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现代测量技术在固体矿山的应用实践

发布时间:2018-09-12 15:42所属分类:理工论文浏览:1

摘要:固体矿山的安全生产离不开测量工作,近年来,随着电子信息技术、卫星导航及人工智能技术的不断发展,测量技术中也不断融入了先进的技术手段,逐渐形成了测量技术的新格局。以固体矿山测量为研究内容,分别对现代测绘技术与仪器、空间信息技术、矿山GPS

  摘要:固体矿山的安全生产离不开测量工作,近年来,随着电子信息技术、卫星导航及人工智能技术的不断发展,测量技术中也不断融入了先进的技术手段,逐渐形成了测量技术的新格局。以固体矿山测量为研究内容,分别对现代测绘技术与仪器、空间信息技术、矿山GPS网建设、惯性测量及虚拟现实等在矿山测量工作中的应用进行了分析和讨论,以期为矿山的安全生产及测量工作的科学、高效开展提供有用信息。

  关键词:测绘技术,矿山测量,建筑物,岩层

测量技术

  人们对矿山测量技术已有大量研究。以矿山测量的发展学派看,固体矿山测量技术学派可以分成德俄学派与美英学派。前两个学派观点存在一定差异,主要表现在对矿山测量技术的定义及其内涵上。从历史发展角度看,德国的矿山测量技术的起源最早可以追溯至16世纪。当时,沙俄的测量学科水平低于德国,俄国的知名大学中有关矿山测量的知名教授大多数来自德国,因此,俄国的矿山测量在18世纪中叶开始发展。

  进入20世纪初期及之后的发展中,一大批的苏联学者进行了辛勤的努力研究,在20世纪的中叶正式形成了较为完整的矿山测量技术框架,而且测量水平达到世界先进水准。从内涵上看,矿山测量不仅仅包含深埋于地下的固体矿山测量,也包括露天矿山的测量,具体又有2个大的分支,即矿藏几何学与岩层移动和建筑物保护。矿山测量工作贯穿于矿山从勘探至建立生产的每个环节,所以,矿山测量技术方法也需要紧密联系科学技术的发展。将先进技术融入进矿山测量的各个方面,当然矿山测量技术也需要结合矿山的具体特点,更大程度上拓展矿山测量的生存空间,有利于提升矿山测量技术与设备的更新换代,更加适应矿山发展的需要及社会经济进步的需求。

  1全站仪的应用

  全站仪是现今测量行业应用最为广泛的测绘仪器之一,其融合了电子技术与光学技术,功能上也是集光电测量仪器、集测距仪、电子经纬仪等为一体的现代化测量设备,目前全站仪的发展正朝着智能化方向不断迈进。智能化的全站仪的优点是集成了光学、电磁学的最新研究发明,能够实现测距与测角为一体的科学仪器。世界上较为先进的全站仪主要通过内部存储器、存储卡以及电子手簿三者结合的方式进行数据记录,而且其传输数据采用双路形式,可以收到外部计算机指令、通过计算机进行数据输入,也可以将数据输向计算机。

  基于智能全站仪所具备的各项优势,使其在矿山测量工作中不断推广应用,分别在矿山的井下、地面控制、地形、工程等测量工作中发挥巨大优势。从测量技术的发展方向来看,全站仪这种智能化和数字化的仪器是矿山测量仪器未来发展的重要方面。应用全站仪测量技术与计算机技术可构建三维数字矿山模型,这样就为矿山的生产运营管理提供了坚实、科学的支撑,逐渐代替了传统的人工录入、重复计算等大量低效率的工作。与此同时,智能全站仪也在矿山地表进行移动监测、实施土地复垦、矿区建筑项目施工等方面得到应用,现代技术的不断应用不仅使得效率得到提升,速度不断加快,而且精度也极大提高。

  2空间信息技术

  全球定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)构成了空间信息技术的主体技术内容。遥感技术应用于矿山测量领域已经历了较长一段时间,积累的经验也较为丰富,航空遥感数据是矿区制作地形图的重要资料来源之一,对相片采取校正与目视判读,再通过野外调绘过程,可以基本实现一幅地形图的测绘工作。与传统测图技术比较而言,采用遥感数据进行测图的速效率高、成本低廉且精度有保障。

