论文 赵志强 矿山测量在煤矿中的应用

矿山测量在煤矿中的应用

赵志强

（江苏省矿业工程集团有限公司，江苏 徐州 221100）

[摘 要] 本文围绕矿山测量工作的重要性、基本特点、基本任务、基本理论；传统的测量方法在矿山测量中的应用；矿山测量存在的问题、问题发生原因及预防措施；如何提高煤矿测量工作的准确性；矿山测量技术的创新五个方面阐述矿山测量在煤矿中的应用并展开探讨，以做好煤矿测量工作。 [关键字] 矿山测量；问题及预防；提高准确性；技术创新

1矿山测量概况

矿山测量被誉为矿山生产建设的眼睛，它具有技术管理和施工生产的双重职能，它在煤矿安全生产中起着举足轻重的作用，是一项不可缺少的特殊性的工作。

1.1矿山测量工作的重要性

在矿山开发过程中。矿山测量起着举足轻重的作用。在地质勘探阶段、在建井和生产过程中，需要大量的日常性测量工作，不仅要准确标定工程位置，还要及时填绘各种矿图．为矿井管理人员和工程技术人员了解生产、指挥生产、制定生产计划、编制远景规划提供准确的资料；通过对地表与岩层移功的观测．为“三F”(建筑物下、铁路下、水体下)采矿、留设保护矿柱、矿压研究提供理论和方法；还要为造地复旧、环境治理提供服务。由此可见，矿山测量工作贯穿于矿山建设、矿井生产的整个过程。而且在资源开发过程中．测量工作在保证均衡生产、质量监督、安全生产等方面起着重要作用。

1.2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，主要具有以下几个方面的基本特点：

第一，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。

第二，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。

第三，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。

第四，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。

第五，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。 第六，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。

第七，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。

1.3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：

第一，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。

第二，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。

第三，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。

第四，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。

第五，矿山测量人员要参与矿山的长远发展计划的编制工作，以及年度、季度、月度生产规划的安排工作，为矿山的可持续发展提供依据。

1.4矿山测量的基本理论

矿山测量是一门交叉学科，它的发展、变化密切相关主要涉及3个力面：是采矿技术和矿业工程的发展及要求；一是测绘科学技术与仪器设备的发展；三是其它学科的发展与影响，例如地质学、数理科学、环境科学、计算机科学、经济学等。在中国，曾经给矿山测量学科定义为：是矿山地质勘探、设计、建设和生产运营各阶段，研究测定矿山地面、地下点的几何位置，获得矿体、矿山开采和开采沉陷的各种空间几何信息，进行分析和数据处理，编制各种比例尺的矿山地面、地下开采图件，同时研究矿产资源合理开采、开采沉陷及其防护的理论和技术的学科。并且明确它对矿山生产的4个作用，即参谋作用、指导作用、保证作用和监督作用。国际矿山测量协会曾经给矿山测量的任务定义为：从开发的经济效果评价矿藏的地质条件；矿山权益的调查研究与交涉谈判；矿山测量的施测、记录、存储、计算及矿图绘制；采矿对地表及地下岩层影响的测量与预计；矿床储量的调查和估算；矿山规划等。

2传统的测量方法在矿山测量中的应用

2.1一般测量

利用全站仪在井下进行一般测量时，为了加快测量速度，可直接设置后视方位、测站坐标及高程，并设置好仪器高及镜站高，直接读取、记录所测点的坐标及高程，从而及时了解掘进进度，指导井下工程按设计进行施工，保证安全作业。为便于检查，须同时记录所测点的方位、平距、高差、垂直角、斜距。井下定中

