测绘新技术在金矿井下测量中的应用研究

宋小男

近年来，测绘领域不断创新和发展，涌现出很多新技术，为测量测绘作业提供支持与保障。从测量实践的角度分析，综合运用各类现代化技术，集成测量技术的优势，辅助外业和内业工作的开展，采集矿山建设和生产等所需要的数据信息，能够起到高效的助力作用，具有推广应用价值。

1 测绘新技术的特点

目前，行业前沿积极推广利用各类现代化技术手段，辅助井下安全生产作业的开展。从测量测绘的角度分析，借助现代化技术手段，实现了测量的智能化与高效化，助力智能矿山实现。采用的井下测量技术手段，呈现出以下特点：①主动探测。部分金矿已经开始构建智能化矿山，通过配置硬件服务器和虚拟化云平台以及监控中心等，推进各项建设工作的开展。搭建的超融合平台，综合水平比较高，具有很大的优势。其中，主动探测和可视化监控优势比较突出，能够结合井下作业环境特点，进行相应地探测，获得数据信息，并且实现可视化监控，切实提高矿井生产安全管理的水平与效率。②安全测量。随着5G技术的应用，部分矿山已经开始打造“5G+人工智能”远程操控无人机是凿岩台车，并且通过了测试，标志着可实现5G无人化智能采矿。采用此技术手段，推进矿山智能化建设，实现数据信息的高效化采集和利用，辅助安全生产，提高作业环境的安全化水平，助力相关工作的开展。从测量作业的角度分析，有了各类智能化手段的支持，可更加安全高效化开展测量，促进测量测绘的创新，全面提高测量作业的效率。

2 测绘新技术在金矿井下测量中的应用情况

2.1 新型全站仪

我国很多金矿都在积极推广应用新工艺和新设备，推进智能化矿山的建设，获得了不错的成效，达到了规模化和机械化作业的效果，全面提高了生产作业的效率。从井下测量作业实际分析，很多还采用传统的测量作业方法，影响着采集作业的效率与质量。使用新型全站仪装备，例如徕卡MS60全站扫描仪，能够达到高标准的测量作业要求。此类装备拥有0.5″级别的常规测角精度，也拥有ATR自动测角精度。从使用的角度分析，此全站仪可以实现1000点/秒的快速扫描，并且扫描精度可以达到0.6mm，被广泛应用在精密测量与监测工作中，例如地铁和隧道工程等。使用MS60全站扫描仪，辅助金矿井下测量作业的开展，既能够高效化完成井下放线与其他传统测量作业，还支持对采空区进行快速扫描。以某金矿为例，在矿井下采空区，使用了MS60全站扫描仪，辅助采空区条带的扫描，按照后方交会设站的方案，带按照50cm*50cm@20m间隔进行布置，总计扫描2站，用时大约10min，总计采集45905个点，极大程度上提高了井下测量作业的效率。在数据管理方面，使用徕卡Infinity软件，发挥其强大的数据处理与分析功能，支持全站仪和水准仪等的数据分析，并且能够实现三维点云数据的处理与转换。使用的徕卡MS60全站仪，还支持使用SD卡，采集的数据信息可直接存储到卡内，并且可直接导入到徕卡Infinity软件，完成相应的操作，例如查看和编辑以及管理等，将不需要的噪点去除。将经过去噪处理后的电云数据，导入到3D Reshaper软件内，能够实现点云的三维浏览和去噪以及生成格网等系列操作。利用此软件能够生成采空区条带断面，并且能够将断面导入到CAD进行处理。在井下开采作业中，采空区条带开采作业完成后需要组织开展回填，达到稳定性要求后再继续开采相邻部分的矿山，整个过程难以避免会采到之前回填的回填物，利用3D软件可计算得到此部分的方量，也就是前后两次条带开采相交部分的体积。通过Mutiworx for CAD插件可将点云导入到CAD中，将点云切片绘制采空区轮廓线。根据测量作业实践总结，使用的新型全站仪，其具有0.5s测角精度，可保证矿山导线测量和井下放线等工作的精度。若作为扫描仪使用，可以自动化采集井下采空区的数据信息，并且经过处理后能够获得高质量的数据结果，极大程度上满足了金矿井下作业的需求。

2.2 空中机器人

矿井测量测绘作业的开展，面临很多挑战与风险。现有的研究资料显示，美国宾夕法尼亚大学GRASP实验室的Exyn技术公司研发了自动空中机器人系统，采用此无人机辅助金矿测量作业的开展，能够替代技术人员进入人类难以进入的区域，完成数据信息的采集。传统的金矿测量成本高，且测量环境恶劣，给人类测量师带来很多挑战和威胁。使用无人机技术手段，利用技术的实时化采集数据信息的优势，同时可以保证数据信息的质量，为安全勘探提供技术支持与保障，并且能够节约成本。利用基于LiDAR的制图技术，创建金矿场井下运行情况的综合地图，通过数据信息的对比分析，能够为勘探作业的开展提供支持。金矿井下作业人们面临很多未知的环境和挑战，引入自动飞行机器人，借助其力量完成数据信息的采集和地图绘制，可减轻人工作业的强度，并且节省资金，相比传统测量作业法还可以保障测量的安全，及时反馈获得的地图资料，助力生产作业的开展。

