测量技术在露天矿山生产和安全中的应用

2022-12-18唐匡仁

中国金属通报 2022年9期

唐匡仁

矿山的地下开采过程中，整体生产系统相对来说会比较复杂，同时生产的环节有比较特殊地质条件的变化是客观存在的现象。而随着现如今采矿工作的发展和工作面的增大，对井下生产工作带来了很多的不安全因素，使井下工人的生命安全受到了严重的威胁。在这个过程中，要将这些不安全因素控制在合理的范围，就需要结合实际情况，使用先进的矿山生产和测量技术方法，运用先进的测量工具，从而获得矿山生产过程中各种数据资料，对其加以分析之后进行应用，使这些数据资料反映在具体的矿山生产图纸中。因此在矿山的安全生产环节测量技术是一项基础性的工作，更是矿山安全生产的重要保障。

1 测量技术在露天矿山安全生产中应用价值

1.1 有利于优化矿山开采的整体环境

矿山开采的工作本身比较复杂，整体流程也并不单一，实际中矿山开采的环境相对来说比较差，地质特点的变化会比较明显，经常会出现还有水资源的区域，使矿山开产的进程受到相应的影响，甚至还容易出现矿山采掘的安全事故。因此，在实际生产的过程中，要结合实际情况去关注防水处理方面的问题和内容，使矿山开采的整体环境基础得到进一步的优化，保障矿山开采的实际效果，通过测量技术的有效应用，可以顺利地解决这个问题。在测量的过程中，可以了解矿山中的含水层以及其他的一些溶洞，还有特殊的地质特性，为后续矿山开采工作的顺利开展提供数据方面的基础支撑，使矿山开采的工作人员真正了解矿山地下的特殊结构和问题所在，结合实际采取科学、具体的措施和方法，有效地减少在矿山开采过程中涉水的安全事故问题。另外，矿山测量工作中要重视对于水文观测系统的了解，以及对于地质资料的合理性收集，这样才能够让矿山的开采工作人员更加准确地掌握地下蓄水层的特点以及湖泊、河流的具体位置，为后续矿山开采环节的防水工作开展奠定良好的基础，使矿山安全生产效果得到保障，优化整体矿山开采的环境。

1.2 有利于提高矿山开产资源的利用率

测量工作在矿山开采中的应用能够更好地提高矿山生产中的采购率。具体来说，通过组织测量工作，明确了在矿山生产过程中需要使用到的各种先进的工具以及材料，还有专业性的设备，这样就能够为后续的采购工作提供重要的参考依据，防止在矿山开采的过程中产生不必要的资源消耗的问题。在矿山开采工作的开展过程中，包括深度以及炮孔的位置不明确等问题，都有可能会导致很多的废石进而其中，直接影响到矿石生产的质量。而运用先进的矿山测量技术时，就能够更好地了解到矿井下的地表情况，对其进行专业性的测量，并判断地表下岩石的特殊变化情况，采取科学合理的方法组织开展矿山的开采工作，防止在开采的过程中产生不必要的资源浪费问题，最终提高资源的利用率。

1.3 有利于对巷道的开采方位进行明确

实际中，露天采矿工作开展时，矿山开采巷道的方位以及具体的距离和坡度会直接影响到矿山开采工作的实际效率以及矿山生产中产生的经济效益。但是实际中矿山巷道的定位本身就是影响到矿山生产效果的重要因素，矿山测量工作的开展，能够为巷道的掘进方向提供准确的定位，而施工放样等工作也可以从中获得一些专业的技术支持，以便于测算出更加准确的巷道位置，为矿山开采工作的顺利进行提供正确的路线指导，使后续安全生产工作同样能够顺利展开，让露天采矿工作的实际成效更加理想。另外，通过测量技术在矿山开采过程中的有效应用，能够更好地对矿山巷道路线的断层进行准确、详细的测量，分析矿山巷道路线的节理，以便于让相关的工作人员了解到数据信息之后，结合实际情况，去制定出更加科学合理的安全生产措施，防止在矿山生产的过程中出现了一些不必要的安全事故问题。

1.4 有利于提高安全生产水平

测量技术在露天矿山生产过程中的有效应用能够使工作人员结合各种矿山测量的软件和数量，对整个矿区的地形和地质情况进行全面的分析，发挥相关技术的优势，指导安全施工工作的顺利开展。在矿井的施工过程中尽量避开地质结构的破碎带，从而保证井下工作的运输安全性和通风的安全性，同时还可以指导其他的采掘巷道不要进入危险区，使露天矿山采掘过程中的安全生产水平得到了提高。

1.5 有利于提供更加准确、详细的矿山测绘资料内容

矿山测量工作需要涉及到矿井的上部和下部，尤其是在矿井下的所有巷道以及采空区的测绘工作，要对采矿的条件产生深入全面的了解。因此在矿山的采掘过程中，测量工作的开展效果直接影响到整体的安全生产质量，而在测量的过程中获得准确的数据，能够为矿山安全生产工作的进行提供相应的保障和坚实的基础。这就要求矿山的测量人员可以及时提供反映出生产状况的不同图纸资料，了解各部分数据情况，对采矿设计的编制结果进行分析和指导。比如说针对井下导线点以及高程点的控制，往往会成为地质部门获得地质条件的重要参考依据，而如果导线点不够精准，就会导致地质预报工作的结果也不够准确。测量技术应用在露天矿山安全生产的过程中，能够提供更加准确详细的矿山测绘资料内容，让后续地质条件的复杂多变问题也能够得到解决。