线、腰线时，由于全站仪可直接调出方位和读出距离，省去了很多辅助工作，能方便、准确地现场标定中、腰线。 2.2角度测量

角度测量是井巷测量中的重要工作，也是关键的工作。角度测量精度的高低直接影响到方位角的大小，从而影响最弱点和最弱边的误差。利用全站仪内置的重复角度测量模式测量，既能消除正倒镜的2C差，又能及时反映测量误差，避免了来回转换正倒镜。井下角度测量照准方向一般以垂球线为最佳。为了得到最好的背景效果，可在垂球线后而用照明工具透过透明纸进行照明，并把部分反光的照明灯关闭，以便更好地寻找测量目标。 2.3边长测量

传统的井下导线测量边长是2人水平同时拉钢尺，2人读取数字，通常往往因2人力量把握不均，难以读数，此外还有因听错、读错、记错或算错而导致限差不合要求，从而常常进行反复多次测量才符合要求，特别是在斜巷(20°-30°)上测量边长难度更大。由于受钢尺长度的影响，限定了导线边长不能超过50m；当测量高级导线边长超过50m，除必须设中间定转点外，还必须考虑钢尺的各项改正，给测量工作带来很多困难。全站仪的电子测距克服了钢尺测量的诸多缺点，边长远远超过50m，不但减少了测站，而且提高了测量精度。值得注意的是棱镜整平对中后必须对准全站仪测站方向。由于井下受潮湿、温度、能见度、照明亮度等影响，加上垂球线细度问题以及照准方向背景不好，两测量导线点的边长设置，在直线巷道中以不大于300m为宜。 2.4高程测量

井下高程测量一般利用水准仪进行，全站仪通过输入测站高程，量取仪器高和镜站高，直接显示测量未知点的高程。虽然测量的是二角高程，但对指导一般的工程施工，同样可达到快而准的效果，并且可以与水准高程互相检核。

2.5贯通测量

为了保证贯通测量在矿山测绘中的应用发挥应有的作用,矿山技术人员要特别对于各类原始资料、起算数据的综合统计与计算,以便在今后的生产及安全管理中进行查阅。另外,贯通巷道掘进过程中,技术人员要及时进行测量和填图,并根据对于测量结果的综合处理,及时检查和调整巷道的掘进方向和坡度。当贯通

巷道的开采深度达到规定范围值时,测量人员应以书面形式报告矿井和掘进队技术负责人,以便采取有效的安全防护措施。

2.6 CAD绘图技术

CAD绘图技术的基本含义是使用计算机,通过算法和程序在显示设备上构造出图形来,图形可以是现实世界中已经存在的事物的图形也可以是虚拟设计的构造。其所设计和构造的研究内容主要涉及到用计算机对图形数据进行处理的硬件和软件两方面的技术。CAD绘图技术的应用中需要进行大量处理的数据。通常有地质勘测数据,生产测量数据等。通过这些数据,系统获得地质生产信息,绘制地质采矿生产图件。这些数据的特点一是量大,二是随着地质勘探和采矿生产的不断进行,需要补充和修改。为了提高设计系统效率,应建立有效的数据库管理系统来管理这些数据,一方面能及时更新数据库内容,另一方面能及时的响应设计系统的请求,方便的提供有关数据。比如:梯形,三心拱断面图等各种形式巷道断面图的绘制,矿车,电缆钩,风筒的绘制等建成相应的数据模型,当应用的时候直接根据命令或参数调用该模型或该流程,生成符合自己需求的计算机图形。

3矿山测量存在的问题，问题发生原因及预防措施

3.1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

第一，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。

第二，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。

第三，原始数据的记录错误。这一问题主要体现在以下几个方面：一是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；二是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；三是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，所以，在整理数据时须进行细致的校核与整理；四是由于记录人员记录较浅或井下顶板漏水所导致的原始数据记录模糊不清的问题；五是受到主客观条件的限制，造成的测量数据记录错误，如记录人员不回读数据或井下噪声过大等，为防止这一问题的产生，数据记录员要认真进行回读，并尽量靠近测量人员，从而保证记录数据无错误。 第四，导线测量错误。主要包括以下几个方面：一是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。二是觇标高和仪器高的错量、错记问题。三是测水平角时瞄错方向。四是角度或变成的记录错误，尤其是使用站立式全站仪进行测量时，可能会因为光线阴暗或是屏幕较小等原因而出现数据记录错误问题，所以，在使用全站仪进行测量时，必须首先调试好仪器，准确记录数据资料，并做好备份。

