本溪市南芬露天矿生产测量技术设计

李楠

摘要：本溪市南芬露天铁矿为解决矿区内矿石运输等基本开采问题，以保证采区的正常接替和提高生产能力，所以进行此项生产管理测量。主要有地面控制测量、针对爆破区测图和排土场测图的数字化成图测量和矿岩界线，境界线等基础放样测量。采用GPS技术提高地面控制网的精度；通过技术创新，保证工程顺利进行，为以后大型矿区提供借鉴经验。

关键词：控制测量，放样，生产测量

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1绪论

1.1选题

1.1.1课题研究的方法和内容

采用GPS技术提高地面控制网的精度、运用高精度的全站仪进行后方交会和三角高程测量，能够及时准确地完成测量工作。

1.2 测区概况

1.2.1 作业区概况

矿区周围有国家二等控制点三个，分别是位于东南角的老横杠(y=4156452.0,x=454617.0)、东北角的南芬东山(y=4156631.0,x=455139.5)和西北角的大背山(y=4156052.5,x=455137.0)，三等高程控制点两个，分别是南芬站前BM1（190.2m）和金家堡子BM2（223.6m）。周围无大面积水域，高压电线等。

2露天矿控制测量

2.1矿区控制测量

2.1.1平面控制测量

布设为四等GPS控制网，利用四等三角点大背山、南芬东山和老横杠作为本次GPS控制网的起算点，同级扩展D级GPS网，共布设G1、G2、G3、G4 4个D级GPS控制点。本次地面D级GPS控制网外业观测采用四台Trimble5700双频GPS接收机，进行精密相对定位观测。根据设计要求，采用3个时段观测，采用边连式的方法进行，最长边为大背山到南芬东山边，长5.73千米，最短边为大背山到G1边，长2.47千米，平均边长约3.93千米。每个观测时段为1小时。该仪器的标称精度为±(5mm+1ppm) mm，观测美国GPS卫星，同时采用L1、L2两种载波频率。

基线条件精度指标

各等级GPS相邻点间弦长精度用下式表示

式中 ： ——GPS基线向量的弦长中误差（mm），亦即等效距离误差；

ａ——GPS接收机标称精度中的固定误差（mm）；

ｂ——GPS接收机标称精度中的比例误差系数（ppm）；

ｄ——GPS网中的相邻点间的距离（km）。

(2)最弱边相对中误差为：

6、D级GPS网点的野外数据采集技术要求（见表2.1）

表2.1 D级GPS网点的野外数据采集技术要求

2.2工程控制测量

2.2.1露天矿平面工作控制测量

加密控制是在D级GPS网控制点基础上利用经严格检验的全站仪TOPCONGTS701（其标称精度为:测角2″，测距2mm+2ppm）布设一级导线。由于山区水准工作困难，在山区布导线时不但测坐标，相应点的高差也应测出，为以后测距三角高程测量服务。误差要求均按规范规定的有关条款执行。本次加密布设两段导线第一条全长4540m，最长边长650m。最短边长270m。第二条导线全长4150m，最长边600m，最短边320m。

表2.5 一级导线的主要技术要求

导线网中结点与高级点间或结点与结点间的长度不应大于附合导线规定长度的0.7倍，相邻边长之比不宜超过1:3；

当附合导线长度短于规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm；

3露天矿采剥场测量

3.1露天矿技术境界测量

露天矿的技术境界通常指露天矿最终境界、滑坡处理境界、干线站场境界、露煤工程境界以及年、季、月的设计计划境界等。

用极坐标法标定露天矿最终技术境界时，通常是根据境界点的设计坐标和选定的工作点的坐标进行的。根据工作点和境界点坐标，反算出已知工作点到每一境界点的坐标方位角和边长。

标定技术境界时的有关要求：

1、标定露天矿最终技术境界时，测站点至最终境界点的距离应用全站仪，标定出的最终技术境界点应埋设永久标石，以便供第一阶段验收测量和矿坑周围地形补测时作为图根点使用。

2、当计划图上没有给出生产进度计划境界线点的坐标数据，而且设计图的比例尺不小于1∶1000时，标定数据可用图解法求得，即用量角器和比例尺量出标定角值和边长，但这一工作必须独立进行两次，取平均值作为标定数据。[5]

3.2爆破工程测量

爆破的效果，与炮孔间距、行距、炮孔口距坡顶线的距离、阶段高度、最小抵抗线大小、超钻值以及炸药质量和装药量等因素有关。这些参数的合理性大都需要经过测量才能确定。因此，爆破工程测量对于提高爆破质量，有着重要的作用。