2 露天矿山测量的作用

2.1 地质测量是露天矿安全生产的前提和基础

露天矿开发的前提和物质基础是稳定生产，地质技术测量员需要做好准备工作，保证测定的准确性。露天矿开发主要是地上活动，但又需要对开采点的岩石及其地表层变形状况做出精确的测定和勘察，一旦测定不准确将会引发各种危险事件，会给开采工人造成极大的危险。地质技术测定能够对露天矿安全运行过程中的所有不确定因素进行测定，而这也直接关乎到是否能安全运行。但如果在测定过程中，所获取的精度信息达不到一定标准就会造成偏差变大，会给安全运行造成不可预知的损失。所以，地质测量在露天矿安全性生产中产生的影响相当大，是露天矿安全管理的前提和基石。

2.2 矿山监测工作，是国家资源综合利用的基础前提

水泥制造的主要原材料石灰岩资源是难以再生的，而且石灰岩保有储量是很有限的，因此一个大国每年消耗石灰岩资源的总量巨大。随着中国社会经济的日益发达，对水泥的需要量也愈来愈大，而石灰石资源将越来越少，加上许多资源因条件限制不能开采。这就需要企业必须提高资源的综合使用，节约资源，以延长矿山的使用寿命。为合理使用矿井资料，还需要做好监测工作，除矿井的地物地貌特点之外，还需要与地质勘探工作紧密联系，以全面控制矿体的形态特征和分布规律，包括各夹层的分布状况等。为矿井的工程设计和开发工作提供详实的图纸资料，以便于合理使用资源，并尽量减少废、夹石的剥离率。

2.3 计量工作是矿山均衡生产的最主要保障

随着计量科学技术的日益发达，特别是全站仪的广泛发展与使用，对计量成果的管理与利用效率也越来越现代化与数字化，并采用电子计算机管理，可以精确了解工业生产各环节的实际情况，从而进行有效控制、均衡生产活动。①制定矿井产品质量目标。根据生产质量目标，确定出来各个时间所产出的矿物的品级、种类和储备，并对各种爆堆期间的资料对比，事先采用方法得到确定的石灰石品质目标。②测算规划区域内矿石的一般地质技术价值。根据监测工作放样、确定开采时间线和开采量，并按设计图上矿物种类、状态及爆破区计算出矿物的一般价值。③测算预计贫化量。根据地质勘探资料，对生产计划段内的岩石层的嵌入程度和级外矿的分布、厚薄、产状等的状况标定到工作表面，以研究分采分爆的可行性和需求，从而测算预计贫化量。这样就可以调节生产规划。此外，还要符合配料要求，以增加个人厂矿石的贫化量，对进一步提高自然资源综合利用率也是很有利的。

2.4 测量对爆破作业有指导作用

①中深孔爆裂从布孔到爆堆高度的测定，均要以测定材料为依据来进行。由于测定材料为整个爆裂工程提出了最科学、最可靠的基本资料，所以测定对中深孔爆破工作起着重要的作用。②对硐室的爆破作业必须认识到测量工作。首先必须有详尽的开爆区位置图，在地貌图上设计药包大小和硐室位置，按设计测算并放样到实地上。在硐室开挖过程中要随时跟踪观测，了解和指导硐室的建设过程，最后将硐室情况测绘在位置图上，并计算出正确的开挖爆破参数，为开挖爆破设计施工提出了正确的数据资料，才能使爆破作业获得最佳效益。

3 测量技术在露天矿山生产与安全中的应用要求

3.1 使用更加先进和专业的矿山测量技术

先进科学技术的应用是提高矿山测量工作质量的重要基础，也是具体的保障，因此在矿山生产企业发展的过程中，要结合实际情况以及先进的测量技术方法，使整体矿山测量结果的数据准确性更高，让后续生产的安全性也得到保障。比如说使用先进的3S技术以及全站仪技术，使生产的准确性更高，让矿山测量的精准度为矿山生产的安全性提供相应的技术支持。

3.2 提高负责和从事测量工作人员的综合技术水平

通常来说，矿山测量工作结果的准确性会直接影响到矿山生产工作的安全性，同时矿山测量工作结果的准确性会和矿山测量工作人员的素养之间存在密切的联系，要提高矿山测量的准确性，就需要加强工作人员的重视，采取更加科学合理的方法保障工作人员的专业素养以及测量技术的效果。对此，需要矿山生产企业结合工作人员的情况，对其进行定期的培训和指导，适当聘请专业的矿山测量工作人员到企业内部，对矿山测量工作人员进行培训，使他们了解在工作过程中的一些先进技术和方法，保障相关工作的质量效果。而针对没有参加岗前培训的技术人员，则需要拒绝他们上岗，使整体矿山测量工作人员的综合素质水平得到提高，保障露天矿山生产工作的顺利稳定进行。