2.3 激光雷达技术

矿产领域中激光雷达测绘技术的应用较为广泛，随着科学技术和矿山行业细分，在矿料测量和矿料运输等方面也被推广应用。将激光雷达用作视觉传感器和报警系统相互结合，不仅能够节约作业的成本，还可以保障作业的安全。一般来说，矿区内的环境比较复杂，对传感器装置的性能要求很高，体现在高防护等级、抗干扰和串扰、抗强震动、工作温度范围广、功耗低等方面。从应用场景分析主要如下：①矿料开采与矿车安全避障。完成矿料开采作业后，矿井小车要在对应的有轨车道上匀速运往矿外。为了防范运输环节和车辆碰撞或者运输环节遇到障碍物翻车，可装置长距离激光雷达传感器，进行快速检测与分析，控制刹车或者预警，达到安全提示和控制的目的。②在矿料运输方面使用激光雷达传感器能够进行矿石有无的检测，并且模拟开关量输出。③测绘。激光雷达系统的组成，主要包括激光发射系统与探测接收系统，实际应用中发射激光遇到目标后可以反射并且被探测系统接收，根据激光往返的时间能够测量得到目标点的距离，完成目标区域的扫描后可以三维成像。随着激光雷达技术的发展，其被广泛应用到很多新领域，例如无人驾驶等，为智能矿山的建设和发展提供了技术支持，满足井下无人驾驶安全控制的需求，全面提高运行管理的水平。目前，很多矿山都已经构建了多平台激光雷达测量系统，为测量作业的开展提供支持，多用于矿山测量方量计算以及线划图绘制。传统的全站仪法和其他测绘技术，在遇到复杂的测绘环境时难以获得准确的数据信息。采用多平台激光雷达测量技术，不仅扫描速度快，而且是全数字化，信息量很大，测量结果的精度很高。

3 测绘新技术在金矿井下测量中的应用策略

3.1 做好技术应用需求的分析

金矿井下测量作业的开展，涉及到很多内容，需要做好技术应用需求，合理配置测量资源。一般来说，采用测绘新技术，辅助矿区控制测量，构建静态GPS控制点，同时结合矿区的具体情况，选择矿体位置和坑洞口位置布置控制点，合理加密处理，减少测量受到的干扰，保障测量结果的真实性和准确性。在中长距离巷道贯通测量作业实践中，测绘新技术的应用较为广泛，表现出较高的水平，可在通视条件不好的情况下测量，避免控制点之间相互干扰，保障金矿测量作业高效化开展。利用全站仪三角高程测量的方法，保证较好的测量状态，高质量推进井下测量作业的开展。通常来说，中长距离的支导线不会给测量坐标的精准度带来不良影响，不过可能会影响金矿测量高程。测量作业中可利用地球曲率，开展高差修复。金矿井下测量作业的环境和要求不同，可选择的测量技术手段也不同，需要结合矿区的具体情况进行分析，制定完善的测量技术方案，优选适宜的技术手段辅助测量作业的开展，全面提高矿区测量的质量与效率，助力高效安全采矿。每类测量技术都有自己的优缺点，适用范围都不同，做好技术对比分析，善于发挥不同技术的优势和不足，实现技术的综合化利用，保障井下测量作业的高效化开展和落实。积极推广利用智能化技术手段，例如无人机技术和新型全站仪等，升级改造井下测量系统，达到不断提高的测量作业标准要求，适应测量新形势和新情况，保障技术应用的效果与效益。

3.2 做好技术应用要点的控制

按照金矿井下测量作业程序开展相关工作。以矿山巷道贯通测量作业为例，要严格按照技术操作流程推进各项工作。首先，做好测量前的准备工作。对井下经纬仪导线点做好细致全面的展绘，并且明确中心线做好标记。除此之外，还必须要明确开切点和贯通测量方案。若遇到贯通距离很长的井巷，则要做好贯通测量的实际精度估算。根据金矿井下测量作业的安排和要求，准备好所需的仪器设备和人力资源等，完成事前的测量工作，保障后续作业高效化开展和落实，实现测量作业的目标。在前期的准备环节，需围绕技术标准化和测量安全化两个方面入手，认真落实安全教育和技术交底，增强测量人员的安全意识和责任意识，高效化推进金矿井下测量作业，保障测量工程高质量推进和落实。对使用的仪器设备，也要进行全面精细化检查，消除潜在的风险与隐患，保障测量的效率与效果。其次，计算贯通几何参数。一般来说，金矿井下测量作业中巷道贯通涉及到很多参数，例如巷道中心线和倾角位置等，都需要事前确定，保障后续工作高效化开展。通常需要采用数字分析和几何分析的方法，来确定各类几何元素，为设计高质量的图纸提供支持。除此之外，为保障贯通测量作业高效化完成，需明确测量的时间和地点，可根据贯通的距离和测量日期等进行综合分析，获得相应的数据，助力贯通测量作业的开展。最后，做好巷道腰线与中线的监管。金矿井下测量作业的开展，需结合巷道贯通的具体情况，做好巷道的腰线和中线处理。整个作业期间，都要做好腰线与中线的检查，并且认真做好填图工作，不断更新测量结果，优化调整腰线与中心的位置。按照技术操作的要求，最后一次贯通定标时一定要两个工作面距离相差＜50m，同时及时上报相关情况，及时调整作业的方案，保障贯通的安全性。