  目前,将航天遥感技术应用于矿山测量之中仍处于研究阶段。矿区的遥感数据能够反映矿区的综合信息,用于监测矿区环境,很大程度上服务了矿区环境保护。遥感数据在地质勘探、工程地质研究等领域已经发挥了巨大的技术优势。GPS应用于矿山测量工作,从而逐步代替了传统的矿山地面测绘作业。比如,采用GPS技术监测矿区地表移动情况,同时,也可以监测水文观测孔的高程、改造矿区控制网等。

  随着GPS设备性能的不断提升,气已经是现代矿山测量工作中不可或缺的技术手段。矿区资料源环境信息系统(MRIES)主要是在矿区中采用地理信息技术来构建的,已逐渐成为矿山测录的发展方向。在构建的矿区资源环境信息系统的基础上,使用多种测量技术获取数据,用以建立更加自动化与智能化的地理信息系统,同时,也是矿山实现可持续发展的技术支持系统。先期的矿山测量工作是MRRIS建立的前提,而MRRIS是矿山测量工作的未来趋势。

  3矿山GPS网的建立

  在矿山建立GPS网主要是构建高精度施工控制网,在这些高精度控制网点的参考下对施工的实际要求进行指导。进行各种GPS数据的处理过程中,首要的是在WGS-84坐标系中进行三维平差,这样就可以保证GPS差分相对定位的准确程度。

  与此同时,在许多坐标切换中,不会面临着由WGS-84坐标向我国参心坐标系之间的转换过程,所以,一般不会在“转换参数”过程中受到误差影响。GPS控制网也不与国家平面控制网之间进行联测,也不会由于地面控制网的测量误差而受到影响,依旧保持着原先GPS差分高精度定位效果。采用GPS方法在矿区建立的具有独立坐标系的工程平面控制网,通过必要的数据处理与坐标转换可以实现贯通测量与矿区施工测量的精度需要。

  4惯性测量系统

  从本质上看,惯性测量是导航定位技术之一,其拥有全时段、自动化、快捷灵活的优点,是矿山各种测量作业中逐步实现了自动化的一种新技术方法。其采用惯性导航机理,可以在一个时间段内获得多种大地测量数据(例如高程、经纬度、方位角等)。惯性测量通常分成两大类(捷联式系统与平台式系统),在现在矿山测绘领域中的应用主要有5个方面:①矿井管线的监测与定位。矿山所处地壳的形变以及监测地表沉陷等。②控制测量。主要是对现有的控制点的检核与加密、控制航测等。③固体矿山的井下定位、建筑工程的测量等。④地震、重力测量,地球物理研究。⑤井筒和罐道梁的垂直性监测等。GPS与惯性测量的互相融合是未来矿山测量工作实现高精度定位与导航的重要发展目标。二者的融合能够使GPS与惯性测量技术在性能优势互补,实现了从整体大地测量模型的角度去处理数据,与此同时,也确立了三维坐标及大地水准面,进一步保证了矿山工作中的定位与导航的高精平稳运行。

  5虚拟现实技术

  随着固体矿山采矿进程的深入,井下的事故发生频率也逐年增加。究其原因,主要有安全管理不到位、作业没有按照规范进行以及低劣的工程质量等。工程质量的低劣则是对矿山安全威胁最严重的一个。

  在矿山的开发利用过程中,为了保证生产过程的安全、可靠,一般都会模拟矿山的实际生产环境,这就会借助必要的虚拟现实技术来实现,虚拟现实技术的主要特点是:呈现逼真的形象,其交互性也非常强大。同时,可采用计算机的绘图软件及虚拟现实手段,对已发生的事故过程进行快速、准确的重现。这样的技术有助于事故调查者对事故的前后过程进行有效掌握。通过不同层面的观测分析,进一步对事故产生的原因进行科学判定。

  6结束语

  在矿山开采过程中,科学的矿山测量技术为安全生产的实现提供了重要保证,因此,对矿山测量工作应该引起矿山相关从业者的高度关注。测量手段的现代化能够帮助矿山全面、高效、精准地完成测量目标。随着科学技术的不断发展,在未来越来越多的先进技术将注入到矿山测量的领域中,不断促进矿山测量向着现代化水准推进。

  参考文献:

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  [5]陈满.现代测绘技术对矿山工程测量的影响及其应用分析[J].环球人文地理,2015(12).

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