矿山测量学在矿山安全生产中的应用

李传伟

摘要：矿山测量工作能准确绘制矿山建设施工平面图和采掘施工平面图，及时提供井下巷道位置，准确反映井下掘进巷道与矿房、采空区的空间关系及井下巷道与地面建（构）筑物的井上井下对照关系，准确、及时的测量工作能防止因穿透老窑区、岩溶洞和相邻巷道引发的的透水事故和放炮事故。

关键词：矿山测量；安全生产；采掘施工；数字化矿山

矿山测量工作是矿山开发过程中不可缺少的一项基础工作，它贯穿于勘探、设计、建设、生产各个阶段直至矿井报废。矿山测量涉及到地面和井下，不仅要为生产建设服务，而且更重要的作用是为安全生产提供指导性信息。本文着重从当前生产现状和未来发展两方面浅谈矿山测量工作在矿山安全生产中的作用。

一、 矿山测量的任务

自古以来，矿山测量工作被视为矿山建设生产的眼睛，早在春秋时期，《周礼·地宫》已有关于矿山测量指导生产的记载。之所如此，是因为矿山测量能够提供生产必需的测量图纸和各种测量数据。现代矿山企业已经摆脱以前一味开采、不顾浪费的局面，转而形成珍惜资源、努力实现可持续开采和发展的良好形势。矿山企业如何能够持续稳定获得经济效益，在很大程度上取决于生产计划和任务是否组织得当。如果矿山测量不能及时跟进生产实际，不能及时、准确的反映开采空间的变化和开采中遇到各种水文、地质信息，那势必会影响下一步开采的计划，造成盲目乱采和各项管理工作的混乱，进而形成安全隐患。

杜官庄铁矿是一个具有20多年开采历史的矿山，采用房柱式充填采矿法开采，测量工作从+170米水平延伸到+5米水平，分为4个开采水平，该矿的测量工作包括井巷导线测量、一井内贯通测量、碎部测量。在采准与切割阶段，矿山测量工作要完成每个矿房溜矿井、人行天井平面中心，矿房拉底巷方位与坡度的放样等矿房准备工作。如果测量放线不准确，将无法完成矿房准备工作，或者留下安全隐患。回采阶段矿山测量工作是控制好刷帮的宽度、坡度及挑顶高度，使其矿房宽度和高度符合初始设计，保持房间柱完好，为以后矿房充填和房间柱回采创造安全有利条件。

精准的矿山测量工作为矿山安全生产提供可靠地技术保障，井下导线点和高程点的精度直接影响到巷道贯通的质量好坏。主要运输大巷贯通过程中如遇有不良地质条件而需要修改贯通方案的情况下，测量人员要与地质技术人员现场勘察、测量，预测前方危险区域，重新制定贯通方案。测量人员需要在现场将贯通岔点和方位重新放样，精确控制好掘进方位和标高，当两头掘进达到最小安全距离时，测量人员要下达通知单，改为独头掘进，防止放炮事故发生，保障贯通工作安全顺利完成。当矿井周围存在小井和老窑采空区时，测量人员要全面掌握水文地质资料，避免发生越界开采和误穿邻井事故发生。

矿山测量在矿山安全事故预防及应急救援方面发挥着重要作用。透水事故是各类矿山面临的重大隐患之一，预防透水事故，首先要做好矿山安全管理工作，从技术和管理层面采取有效措施。该矿位于汶河沿岸，属于大水矿山，地下水来源主要来源于断层水和岩溶裂隙水。测量工作在该矿水患治理和防水决策过程中起了重要作用，防治地表水方面，测量人员在河岸设立水位测量标杆，在雨季丰水期，定期测量河水水位，发现水位高于预警水位时，及时发出预警信号。矿山安全避险“六大系统”为矿山生产统一调度指挥、提高生产效率、排除事故隐患提供有力保障，该矿“六大系统”的建设过程离不开矿山测量工作，特别是人员定位系统，首先测量人員将井下所有巷道、矿房、设施场所测绘成图，输入计算机，管理人员根据成图结果合理布置定位装置，随着生产系统开拓，不断更新测绘数据，延伸布置“六大系统”，在事故发生时，救援人员能够迅速、准确采取应急措施，提高救援效率。

近年来，非煤矿山安全生产事故时有发生，其中透水、冒顶片帮事故占据事故起数前两位。冒顶片帮事故多发于岩巷和采场，通过观测围岩变形量，判定变形趋势的方法能及时预知并避免

在岩巷掘进时期，通常采用新奥法施工，新奥法施工的要点之一就是在施工的各个阶段，对现场围岩进行量测，提出准确可靠地测量信息，如顶板或底板下沉、两帮的收敛变形等，及时反馈指导施工。该矿+70水平运输大巷在掘进过程中遇一红板岩段，为了测量支护断面变形量，在顶板和底板各设置测量点，每月进行一次水准导线观测。测点变形量有观测终值减去初始值再除以观测时间（月）而得，平均值为简单算术平均值，根据观测结果计算出巷道顶板和底板平均位移量，由此判定围岩稳定或稳定蠕变状态，采取相应支护措施，确保巷道安全。

二、未来发展应用

在信息技术高速发展的今天，矿山测量新技术——数字化矿山正在有计划、有步骤的稳步推进。数字化囊括了3S技术（GIS、GPS、RS）、三维建模与虚拟现实、数字影像、通信及数据库技术。

众所周知，矿山安全隐患存在着分布位置不确定、诱发因素的不确定和灾变时间的不确定等特点，表现为一个复杂的时空变量。在矿山开采过程中，采场、顶底板、地面在不断发生变化，同时地压压力、矿井瓦斯、矿井水等也在随之发生变化。对此类变化，目前是通过现场测量数据，手动计算后再在图纸上表现出来，因此会降低数据的时效性，延误事故预警。而数字矿山技术通过自动实时测量，实现动态数据快速更新、补充，各类数学模型自动分析，判断隐患发展趋势，及时、迅速将变化趋势在可视化终端显现出来。大大提高了矿山安全管理自动化水平。

三维建模与虚拟现实技术实现了地质环境、矿体开采活动的可视化模拟与分析。该技术的成果主要是建立三维实体模型，管理、技术人员可以通过实体模型认识地质体的空间机构和相互关系、设计采挖方案、分析边坡稳定性、模拟分析地下开采引起地面塌陷的影响及程度。

结束语 传统测量工通过施工放样、质量检查、变形监测等活动，为现场安全提供安全保障。新矿山测量技术适应矿山安全形势发展需要，在更高的管理层面上发挥着重要作用，关系到的矿山企业的生存和发展。

参考文献：

[1]高井祥 吴立新 吕亚军. 矿山测量新技术. 中国矿业大学出版社，2007.12 ISBN 978-7-81107-809-1

[2]国家测绘局职业技能鉴定指导中心 . 大地测量 测绘出版社，2009.6 ISBN 978-7-5030-1926-5endprint