[科普中国]-采场测量

简介

矿山测量工作对于促进和保证采矿工业安全、经济、合理和有计划、按比例地高速度发展，是起着很重要作用的。生产矿山测量是矿山测量中最经常、最大景、延时最长的一项测量工作。它包括从矿山建成投产，直至矿山报废过程中全部测量工作内容，它与采矿的设计与生产密切相关。生产矿山，根据开采形式不同，可分为井下与露天开采两种，与之相适应的测量内容也有所不同。现分述如下：

井下生产矿山的主要测量工作：

（1）联系测量。即将地面的平面与高程系统导入井下，使井上、井下建立统一的平面与高程系统；

（2）井下平面与高程控制测量；

（3）巷道施工测量；

（4）采场施工测量；

（5）井下各种矿山测量团的绘制。

露天生产矿山的主要测量工作：

（1）露天矿山的平面与高程控制测量；

（2）露天矿山各种工程测量，如掘构、爆破、道路等；

（3）露天矿山采掘验收测量；

（4）露天矿山各种图的绘制。

露大矿的生产，是在采场范围大、几何形状复杂、作业机械多的复杂环境中进行的。在露天矿生产过程中，要及时了解生产的进展情况、各作业机械的作业情况（作业地点、推进度等）、工作平盘宽度、工作线长度和工作帮坡面角等。另外，露天矿每月和年终还要计算有用矿物质出量和岩石剥离量，并向上级部门报告。为此要进行测量工作，这些测量工作统称为露大矿采剥场验收测量。为了检查计划的执行情况和计算实际采剥比，为了安排和调整生产计划提供科学依据，验收测量必须按旬、半月或月进行。

由于矿山测量研究的对象和任务是对于矿山的井筒、巷道、采场、工作面、台阶、剖面等定位与描述，因此，它与地形测量相比，在测量对象、工作条件以及精度分布等方面就具有不同的特点1。

测量对象方面的不同矿山测量的对象与地形测量的对象在实质上并无区别，因为都是解决点位的问题。但是，地形测量的对象具有一定的相对稳定性，而矿山测量的对象则在时间与空间上是不断变化的，测量工作必然受到时间与空间的限制。因此要求矿山测量工作必须跟随采矿工程的进展而进行。

工作条件方面的不同井下测量的空间是各种巷道与采场，由于巷道狭窄，加之各种管道、车辆乃至行人、风流等都在其中通过或活动。

因此，必然对测量工作产生干扰或阻碍。此外还有照明条件差，通视困难，因此要求在井下测量时，应尽量避开行人、车辆和管道，采用专门的照明设备和特殊的仪器工具，使之适应这样的工作条件。甚至需要暂时停产，否则就无法工作。

露天矿山虽然空间大，但是由于采场中运输紧张、灰尘大，生产台阶高，不仅通视困难而且随着台阶的推移，控制点不断遭到破坏，所以测量方法也要与之相适应2。

测量精度分布方面的不同地面测量，由于空间开阔，可以根据测量工作的原则，进行一次全面布设控制网并进行统一平差。这样，测区各控制点的精度是基本相同的，同一比例尺图的精度分布也是均匀的。而在井下测量，只能随着采掘工程的进展，从无到有，从小到大，逐渐延伸，所以测量精度的分布就不均匀。当然，随着陀螺经纬仪的使用，这种情况将得到改善。

采场作为矿山生产中最重要的场地，也是矿山测量中的重点区域。采场测量的主要内容是：

（1）根据天井在采淮巷道、采场内建立的控制点来标定采场的位置，测量采场的轮廓并填图；

（2）采场矿房、矿柱的测量，统计矿石产量和计算损失贫化等；

（3）根据控制点测定炮孔的位置和方向。

采场随着矿体的埋藏条件和采矿方法不同，其空间形状、位置以及条件各不相同。因此，测绘方法也因其而异。

一般采场人能进入，测绘方法比较简单，而有些采场空后形成巨大的空硐，人员无法进入，这就给测绘工作带来一定困难。

（1）狭窄采场。

当矿床较窄，采用浅孔留矿法开采时，所形成的采中区为狭长形。这时可在两个天井之间铺设经纬仪或罗盘仪导线，用支距法上下、左右测量采场的轮廓，即可绘制出采场的平面图、剖面图以及纵投影图等。

（2）宽大采场。

当采场比较宽大时，可采用极坐标法，用经纬仪、罗盘仪或小平板进行测绘。首先通过天井把导线引入采场，在采场适当位置建立控制点。然后依次测量到采场各轮廊特征点的水平距离和各方向与起始方向间所夹的水平角。由此即可绘制出采场平面图。

为了正确地统计矿石产量、损失量和贫化，对采后形成的巨大采空区（空硐），也需要进行测绘，这就给测绘工作带来了许多困难。诸如安全条件极差，空硐高大、宽阔，形状很不规则等。对此，矿山测量人员作了大量的实验与研究，提出了不少测绘方法。由于各种方法的适用条件和精度要求限制，所以仍有待于进一步研究与实验。

（1）角度交汇法。

首先将导线列入硐口，导线点应选在观测范围广而又安全可靠的地方。在导线点两点各安置—台经纬仪，分别以导线点另外亮点定向。然后，两台仪器依次观测空硐轮廓特征点，测出水平角及竖直角。最后用图解或计算的办法得出各轮廓点的位置，由此即可绘制出空硐平面图。

（2）短基线前方交汇法。

短基线前方交汇法与角度交汇法是相同的，只是由于在空硐边缘往往不易找到较长的基线而采用的一种交汇方法。

（3）超声波法。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离（s），即：s=340t/2。这就是所谓的时间差测距法。

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。

测距的公式表示为：L=C×T，式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差（T为发射到接收时间数值的一半）。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级2。

总结空硐测量方法还有偏心望远镜法、调焦测距法、单张象片摄影法、立体摄影法以及光电测距法等。我们相信，随着科学技术的不断发展和人们实践工作经验的不断积累，对于矿山的测量工作也会不断前进的3。