潘寶玉

(山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟南 250002)

0 引言

測繪地理信息工作與地質(zhì)礦產(chǎn)工作關(guān)系緊密，在地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)普查、地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)開采、礦山環(huán)境治理及礦政管理等找礦、采礦、管礦的不同階段，都離不開測繪地理信息工作的支持［1］。過去，地形圖是傳統(tǒng)測繪支持礦產(chǎn)資源開發(fā)最基本的成果形式，現(xiàn)在，信息化測繪已經(jīng)和礦產(chǎn)資源開發(fā)應(yīng)用實現(xiàn)了融合發(fā)展，衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、激光雷達、航空重力測量等信息化測繪技術(shù)已經(jīng)成為地質(zhì)礦產(chǎn)工作的基礎(chǔ)性、保障性技術(shù)手段。它不僅為地質(zhì)勘探和礦山生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)，而且是礦山安全生產(chǎn)的重要保障［2，3］。因此，測繪地理信息在礦山開采中有著重要作用。

1 測繪地理信息在地質(zhì)找礦中的作用

1.1 地質(zhì)找礦不同階段都離不開測繪地理信息工作

區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)普查、地質(zhì)勘探等地質(zhì)找礦工作及其所依據(jù)的地學(xué)理論研究，均不同程度地依賴測繪科技的發(fā)展和具體的測繪成果。對于地質(zhì)找礦，測繪地理信息既是基礎(chǔ)性工作，也是不可或缺的重要組成部分，地質(zhì)找礦工作沒有測繪地理信息工作的先行和保障作用是無法進行的。新中國成立初期，國民經(jīng)濟百廢待興，地質(zhì)找礦與資源開發(fā)工作被國家擺在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略位置。作為地質(zhì)找礦的先行官，地質(zhì)測繪工作也得到國家及地質(zhì)部門的高度重視。20世紀五六十年代，全國約80%的測繪工作者踏遍祖國的山山水水，櫛風沐雨，披星戴月，在地質(zhì)找礦的各條戰(zhàn)線上，積極發(fā)揮“三光榮”精神，為我國地質(zhì)找礦事業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻。

地質(zhì)找礦主要是野外工作，需要利用地形圖導(dǎo)航，尤其是大區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，更離不開地形圖的指引、定位。各種地質(zhì)內(nèi)容的準確標繪、物化探測網(wǎng)布設(shè)、勘探網(wǎng)布測、探礦工程定位等均需要測量工作，它決定著礦體及其它地質(zhì)體規(guī)模和空間位置的準確性，不僅影響著礦產(chǎn)資源儲量的估算，還直接影響到后期礦山開采方法的選擇和采礦工程布置。

為解決資源、環(huán)境、重大工程建設(shè)和地球科學(xué)發(fā)展等重大地質(zhì)問題，近年來，廣大地質(zhì)工作者利用測繪地理信息部門提供的地理底圖，完成了我國青藏高原和大興安嶺空白區(qū)1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，重點成礦區(qū)帶、重要經(jīng)濟區(qū)、重大地質(zhì)問題區(qū)、重大工程建設(shè)區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查等工作，建成了1∶5萬、1∶25萬區(qū)域地質(zhì)圖成果數(shù)據(jù)庫和不同層次的區(qū)域性地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了我國陸域中比例尺地質(zhì)調(diào)查全覆蓋，成礦帶大比例尺地質(zhì)調(diào)查程度顯著提高，為地質(zhì)找礦、重大工程建設(shè)提供了有力支撐。班公湖－怒江成礦帶、岡底斯成礦帶、西昆侖成礦帶、大興安嶺成礦帶等都有重要找礦發(fā)現(xiàn)，其中尼雄特大型富磁鐵礦的鐵儲量達數(shù)億噸［4］。此外，地質(zhì)圖還為礦產(chǎn)資源遠景調(diào)查提供靶區(qū)，從而帶動省區(qū)開展礦產(chǎn)調(diào)查評價工作，并拉動商業(yè)性地質(zhì)找礦工作。

1.2 測繪地理信息成果質(zhì)量對地質(zhì)工作成敗有著重要影響

地質(zhì)找礦工作需要利用地形圖作底圖來標繪或測繪各類地質(zhì)要素，形成區(qū)域地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖、環(huán)境地質(zhì)圖、礦產(chǎn)地質(zhì)圖、地球物理圖、地球化學(xué)圖等圖件。地形圖是地質(zhì)圖的底圖，地形圖的質(zhì)量和各類地質(zhì)要素測繪精度，直接決定著地質(zhì)圖上各類地質(zhì)要素空間展布的真實性，以及據(jù)此總結(jié)的成礦規(guī)律的可靠性。因為地質(zhì)工作者利用所收集的測量數(shù)據(jù)結(jié)合地質(zhì)要素進行3D對比分析，從而推斷礦體的產(chǎn)狀(傾向、傾角、走向等)，幫助地質(zhì)工作者分析礦體的空間形態(tài)，預(yù)測礦體變化，進行資源量估算等，為其后的進一步勘探提供依據(jù)。相反，如果基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)是錯誤的，就不能為地質(zhì)工作提供真實可靠的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，會直接影響地質(zhì)成果的準確性，甚至?xí)?dǎo)致地質(zhì)工作的失敗。