3.2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。

3.3如何预防矿山测量工作中常见问题

（1）减少测量误差，提高矿山测量人员的业务素质

为了发现和消除误差，除了采取必要的检测外，测量工作者应具有高度的责任心、相应的技术水平和严肃认真的工作态度。同时，加强对矿山测量人员的业务培训。通过培训，加深技术人员对矿山测量工作的施测关键、技术环节、测量成果获取的掌握和熟悉程度，有助于提高矿区工程测量精度和效率，确保矿区工程质量和施工安全。

（2）检查所带工具是否齐备，有无缺损

井下进行测量工作前,由测量小组的每个人根据测量分工清点各自应带的东西。检查所带工具的完好,是否缺损。同一个测量地点必须用同一个测量记录

本,这样可保证今后使用时能够找到测量的原始记录。 （3）严格按规程作业,及时复测井下各类导线。

现在井下采用的测量方法一般都是重叠测量。即在本次测量中,要对上次测量的结果进行复测。同时,下一次的测量对本次的测量进行复测。若检查角不符合规程要求,应退回上一站进行重测,直到符合规程要求为止。按规程每30~100米测量一次导线。这样,即使出现错误,也可及时发现,减少损失。 （4）建立正确的统一测量方法

1.重视选点工作。2.要正确安置经纬仪。3.统一测角方法。4.统一量尺方法。 （5）建立严格的检查制度

测量工作需要熟练的操作技术,更需要严密检查工作制度,否则就不能保证测量成果的正确。1.导线点及时延长,施测时必须检查水平角和量边,这样就会避免用错道线点。2.主要巷道贯通必须进行各自独立二次的测量工作,如符合预计误差规定,经另一人检查无误时,才能标定中腰线进行施工,但施工中应及时检查,如发现错误及时改正调整。3.所有计算成果,由主测算完后,必须由另一人重新计算一次,双方盖章,方可使用。

(6)加强思想领导,搞好团结,建立分工制度,

加强思想领导,搞好团结,建立分工制度,这是搞好测量工作的关键。测量是一项集体细致的工作,必须搞好团结,测量小组人人有责,紧密配合下进行工作,各司其责,做到分工不分家,是提高工作效率有效的途径。

4如何提高煤矿测量工作的准确性

综合分析煤矿测量工作的各个环节并提出相对应的措施 ，煤矿测量工作的

环节较多，它主要包括测量、记录、计算、绘图以及现场标定，这些环节互相衔接，需要密切配合，如果有一个环节出现错误，就会造成最终成果的错误，因此要提高煤矿测量工作的准确性，必须从上述各个环节进行分析，具体如下: 4.1要提高煤矿测量工作的准确性必须加强外业测量工作

（1）测前必须对仪器工具进行认真检验及校正。《煤矿测量规程》第4条规定：“为了保证测绘成果的质量，对测绘仪器、工具应加强管理，精心使用，定期检验、校正和维修。在进行重要测量工作前，对所使用的仪器、工具亦必须检验和校正。”但是在实际工作中，有的测量人员嫌麻烦，图省事，对所使用的

仪器没能按规定进行定期检验和校正，使仪器在非正常状态下工作，这就难以保证测量结果的质量。在目前光机电一体化的测量仪器如光电测距仪、陀螺经纬仪、全站电子经纬仪以及全站仪在煤矿测量工作中得到推广应用的条件下，对高精度测量仪器的定期检核尤为重要。

