磁波信息的技術(shù)手段，經(jīng)對(duì)信息掃描、信息攝影、信息傳輸、信息處理等，對(duì)地表所有現(xiàn)象、地表物體距離識(shí)別，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較多，主要體現(xiàn)在定位精準(zhǔn)、自動(dòng)化水平高、全天候監(jiān)測(cè)、應(yīng)用靈活等多個(gè)方面。RS 技術(shù)在煤礦測(cè)繪工作中應(yīng)用不易受到地點(diǎn)因素、時(shí)間因素影響即可完成測(cè)量，不僅如此RS 技術(shù)的應(yīng)用慣性導(dǎo)航特點(diǎn)顯著，便于對(duì)不同類型數(shù)據(jù)測(cè)量并且和GPS 技術(shù)聯(lián)系起來(lái)可形成完整的定位系統(tǒng)，保證煤礦測(cè)量定位的準(zhǔn)確性、煤礦測(cè)量導(dǎo)航的準(zhǔn)確性，在控制點(diǎn)監(jiān)測(cè)及管道移位監(jiān)測(cè)，亦或是地面表層監(jiān)測(cè)中應(yīng)用均可能夠獲得理想的效果。

3.4 GIS 測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用

為嚴(yán)格控制信息流情況獲得雙向傳遞的效果，可采用信息系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)信息、加工并處理數(shù)據(jù)信息等，及時(shí)回復(fù)用戶提出的相關(guān)問(wèn)題。值得一提的是信息系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)管理功能、數(shù)據(jù)分析功能、數(shù)據(jù)表達(dá)功能，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用便于正確梳理輸入屬性和可預(yù)測(cè)屬性的關(guān)系，平滑、連續(xù)的關(guān)系，然而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的時(shí)間比較長(zhǎng)，所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即為經(jīng)大量神經(jīng)元互聯(lián)形成的網(wǎng)絡(luò)能模擬人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性較強(qiáng)能形成并行互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，組織管理利于模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)及時(shí)做出物體真實(shí)交換反應(yīng)。地理信息系統(tǒng)理論、技術(shù)方法，為礦區(qū)多層空間、資源、環(huán)境等四維時(shí)空，進(jìn)行信息存儲(chǔ)、處理，以及分析和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，使用地理信息系統(tǒng)軟件加以控制在減小運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)方面的優(yōu)勢(shì)突出。軟件設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)實(shí)行比較，存在較多相同之處但同樣有著一定的區(qū)別。例如，時(shí)效性和可靠性方面的差異較大，在軟件和硬件調(diào)試的過(guò)程中軟件于單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，此時(shí)控制硬件正常工作，以測(cè)試硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)為主設(shè)定設(shè)計(jì)目標(biāo)即可。

3.5 慣性測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用

慣性系統(tǒng)也可以叫作ISS，慣性測(cè)量系統(tǒng)與GPS 全球定位系統(tǒng)比較存在較大差異性，前者自動(dòng)化水平較高且對(duì)自然環(huán)境不會(huì)造成較大的影響，能很好的適應(yīng)不同的環(huán)境完成煤礦測(cè)繪工作，但該項(xiàng)測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用容易受到GPS 信號(hào)的限制。值得一提的是慣性測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)時(shí)測(cè)繪煤礦工作，測(cè)量原理為慣性導(dǎo)航原理便于在相同時(shí)間對(duì)經(jīng)度測(cè)量、緯度測(cè)量、重力感應(yīng)測(cè)量等，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