做好测量问题的分析。一般来说，金矿井下测量作业中贯通测量作业的方法有三种，包括GPS定位测量法、定量分析法、导线与陀螺测量技术等。在实际应用中需要结合测量环境的具体情况，优选适宜的方法，做好贯通测量过程的控制，保障陀螺运动的方向和导线的长度达到标准，实施严格控制措施，保证测量作业的效果与效益，实现技术的应用价值。根据以往的经验，贯通测量实践中常见以下失误：①金矿井下测量作业时，在测量地面时受到测量点环境的影响，获得的数据信息可能和实际情况存在误差。②采用导线与陀螺贯通测量法，极易因为运动方向和导线长度的误差，导致测量数据误差。③对于井下巷道的竖井投点的贯通测量，则可能会受到投点方向和力度等的影响产生误差。整个操作期间，必须要严格按照技术的标准和流程操作，保障测量结果的精准度，实现测量作业的质量目标。

提高测量质量的做法。金矿井下测量作业涉及到的内容很多，必须要做好细节和要点的控制，保障测量结果的真实性和准确性，提高测量作业的水平。从实践的角度分析可围绕以下方面做好控制：①明确测量误差要求。组织开展金矿井下测量作业，工作人员必须要明确质量要求。根据测量作业的项目和内容，结合采用的技术方法，确定测量的误差，做好误差的估算和分析。一方面，要从实际情况出发优选适宜的测量技术手段，控制好金矿井下测量作业的成本。另一方面，对可能产生测量误差的环节，做好技术论证与分析，提出高水平的技术方案，指导作业的开展和落实。积极推广使用新技术和新设备，严格把控金矿井下测量作业的精度，防范施工误差的产生。②做好操作环节的把控。坚持科学合理布置原则，做好测量地面控制网的布置，保障金矿井下测量作业的精准度。从井下测量的实际情况分析，随着采矿深度的增加难度会增加，自然技术标准也会不断扩大，增加了控制的难度，因此需要做好科学合理布置控制网，保障测量设备的适宜性和数据信息的准确性，实现技术的应用价值。测量作业期间，结合测量的任务，保证测量坐标的准确性。例如，联系立井测量作业时必须要注意传递好方向角。严格按照金矿井下测量作业的标准和规范，借助激光雷达设备和GPS仪器设备等，高质量完成各项工作，保障金矿井下测量作业的质量。整个过程中都要做好严格监控，保证金矿井下测量结果的真实性和准确性，高质量推进各项工作。合理运用新型技术手段，挖掘仪器设备和技术的优势，助力金矿井下测量作业的高效化开展，实现测量作业的目标，创造更多的效益与价值。

3.3 做好技术人员的培训

金矿井下测量作业实践中各类新技术、新设备以及新方法被广泛应用，促使测量作业的效率不断提高，同时测量标准也越来越高，为保障测量作业高质量开展，做好测绘队伍的建设，不断提高测量业务素质水平，具有重要的意义。邀请行业技术人对职工进行多平台激光雷达测量技术应用培训，结合测量作业的项目，对测绘作业人员进行培训。作为测量技术人员，要具有积极学习新设备和新技术的操作方法，适应金矿井下测量作业的新形势和新要求。从测量作业的操作实际分析，则要严格按照技术的规范和要求，高效化开展各项作业，保障测绘新技术的应用价值得以实现，全面提高应用的水平。企业方面要加大人员培训的投入力度，在引进新设备和新技术的同时，做好人员队伍的建设，保障金矿井下测量作业水平全面提高，实现金矿井下测量作业的目标，助力采矿作业的高效化开展。

4 结语

综上所述，测绘新技术在金矿井下测量中的应用，可提高测绘测量作业的效率和安全水平，具有推广应用的价值。从矿井测量测绘实践分析，可采用的技术手段很多，例如新型全站仪和激光雷达技术以及无人机等。未来，测绘技术不断革新，越来越多的新产品会被研发和应用，能够为测量作业的开展提供更多的支持与保障，全面提高测量作业的水平，创造更多的效益。