（2）对测点要进行认真检查和核对。在矿区，有的三角点、水准点受条件限制，布设在开采沉陷区以内；在煤矿井下，测点受矿山压力的影响，移动的机率较高。作者自己所在单位是主、副、风三井深度均超过1000米的矿井，地压大，顶板条件不好，对点的频繁位移身有体会。因此在矿区进行测量工作时，对受开采影响的控制点，在利用前进行检查测量是十分必要的，在井下更应严格执行《规程》的有关规定，即在延长导线之前，必须对上次新测量的最后一个水平角和边长按相应的测角精度进行检查，如果不符合要求，应继续向后检查，直到符合后，方可由此向前延长导线。但在实际工作中，有的测量人员却忽视了对测量控制点的检查测量，没有严格执行上述规定，有的还从测点表面上看，认为不会发生移动，便盲目使用，这种现象在测量工作失误中占有一定的比例。 4.2要提高煤矿测量工作的准确性必须加强测量内业计算工作

（1）对原始记录要进行认真检查和复算。《煤矿测量规程》第25条规定：“观测工作结束后，应及时整理和检查外业观测手簿中所有计算是否正确，观测成果是否满足各项限差要求，确认观测成果全部满足要求后，方可进行计算。??”。但在实际工作中，有的测量人员图省事，嫌麻烦，对外业手簿不进行全面认真的检核计算，即将手簿中的计算结果抄人计算薄中进行计算，一旦外业计算有误，即造成内业计算结果发生错误。还有的记录薄上对记错或报废的记录没有用清晰醒目的标志划掉，并加以文字说明，致使计算者抄录了错误的记录资料。

（2）要认真地进行复测复算。位在《细则》或补充规定中，对这一点都十分重视，有的单位还规定，绘图人员在根据计算成果进行绘图时，必须以“对算簿”的成果为依据，而且还规定“对算簿”必须经过测量负责人签字才能使用，这就有效地杜绝了根据错误资料进行绘图而使图纸出现错误的问题。在实际工作中，有的测量人员在没有核对“对算”结果是否正确时便匆忙提供资料，或者核对计算结果时只按对最后的结果，而对中间的可利用结果没有认真地逐项核对，这样便不能发现由于笔误而造成的中间结果的错误，一旦使用该错误成果时，就会造成测量工作的失误。

4.3要提高煤矿测量工作的准确性必须要充分重视矿山测量图的基本要求 矿山测量图是指挥生产的重要工具，对矿图的绘制要求是十分严格的，要求矿图在内容上要能全面反映井上下生产建设状况，在绘制精度上应满足《规程》的有关要求，在时间上要及时地反映生产动态，同时还要求图面清晰、美观，但在实际工作中，有些单位对矿图的基本要求没有给予充分的重视，致使在生产中由于矿图问题而影响安全生产。

（1）要求矿图绘制内容齐全，主要按《煤矿测量图例》新规定的内容和要求进行绘图，但在实际工作中，一些矿图的内容不齐全，不能全面反映生产状况，特别还应指出的是有些绘图人员很少下井，不深入了解生产情况，只在图面的美观上下功夫，一些工作检查也往往不注重图纸内容的检查，而注重表面，这些都是影响图纸内容不齐全的原因。

（2）要求矿图绘制的准确性，主要包括矿图绘制的精度要达到相应的要求，同时要求矿图要正确地表示井下巷道、峒室、回采工作面之间的空间几何关系及井上下之间的对应关系。我们建立了碎部测量记录，及时把各个迎头的躲避所、绞车窝、水窝以及车场开宽等特征记录下来，及时上图，这对沿空掘巷非常重要。我集团公司兄弟单位就因为采空区顺槽中的水窝没有标示，造成新的工作面设计时与水窝煤柱太小，在掘进过程中，造成透水事故，虽然没有人员伤亡，但是造成停头停产，经济蒙受损失，影响接续。

