矿区井下工程测量技术研究

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摘要：科学技术随着时代的进步不断地发展与创新，也开启了新时代全新的发展前景，同时，我国的井下工程测量技术也获得了长足的进步，从最早的简单的测绘渐渐地不断进化为自动化数字化勘测技术。我们通过利用井下工程测量技术，可以达到对矿质的定位监测的目的，为我国井下勘测领域的发展提供了不可或缺的帮助与支持。但目前为止，我国的井下勘测技术尚不成熟，尽管如此，我国也在逐渐地向新型的测量技术进行转变。言而总之，我们务必竭力发展创新我国科学技术，促进矿下勘测水平的发展，并致力于推广井下测量技术在各个领域发挥作用。基于此，本文首先分析了以往的矿区井下工程测量技术与目前最新的井下测量技术，而后又对未来井下工程测量技术进行瞻望。以此来供相关人士交流参考。

关键词:测量技术；矿区井下；技术分析；前景瞻望

为了能够对地底深层矿产资源进行进一步地开发，更进一步地对地下水资源与物质充分利用，这些都是井下工程勘测的目的所在，矿区井下测量技术众多，其各自工作原理不尽相同，工作中受到的影响因素也往往迥异，一言以蔽之，各种技术方法拥有各自的优势与短板。

一、以往的矿区井下工程测量技术

(一)回声定位测量技术。上世纪20年代科学家发明了回声探测仪。回声探测仪将回声定位系统应用于地质测量技术中，回声探测仪的原理就是利用发送声波同时接收来自井下反射回来的声波，通过对声波返回时间的计算来确定矿井下深度以及各种数据。其优点是测量数据能够即时反馈，而且也可以连续记录传回数据。但同时，这种方法也有一定的缺点，回声定位测量技术只能进行直线的测量，并不能对地形和地貌进行完整地显示，并且如果遇到险峻的地形时，在测量数据无法得到保障的同时，在施工过程中还会存在一系列的安全隐患。(二)以往的井下巷道贯通测量技术。井下巷道贯通测量技术是矿区井下测绘工作中被普遍利用的测绘方法，利用井下巷道贯通测量技术可以保证井下贯通巷道的安全系数，为贯通巷道过程中提供相应的技术支持，避免了井下施工作业发生安全事故。井下巷道贯通技术为矿区的巷道贯通过程中的各种问题提供了解决方案，保障了贯通巷道作业的品质和成效。矿区通常将巷道贯通测量技术应用于矿区井下施工中，将井下巷道贯通测量技术的优势充分发挥，从而提升企业的竞争力。但此技术仍有其美中不足之处，巷道贯通技术的测量误差会导致巷道贯通工作以及之后的测量精准度产生偏差，故将此技术的测量误差进行降低是确保井下工作安全有序地进行的必要需求。通常巷道贯通测量技术的误差源自以下几点：1.贯通测量技术数据的主要误差是来自于投点方向与定向，所以制定科学合理的定点和投点方向是减小误差的必要前提；2.测量得到的数据与已知数据之间的差距，这误差通常与地面测量影响因素有关；3.测量时各测量点之间的距离设定缺乏合理性，过远的距离会导致测量数据与实际数据之间产生一定程度的误差。(三)光学定位。法光学定位法在使用的过程中常常受到各种环境因素的影响，比如通视、地球的曲率等因素，由于受到这些因素的限制，导致此方法在矿井下的测量精度大大降低，但是此方法在普遍情况下操作简单、使用方便。光学定位法与陆地测量的原理如出一辙，都主要是利用测距仪器、经纬仪等测量仪器。