3.6 三維激光掃描儀測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用

這一測(cè)繪技術(shù)的專業(yè)水平非常高主要體現(xiàn)在運(yùn)轉(zhuǎn)速度快、工作效率高等方面，利于及時(shí)處理數(shù)據(jù)運(yùn)輸中存在的信號(hào)問(wèn)題，利用最短的時(shí)間構(gòu)建數(shù)據(jù)界面，而且三維激光掃描儀測(cè)繪技術(shù)融合了GPS 技術(shù)、數(shù)碼相機(jī)技術(shù)，以及升降臺(tái)技術(shù)、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)技術(shù)等，能夠在較短的時(shí)間采集數(shù)據(jù)信息、定位處理，而且輸出信息格式較多、靈活、性能較強(qiáng)。煤礦測(cè)量時(shí)使用這一技術(shù)對(duì)煤礦區(qū)域地質(zhì)坡面、井架安裝、變形、煤礦儲(chǔ)量管理、巷道斷面等監(jiān)測(cè)效果均較佳。作為新型測(cè)繪技術(shù)RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法技術(shù)的應(yīng)用，可對(duì)兩個(gè)監(jiān)測(cè)站間載波相位情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲取觀測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)情況，在測(cè)量井田區(qū)域地形、礦區(qū)廣場(chǎng)作業(yè)方面均可以得到很好的利用，在野外測(cè)量中短時(shí)間內(nèi)即可獲得高精度測(cè)量結(jié)果，屬于動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)載波相位技術(shù)。選用RTK 測(cè)繪技術(shù)過(guò)程中選擇精密單點(diǎn)定位技術(shù)，認(rèn)真實(shí)行GPS 接收機(jī)測(cè)量放樣工作，能夠避免對(duì)四周建筑物造成不良影響，有效彌補(bǔ)采取GPS 接收機(jī)測(cè)量放樣所致衛(wèi)星信號(hào)遮擋對(duì)測(cè)量工作造成影響方面的弊端，保證測(cè)繪結(jié)果的精度并且維護(hù)測(cè)量方面的效益。

3.7 全站儀技術(shù)應(yīng)用

全站儀測(cè)繪技術(shù)屬于新型電子速測(cè)儀技術(shù)，具有頻次高及時(shí)間長(zhǎng)特點(diǎn)，可將光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)融合形成新的光電型測(cè)量?jī)x器，在計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)作用下應(yīng)用全站儀測(cè)繪技術(shù)智能化水平較高，故而在煤礦測(cè)量工作中能發(fā)揮重要的作用。隨著全站儀測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，采用這一技術(shù)測(cè)量能夠?qū)Σ煌愋蜏y(cè)量數(shù)據(jù)記錄，及時(shí)將相關(guān)獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸至計(jì)算機(jī)，獲取指令后發(fā)送至終端接收端。全站儀測(cè)繪成果為數(shù)據(jù)化方式顯示，操作簡(jiǎn)便可行、穩(wěn)定性強(qiáng)，在煤礦地形測(cè)量、地面控制測(cè)量，以及不同類型采礦工程測(cè)量、井下作業(yè)測(cè)量、聯(lián)系測(cè)量等中應(yīng)用，均可發(fā)揮出全站儀技術(shù)的最大作用[7]。礦山測(cè)量工作中應(yīng)用全站儀測(cè)繪技術(shù)處理數(shù)字化水平、智能化水平均得以有效保障，同時(shí)利于很好的利用計(jì)算機(jī)構(gòu)建三維數(shù)據(jù)庫(kù)，及時(shí)采集礦區(qū)數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)等。利用全站儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)為了提高精度及保護(hù)儀器，可經(jīng)垂球降低儀器擺幅，防止出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象發(fā)生，建議在啟動(dòng)電源后保持垂直角為直角的狀態(tài)后關(guān)閉電源。測(cè)量期間嚴(yán)格控制測(cè)量距離、保證測(cè)量邊長(zhǎng)在40m 左右，全站儀測(cè)繪技術(shù)在偏遠(yuǎn)煤礦區(qū)域測(cè)繪中應(yīng)用效果也比較理想，但操作復(fù)雜要求結(jié)合具體情況，考慮是否使用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行煤礦地表測(cè)量、礦區(qū)土地復(fù)墾工程監(jiān)測(cè)、礦區(qū)施工監(jiān)測(cè)等方面工作。

4 結(jié)語(yǔ)

為提升煤礦工程測(cè)量工作成果精度、工作效率，應(yīng)根據(jù)測(cè)量工作具體需求選擇適合的測(cè)繪新技術(shù)測(cè)量，或是通過(guò)多種測(cè)繪技術(shù)聯(lián)合測(cè)量方法處理。比如：全站儀技術(shù)、三維激光掃描儀測(cè)繪技術(shù)、慣性測(cè)量系統(tǒng)、GIS測(cè)繪技術(shù)等，以便在確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性、安全性的基礎(chǔ)上，為推動(dòng)煤礦工程整體發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。