實踐證明，凡是在地質(zhì)找礦工作中重視測繪工作的地區(qū)和單位，所進行的地質(zhì)勘探測量和提交的地質(zhì)報告就能做到準確可靠，反之就會造成很大的失誤或損失浪費。例如，2009～2013年，由中科院地質(zhì)所主導(dǎo)的江西贛州于都—贛縣礦集區(qū)國家深部立體探測與綜合研究項目，測繪工作為項目提供了控制測量、二維地震、AMT、高精度磁測、高精度重力測網(wǎng)布設(shè)、3 000 m科學(xué)鉆探預(yù)導(dǎo)孔測量定位等工作，由于測繪工作做得細致扎實、成果準確，使得設(shè)計符合要求，作業(yè)符合規(guī)范，為地質(zhì)、物探、鉆探作業(yè)提供了詳實可靠的依據(jù)，使這一國家深部探測項目得以順利實施，并為項目取得優(yōu)質(zhì)成果提供了保證。如果在物探異常區(qū)3 000 m鉆探的鉆孔定位出現(xiàn)嚴重偏差，僅此一項將會帶來上千萬元的經(jīng)濟損失，甚至?xí)绊懙巾椖磕芊耥樌瓿伞?/p>

2 測繪地理信息在礦山生產(chǎn)建設(shè)中的作用

測繪地理信息是礦山建設(shè)和生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。礦產(chǎn)資源的開采有許多復(fù)雜的技術(shù)問題需要通過測繪工作來解決，如主巷道的定向、井下巷道貫通、彎道設(shè)置、豎井聯(lián)測、斜硐布設(shè)、井下開拓回采、儲量計算、井上下對照等，都離不開測繪，巷道貫通如果不經(jīng)過精確測量就不能正確開挖，將造成大量巷道作廢，甚至發(fā)生安全事故。在礦產(chǎn)開發(fā)督察工作中，尤其是中小礦山，經(jīng)常見到礦山開拓工程不進行精準測量，只能根據(jù)礦體的大體位置進行掘進，最終偏離礦體，造成浪費的現(xiàn)象。由于礦山測繪工作涉及地面和井下，不但要為礦山生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)，也要為安全生產(chǎn)提供信息。因此，測繪地理信息在礦山生產(chǎn)建設(shè)中有著重要作用。

2.1 為生產(chǎn)計劃提供依據(jù)

礦山測量工作可以及時提供圖紙資料和各種數(shù)據(jù)，是礦山生產(chǎn)的重要依據(jù)。作為測量的礦山對象，在時間上或者空間上都是在不斷地變化著。如果不能及時、準確地將這個變化著的空間以及由此而暴露出來的各種地質(zhì)現(xiàn)象和其他信息加以記錄或繪制成圖，就無法作出下階段的采掘計劃。實踐證明，一旦礦山測量工作有誤，或者提供資料、圖紙不及時，就會立即造成采礦生產(chǎn)的盲目性以及管理工作的混亂，從而給礦山的生產(chǎn)造成不應(yīng)有的損失。所以人們把礦山測量工作比作采礦工程的眼睛是有一定道理的。

2.2 為安全生產(chǎn)提供保障

搞好安全生產(chǎn)工作是礦山企業(yè)最重要的工作之一，它是保證礦山企業(yè)正常運行和實現(xiàn)經(jīng)濟效益目標的基本條件。依法安全辦礦是礦山企業(yè)應(yīng)自覺履行的責任，科學(xué)合理地開礦是礦山企業(yè)確保安全生產(chǎn)的重要前提，一定要避免盲目和無序開采。準確的測量為礦山從事安全生產(chǎn)工作提供了可靠的安全技術(shù)保障，特別是井下導(dǎo)線點的高程精度尤為重要。沒有高精度的導(dǎo)線點，將會給地質(zhì)測量工作帶來較大的誤差，進而會給生產(chǎn)工作帶來不必要的損失。有了精確的數(shù)據(jù)，才能使施工單位合理、有效地控制和解決施工中遇到的復(fù)雜多變的地質(zhì)問題，才能及時正確地安排礦山生產(chǎn)的安全工作。