3.2.1爆破区标高测量

标高测量包括测出爆破阶段的段肩、段脚上有代表性的点的高程，以确定爆破区的平均高度。高程点的密度，根据阶段高度而定，一般情况下，水准点布设成方格网形，点间的距离可为20m。高程测量一般宜用几何水准测量。

3.2.2爆破区测图

当爆破孔打好后，需要对爆破地区进行全面测量，测量工作包括爆破区平面测量、断面测量。其目的是为爆破设计提供依据，有助于分析出现的各种问题。

爆破区平面测量的内容包括：爆破阶段的坡顶线、破底线、炮孔位置、孔间距离、靠近段肩的炮孔中心道坡顶线的距离和爆破时岩石散落范围内的构筑物等。平面测量可采用极坐标法。

横断面测量的内容是测绘通过炮孔中心并垂直于坡顶线的垂直断面。其目的是为了能较准确求出最小抵抗线的数值和正确地计算装药量，以提高爆破效果。

图纸应提供的资料：

1、爆破地区的采剥工程平面图和断面图的复制图。图上应绘出阶段坡顶线、破底线，并注明有代表性点的高程；开采矿层和其他岩层的分界线和有关地质资料。

2、根据穿爆工程需要，在各个阶段平盘上，沿采掘线和运输干线进行纵断面测量，并绘制成综合线路竖直面投影图，以示露天矿工作帮采矿运输系统和各阶段的阶段坡度以及任一区间的阶段段高。[6]

3.2.3炮孔位置测量

炮孔位置测量包括两个方面：一是将设计图上的设计孔位置标定于实地上；二是将实地上已有的孔位置测绘于图上。

3.2.4爆破测量的内业工作

爆破测量的内业工作主要包括：绘制爆破哦区的平面图和通过炮孔的垂直断面图以及确定最小抵抗线、底盘抵抗线和计算爆破量等。

爆破区平面图的比例尺一般为1：500.图上应绘制出爆破阶段的坡顶线和破底线、炮孔的位置和炮孔口及炮孔底的高程、爆破区内的地质素描、爆破岩石散落边界及边界内的构筑物。

3.3开掘沟道测量

在露天矿建设和生产时期，由于剥离、露煤和延深工程的需要，要开挖出、入沟和开段沟。这些沟道的平面位置和坡度是设计好的，在开挖过程中所进行的测量工作称为开掘沟道测量。

开掘沟道测量的主要任务，就是将已设计好的沟道标设于实地，以供施工需要。在沟道测量开始前，应具有沟道平面图、沟道纵断面图和沟道横断面图等图纸资料。依据这些资料可以求出沟道中心线的设计方位角和沟道起始点的坐标、各段的设计高程和沟道设计坡度、沟道的宽度和沟道两帮的坡面角等。

在标定沟道时，可用极坐标法按露天Ⅱ级导线测量要求定出沟道的起点、中心线和肩线。在出入沟道的肩线桩上注明下挖深度，并沿肩线设置部分标杆，以示机械作业方向。

3.4爆破验收测量

为了检查爆破工作的质量和效果，在爆破后还应对爆破区进行一次全面测量，一般称为爆破验收测量。

爆破验收测量，应在爆前的通过炮孔中心的断面线位置上进行。同样按间距20米布设方格网点，测定其标高，通过面积，计算出体积，再乘以比重，即可得出重量。

工作点可设在该平盘上，利用后方交会和三角高程测量，分别求出其坐标和高程，进而对周围进行测量。

当电铲采掘完后，结合采剥验收测量，可确定实际的采剥位置，精确计算爆破区间的采出量，将其和预计的采剥位置和爆破量相比较，可以检验爆破工作的效果。爆破后测量的外业的工作完成后，应绘制爆后的垂直断面图，以反映爆堆坡面的真实形状。

4露天矿排土场测量

4.1排土场测量的主要任务

排土场测量是指在露天矿基建和生产时期对排土场所进行的测量工作。其主要任务为：

1、在露天矿基建和改建时期，为设计排土场提供图纸资料。根据设计确定的排土场高度和面积，计算排土场的接收能力。根据最终境界，计算和划分各类排土场的面积和范围。实地标定排土场境界，埋设永久境界标桩。

2、测绘境界内的地形图，并附必要的计算与说明资料。

3、在露天矿生产过程中，为了及时了解排土场情况，以便有计划地安排各阶段剥离岩土的排弃位置，需要对排土场进行定期测量。测量一般要求在每年的6月末或12月末进行，每次可只测量这一段时间内有变动的阶段和构筑物。