3.3 完善露天矿山安全生产责任制度体系

安全生产管理制度体系的建立，能够有效地提高矿产生产的安全性效果，需要在制度的建立过程中，加强对安全隐患的排查，减少安全事故发生的概率，同时也需要将矿山测量工作归结到安全生产管理制度体系中，避免违规开采以及违规生产管理工作的存在，保障矿山生产的安全性效果。

3.4 做好安全生产的宣传教育

先进的矿山测量技术，要引进露天矿山的开采过程中，使其渗透在每一个环节。在这个过程中，要让工作人员充分了解安全生产的重要性，加强安全生产的宣传教育和培训工作，使矿山生产工作人员的安全意识水平进一步提高。要关注矿山测量工作开展的重要结果，及时发现在生产环节出现的安全隐患问题，使工作人员对其产生了解之后，结合实际情况提出更加科学有效的安全问题解决和处理的方法，保障露天矿山生产的安全性效果。

4 现代测量技术在露天矿山生产和安全中的应用

4.1 全站仪的应用

全站仪是一种应用广泛的测绘仪器，它主要是使用先进的电子技术以及光学技术相互融合所形成的一种专业的光电测量仪器，与此同时也是结合测距以及电子经纬仪的优势为一体的智能化全站仪，在未来，以全站仪为代表的智能化仪器是露天矿山测量工作中使用的重要仪器，同时也是具体的发展方向。通过全站仪的使用，结合现代先进的计算机技术方法，构建形成露天矿山的三维数据自动采集和传输处理的模型以及系统，使传统的矿山测量过程中繁琐的工作内容得到了简化，降低了工作人员的工作压力，实际各项工作顺利开展，同时也能够获得更加准确的信息，保障露天矿山生产安全效果。

4.2 静态测量技术的应用

所谓GPS静态检测技术，是在各个检测站使用多个接收器实现同时的监测，以便得到相应的数据，在检测处理过程中，使用相应的检测仪表来接收相应的数据，通常都会使用接收机的测量型GPS接收器，并利用这一类接收器来进行定位检测的处理。首先，建立测控网络，但是因为测控网络形式较多，所以各个测控网络之间还具有差异，对于部分简单的检测区仅需不到1h时间就能够实现，而对于针对个别的复杂地区，其就需要长达数时间的测试。所以最为简便的利用一些GPS接收器，就能够达到最实际的需求。在具体观测环节，可以通过在观测点上简单的安装，或者建立相应的简单接收设备，但是同步的观测工作还需要相应的时间，通常，在1h～2h左右，然后用边连接的模式建立测控网络，再搭配上专业的软件系统来解算并建筑基线，就能够得到相应的坐标值。

4.3 RTK的技术的应用

实时的动态位置技术，也成为了RTK系统因为自身位置的正确，而及时被广泛使用。RTK也能够通过载波相位观测进行差分。他的原理是把一个收集机安装在接收站起来，而把其他一个或多个收集机安装在RTK上是载波相位监测，基于实时差分RTK监测的实时动态定位信息技术，这个技术原理是在基础站上设置一个收集机，在流动站上设置其余的几台，尽管它们安装的地点有所不同，但它们都能够在同样的时刻接触到由同样的GPS卫星所发出的信息，而得到的观测值也就是能够通过在基础站上的那台仪器接触到的。将这些观察值与我们的已有位置信号放到一起作对比，他们中间的差就称为GPS差分改正值，共视卫星的流动站可以将从无线电数据链电台传输出去的经差分精确化，并转换成利用GPS所观察的数据信息，然后利用一定的技术手段，将所获取的经差分修正后可以得到流动站更精确的实际定位结果，使得它的观察精确度能够很快的到达厘米级或者仅仅在1.25s时间内，利用以上步骤可以随时调整测算出的实际定位结果，由此可以推测，根据用户站与基准台站所观察的质量和解算结果，我们可以根据综合这两个方面的结果，来判断能否获得我们所需要的预算成果，这也就能够大大减少了观察的次数从而避免浪费了我们的精力与时间。所以，由于RTK检测的精度高，准确性和效率，在工程检测领域中获得了普遍的运用。

4.4 空间信息技术的应用

空间信息技术的应用主要是来自于先进的3S技术系统，也就是说遥感技术、全球定位技术以及地理信息技术系统，其中基于先进的遥感技术系统获得的测图数据会更加准确，能够基于遥感数据资料构建形成地面的数据信息模型，用于测绘工作中发挥相应的效果。而全球定位系统则是最具潜力的全能型技术，它能够用于矿山的测量以及工程测量和环境等多个方面发挥重要的作用，在应用的过程中，GPS技术可以没有严格的控制测量等级的区别，也不用考虑测点之间的通视性效果，不会存在太大的误差，同时也可以进行三维的定位，这是和传统测绘观念体现出极大差异性的一种技术方法。地理信息技术系统能够更好地对空间地理分布的数据信息内容进行采集和处理，他的发展对于现代测绘科学发展来说意义重大。现代空间信息技术应用在露天矿山生产过程中发挥出了明显的优势。