2.3 為資源利用提供參考

礦山測量工作可以通過對礦石產(chǎn)量、礦產(chǎn)損失以及貧化資料的統(tǒng)計，為研究和指導(dǎo)礦山均衡生產(chǎn)，降低損失，使之充分利用地下資源提出有效措施。特別是通過三維數(shù)字礦山建設(shè)，可合理地指導(dǎo)礦山生產(chǎn)，提高礦山作業(yè)效率，科學(xué)有效地利用礦產(chǎn)資源［5］。

2.4 為工程質(zhì)量提供保證

礦山測量可以通過施工放樣、質(zhì)量檢查和工程驗收等測量手段，保證各種采礦工程按設(shè)計要求進行施工。地下礦山開采所形成的特殊空間，給施工、檢查和驗收工作帶來許多困難。例如，巷道之間的連接，本來是十分簡單的幾何關(guān)系。但是由于互不通視，所以要通過大量的測量工作給予保證。同時，礦山的工程質(zhì)量又與礦山的安全緊密相連。因此，沒有準確的測繪地理信息數(shù)據(jù)，就不能保證礦山工程質(zhì)量;沒有工程質(zhì)量也就沒有礦山的安全。

2.5 為防災(zāi)減災(zāi)提供數(shù)據(jù)

準確詳細的測繪地理信息數(shù)據(jù)是制定礦山安全預(yù)案的重要基礎(chǔ)資料，據(jù)此可規(guī)劃視頻監(jiān)控、人員定位、逃生路線等。一旦發(fā)生安全事故，可據(jù)此迅速組織人員撤離和應(yīng)急救援，最大限度地減少事故造成的損失。例如，2010年3月28日13時40分，中煤集團王家?guī)X煤礦發(fā)生透水事故，153人被困井下。由于救援及時，最終有115人成功獲救，創(chuàng)造了礦難救援史上的一個奇跡。這次成功救援是與黨和政府的高度重視、堅強領(lǐng)導(dǎo)、科學(xué)部署、救援措施得力分不開的，同時參與救援的地質(zhì)測繪人員也功不可沒。因為如果沒有測繪人員及時提供透水巷道位置平面圖與補給鉆孔準確的坐標位置，鉆探施工人員就難以在兩米寬的巷道上準確施工，被困礦工就難以及時得到給養(yǎng)。此次礦難成功施救，充分證明了測繪地理信息工作在礦山生產(chǎn)建設(shè)中的重要性。

3 測繪地理信息在礦山綜合治理中的作用

有些地區(qū)由于礦產(chǎn)資源開采強度的加大，導(dǎo)致開采區(qū)域巖層松散破碎，水循環(huán)系統(tǒng)破壞，溝坡、陡坡等處存在著誘發(fā)滑坡和坍塌等地質(zhì)災(zāi)害的潛在危害;個別區(qū)域由于采空區(qū)猛烈塌陷甚至引發(fā)局部地(礦)震，成為地質(zhì)災(zāi)害的隱患。針對這些情況，測繪地理信息主管部門開展了相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害和礦山環(huán)境監(jiān)測工作。

為配合當?shù)卣_展礦山綜合治理，國家測繪地理信息局在撫順市啟動了地理國情監(jiān)測試點項目，選擇礦山環(huán)境監(jiān)測作為工作內(nèi)容之一，為政府決策提供科學(xué)實時的地理信息數(shù)據(jù)。2014年年初，央視報道了撫順煤礦區(qū)的監(jiān)測成果，引起了廣泛關(guān)注。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示:撫順煤礦區(qū)的西露天礦作為亞洲最大的露天礦，其礦坑南部千臺山南坡形成了一條長約3 100 m的地裂縫，并以每天8～10 cm的速度向北移動。這給在礦區(qū)生活的老百姓帶來了嚴重的困擾?；谶@項監(jiān)測結(jié)果，為從根本上解決撫順的生態(tài)環(huán)境問題，撫順市人民政府明確提出:到2021年，要完成環(huán)境治理與生態(tài)恢復(fù)面積57.8 km2。

近年來，由于采礦活動和地下水過量開采，山東省地面沉降面積已達13 200 km2，魯北沉降區(qū)已與河北滄州市地面沉降連成一片，已造成建筑物地基下沉、房屋開裂、地下管道破損、井管抬升、地裂縫、海(咸)水入侵等一系列地質(zhì)環(huán)境問題［6］。為此。山東省在煤炭、石油等重點采礦區(qū)的濟寧、棗莊、東營等地區(qū)開展了地面沉降監(jiān)測工作，并于2014年12月與北京、天津、河北、河南簽署了《華北平原地面沉降聯(lián)防聯(lián)控工作補充協(xié)議》，標志著華北三省兩市開始聯(lián)防聯(lián)控華北平原地面沉降問題。通過監(jiān)測防控，一方面可掌握監(jiān)測區(qū)域因資源開采造成的地表塌陷范圍和幅度，為礦山環(huán)境恢復(fù)治理和災(zāi)害補償工作提供參考依據(jù);另一方面，掌握該區(qū)域地表沉降現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，可以為監(jiān)測區(qū)域人口聚居區(qū)、交通干線、大型工業(yè)場地等的安全評估和災(zāi)害預(yù)警提供參考依據(jù)，輔助政府科學(xué)決策，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展與社會和諧穩(wěn)定。