4、对贫矿储存阶段应进行定期的验方测量，计算出储存量并登入专用台账。

5、对排土场杂煤区，除需要进行正常的测量外，当用试验法计算损失率时，还应及时在斜坡和平盘上标定出固定采样小槽或采样点位置，并画在测量图上，作为计算损失煤量和损失率的图纸资料。

6、进行排土场下沉和变形的观测工作。

4.2排土场排弃面积计算和境界标定

1、排土场排弃面积的计算

根据地质勘探和技术设计资料，首先计算出全部露天矿的岩土剥离体积，然后乘以松散系数，换算成松散剥离体积。如果露天矿设有内部排土场，则应根据规定的排土高度和采空区区间，计算内部排土场的接收能力。在全部岩土剥离体积中，减去可在内部排土场排弃的数量，就求得了外部排土场应排弃的岩土体积。再按照已经确定的排土高度，即可求出外部排土场的面积：

S=k*V/h

试中，k为根据排土场地形条件所考虑的系数；V为应在外部排土场排弃的岩土松方体积；h为排土场的设计排土高度。

外部排土场的面积，再加上运输通路和必要的安全距离所增加的面积，即为排土场的总面积。

另外还应将露天矿贫矿松方体积和混杂煤的估算松方体积（内剥离量）所需要占用的排土场面积计算出来，加到外排土场的总面积内。

年度排土面积可根据年度剥离计划产量和设计排弃进度按上述方法计算。但应分别求出每一阶段的排弃面积和年度境界，以便使排土工作能按设计有计划地进行。

2、排土场境界的标定

排土场境界标定的方法和要求如下：

（1）以GPS网、点或一二级加密导线点，作为标定最终境界转折点的控制基础。

（2）按照露天Ⅱ级工作控制的精度要求，对境界转折点进行定位测量，并埋设永久标石。

（3）在境界线上，每隔100m左右埋设一个永久地界标石。临时境界可设临时地界标桩。

（4）转折点标石埋设并稳固后，应按露天Ⅰ级工作控制和Ⅰ级高程测量的精度要求，重新与露天矿基本控制网（点）连测，求出各转折点的坐标和高程，作为排土场的Ⅰ级工作控制。

（5）转折点之间的百米地界标石，可按照露天Ⅱ级工作控制和Ⅱ级高程点高程测量的精度要求，用经纬仪光电测距导线法或其他方法，测出其平面坐标和高程，作为排土场的Ⅱ级工作控制。

（6）年度进度境界，可采用极坐标法标定。

4.3排土场测图

排土场境界内开始排土前的初期地形测量与普通地形测量方法和要求相同。但必须配合实地调查编制必要的统计和说明资料，包括：排土场范围内的各种耕地面积；房屋、树木、坟地数量；输电、通讯线杆的根数；公路、铁路长度等以供有关单位使用。

排土场开始使用后的测量工作与采剥场测量方法相同。但考虑到排土场测量次数少，时间比较集中，因此在加密Ⅱ级工作点时，可根据境界外基本控制点或排土场Ⅰ级控制点，布设小附合导线、或用全站仪测设支导线。在碎部测量时，可采用全站仪采集特征点信息，电子手簿记录，数据输入计算机后进行数据和图形处理；绘图仪输出成图。排土场测图的碎部点，应是所测对象的特征点。排土场测图的主要对象为：排土阶段的坡顶线和坡底线，排土场内运输线路、采样地点、排水设施、地类界与境界以及排土场下沉观测点的位置。

4.4排土场下沉观测

排弃在排土场上的松方岩土，将随着堆置的时间而逐渐压实。结果就使排土场排土平盘发生了下沉和变形，从而将影响排土线和自翻车的作业安全。为了掌握这种下沉和变形的规律性，给排土场生产线路维修提供资料，需要建立排土平盘观测站并进行定期的观测工作。

观测站布置成方格网形，每个排土带一般设3排观察点。然后对格网的所有角点进行平面、水准测量。点的平面位置可用导线测量法测定，点的高程可用几何水准法测定。根据测量成果可求出点的下沉曲线和下沉速度曲线图。

结论

1、认真审核图纸，消除图上数字错误。

2、认真做好测量误差预计，进行方案优化选择。

3、采用先进的技术设备进行测角和量距，做好仪器的检验校正工作。

4、在内业计算中，采用“重叠计算法”两人独立进行对算，检核结果是否一致。

5、选定方案和测量方法时，要同时满足精度和经济合理，不能一味追求高精度增加测量工作量。