（3）要求矿图的填绘要及时，以正确及时地反映采掘工程的动态，在矿区内有小煤窑或者有和本矿矿界相临的矿井开采的情况下，还应及时对小煤窑的采掘情况进行填图，因为小煤窑开采造成的积水或瓦斯积聚对矿井生产的安全威胁极大，特别是在矿区内有的小煤窑开发历史久远，已无法进行测绘，这时便应认真进行调查，防止与矿井采掘发生误透，造成事故，要定期将相临矿井的矿界附近的巷道填绘到图纸上以防越界。

4.4要提高煤矿测量工作的准确性必须加强施工标定时的测量工作 在施工标定过程中，涉及到设计图纸的审查，资料和测点的使用，现场测量、计算和标定，以及检查测量等环节。如果有一个环节出问题，都会造成标定工作出现错误。为了减少和杜绝标定工作失误的发生，应在各个环节中进行技术把关。 （1）认真审查设计图纸，对于几何关系要求严格的设计图，应进行导线设计和计算，检查标定几何要素的正确性，发现问题应与设计部门联系，解决后才能进行标定。

（2）在施工标定前，对标定时所用的起算数据、起算点位应认真核对和检

查，对所使用的起算数据资料，应核对其计算和对算资料的结果是否一致，在现场应对标定工作所用的测点点位进行核对，包括对已知水平角和已知边长进行核对，确认点位没有发生移动时，方可用来进行标定。

（3）对标定工作要认真检查核对，在煤矿测量中，标定工作不外乎根据导线点确定巷道开切、边坡的位置和根据巷道设计方向和坡度标定巷道中腰线，为确保这项工作的正确性，一般均要求进行两次，或一人标定另一人检查；在标定“指向角”时，还要求标定中线方向后，重新测量“指向角”，以核对所标定巷道中线方向的正确性。

5矿山测量技术的创新

从矿山测量的发展来看，应该强调以下3个方面的创新： 5.1理论创新

矿山测量是门交叉学科，其理论涵盖了相关的各门学科，随着相关学科在理论、技术与应用力而的不断发展，必将对矿山测量有所启发，从而可以对矿山测量的理论进行突破，通过理论上的创新来推动矿山测量学科的发展。 5.2技术创新

矿山测量是门技术科学，其应用领域广泛，涉及到矿山生产的各个阶段，应用于矿区生产与管理的各个环节，而且实践中的新问题总在不断产生，并要求有效的解决办法，如何在已有的软硬件的基础上，通过技术的改革和发展，科学、高效地解决出现的问题，就要求进行技术上的创新。 5.3应用创新

矿山测量是一门发展的科学，其应用领域随社会发展、矿山生产的发展而处在动态的变化之中，矿山测量既要巩固传统的应用领域，又要不断开拓新的、有潜力的应用领域，这就要求在其应用领域、应用体系、应用模式上都能进行创新。只有通过不断的创新，矿山测量学才能处在不断的发展与进步之中。

6结语

本文从矿山测量工作的重要性、基本特点、基本任务、基本理论；传统的测量方法在矿山测量中的应用；矿山测量存在的问题、问题发生原因及预防措施；

如何提高煤矿测量工作的准确性；矿山测量技术的创新五个角度阐述了矿山测量在煤矿中的应用。提出要提高煤矿测量工作的准确性,避免工作失误的发生,提供更可靠的测绘成果,为煤矿安全生产作出保障。另外,测量人员必须努力提高业务水平,学习和掌握与煤矿生产密切相关的地质采矿知识,不断总结经验,从已发生的失误和事故事例中吸取教训,以做好煤矿测量工作。

[参考文献]

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[3]郭建林,孙功.论贯通测量技术在矿山安全生产中的作用[J].地矿测绘.2009.(6).P24-25.

[作者简介]

赵志强（1988— ）,男，江苏徐州，徐州师范大学测绘学院，江苏省矿业工程集团有限公司第四工程处，技术员，15895283808。

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