二、最新的矿区井下工程测量技术

(一)单波束测深与多波束侧深测量技术。上世纪九十年代，随着自动化与数字化系统在测量领域的广泛运用，井下测深技术得到了长足的进步。此系统包含了井下测深仪、定位系统、数据收集设备以及各种有关的操作软件，这种测量技术的优点在于其是完全的自动化、数字化的处理方式。此系统首先利用定位系统确认探测位置，再利用探深仪器对地理数据进行勘查，之后将收集到的数据进行系统地整理分析存储，最后操作处理分析软件对数据进行详尽地分析，对存在误差的数据进行统一校对，最后得到精准的测量数据。多束波测深技术是基于单束波测深技术的基础之上，进一步开发出来的一种矿井下探测技术。多束波与单束波相比较，多束波测深技术拥有更高的探测效率，对于矿井下的地形地貌描绘得更加精确，涵盖的面积更加广阔。多束波测深技术可以检查出井下的障碍物，并且准确度较高。此技术是通过检测多束信号往返的角度与时间，并与一系列数据相结合进而计算出更加精确的矿井深度，同时也推进了井下勘测技术的进一步发展。多束波测深技术利用的是数量巨多的波束进行探测，最后通过整合分析所有波束的数据，并进行数据的改正及校对，最后得出更加精准的测量数据。(二)竖井定向测量技术。竖井定向测量技术是将地面坐标系中的平面坐标与方向传递到井下的测量工作，是利用竖井将地面控制网的坐标与高程传递到井下巷道进行的测量，并可以根据竖井的数目分为单井定向和双井定向。其普遍采用联系三角形法，即在井下与地面各建立一个三角形，其两个顶点是在竖井中用挂有重锤的钢丝从地上投影的井下，通过测量两三角形的边长以及各角从而得到井下一个控制点的坐标与一条边的方位角。在应用竖井定向测量技术时，受到井下水分较多、钢丝间距小、矿井较深等因素的影响，导致投点误差较大，影响了测量数据的精度，因此此技术常常与陀螺仪同时使用，既降低了测量误差，又缩短了施工时间、提高了工作效率。(三)陀螺定向技术。陀螺定向技术拥有着测量精度高、受环境因素干扰程度小的优点，因此陀螺定向技术被广泛用于矿区井下测量工程中。在贯通导线较长的井下作业中应用陀螺定向技术仍然具有高精度的优势，产生的测量误差较小，故具有关键的应用意义。以下三个方面是陀螺定向技术在井下工程测量中的实际应用：1.在井筒安装的施工过程中，巷道贯通通常会利用电子陀螺仪进行辅助安装，保障了井筒安装的合理性与安全性；2.检查勘测巷道，利用电子陀螺仪可以测量巷道的方位角，从而对巷道的方位进行调整，有利于提高测量精准度；3.运用于深井作业的定向勘测，因此技术受温度影响较小，故随着矿井加深并不会致使误差增大，从而确保矿井的质量。(四)三维激光技术。三维激光技术是近几年来研发的最新技术，因其在矿区井下工程测量中具有较为全面的特点而被广泛应用，在井下测量中，三维激光技术扩展了数据的测量范畴，并提高了测量精度，从而使井下测量的成效与质量都得以提高。此外，由于这项技术建立在多种新兴科技设备的基础上，因此可以将测量数据进行不同格式的转化，实现测量数据的多样化与系统化，对矿区井下工程的测量质量有着偌大的帮助。

三、对未来矿区井下工程测量技术发展的瞻望

通过对以往矿区井下工程测量技术的简短分析与目前最新的矿区井下工程测量技术的详尽解析，我们可以进一步地对矿井下测量技术的过往发展史进行科学系统的总结描述。为了实现我国井下测量技术的提升以及我国科学技术的进步，应将智能化计算机技术、导航技术等先进科技充分运用于井下测量技术的发展中去，从而促使测量技术的精准度进一步提高，不仅如此，同时还要将井下地形地貌勘测技术的完整性不断地进行完善，不断地提高能源开发工程的工作成效。四、结束语井下勘测技术亟需我们通过努力去做到更加完备，研发出更多的测量手段，不断地改进测量的方法，不断地去提高测量数据的精准度，与此同时保障勘测技术的准确无误性，不断地增设测量技术的操作功能，以此来满足各种各样的勘测需求，从而促使井下勘测技术迈向更高的阶梯。

参考文献：

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作者:傅雅崑 单位:河北金厂峪矿业有限责任公司