4 測繪地理信息在礦政管理中的作用

近年來，隨著測繪地理信息的快速發(fā)展，測繪地理信息技術(shù)在礦政管理中應(yīng)用范圍不斷擴大。隨著全國礦業(yè)權(quán)實地核查、礦產(chǎn)規(guī)劃編制等項工作逐步開展，按照礦產(chǎn)開發(fā)管理、地質(zhì)勘查、地質(zhì)環(huán)境、資源儲量、礦山規(guī)劃等工作需求，基于地理信息系統(tǒng)平臺，以礦業(yè)權(quán)實地核查工作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，建立了以礦業(yè)權(quán)與儲量動態(tài)核查為核心、以實際礦政監(jiān)督管理為基礎(chǔ)、以資源開發(fā)管理為重點的礦政管理體系。礦政管理部門利用空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)礦業(yè)權(quán)實地核查成果入庫、查詢、統(tǒng)計、儲量動態(tài)監(jiān)管、礦政管理等功能，實現(xiàn)一張圖管礦的工作目標。地理信息系統(tǒng)技術(shù)與礦政管理工作的緊密結(jié)合，能夠在規(guī)范日常業(yè)務(wù)管理、提高工作效率的同時，實現(xiàn)礦政管理部門在礦產(chǎn)資源開發(fā)管理中基礎(chǔ)資料的整理、相關(guān)數(shù)據(jù)的疊加分析、行政行為的監(jiān)管等多種功能。

山東省在礦政管理工作中，應(yīng)用測繪地理信息技術(shù)已經(jīng)取得了實效。山東省測繪主管部門按照國土資源部的統(tǒng)一部署，整合礦業(yè)管理與測繪管理兩部門的力量，開展了探礦權(quán)采礦權(quán)實地測量、坐標系轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)匯總、地理信息系統(tǒng)建設(shè)等礦業(yè)權(quán)核查工作。通過實地測量與調(diào)查，確定勘查和開采工程空間分布，獲取礦業(yè)權(quán)人勘查與開采活動的二維或三維坐標，并與登記范圍進行對比，核實礦業(yè)權(quán)人實際活動范圍，解決礦業(yè)權(quán)交叉重疊、超層越界和基本數(shù)據(jù)偏差、錯誤等問題;對難以解決的問題進行分析和歸類，提出處理意見;無爭議的露天采礦權(quán)，按規(guī)定設(shè)樁標界;根據(jù)核查成果，更新礦業(yè)權(quán)登記數(shù)據(jù)庫，建立適應(yīng)礦業(yè)權(quán)監(jiān)督管理的信息支撐系統(tǒng)。通過實施礦業(yè)權(quán)實地核查，全省探礦權(quán)共發(fā)現(xiàn)問題70個，其中范圍不一致的6個，勘查礦種不一致的1個，勘查實際投入不足的26個，界線交叉重疊的37個。采礦權(quán)發(fā)現(xiàn)問題中，礦界漂移的2 172個，井口界外的76個，巷道界外的85個，標高不一致的2 096個，礦界交叉重疊的107個，開采方式不一致的6個，開采礦種不一致的15個。

此外，山東省還開展了科技管礦工作，綜合運用衛(wèi)星定位、地理信息、航天遙感、虛擬現(xiàn)實、井下定位、視頻監(jiān)控、震源定位和網(wǎng)格等技術(shù)，建立礦產(chǎn)資源開發(fā)利用“天上看、地上查、地下控、網(wǎng)上管”的監(jiān)管體系，創(chuàng)新監(jiān)管機制，提升監(jiān)管效能。其主要任務(wù)是對露天開采的重點礦山實行視頻監(jiān)控，對地下礦山推廣應(yīng)用“地下采礦三維動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)”，實現(xiàn)了礦山開采活動的三維化、實時性的遠程監(jiān)控，使礦山超范圍開采和超能力開采等違規(guī)行為得到有效控制，對礦產(chǎn)資源開發(fā)合理、健康、持續(xù)發(fā)展起到了積極作用。

5 結(jié)束語

綜上所述，在地質(zhì)礦產(chǎn)工作的找礦、采礦、管礦的不同階段，都離不開測繪地理信息工作的支持。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的礦山生產(chǎn)與管理正逐漸被信息化技術(shù)所替代。特別是通過數(shù)字礦山、數(shù)字地礦建設(shè)，可為分析、研究各種地質(zhì)信息之間的相互關(guān)系提供有力的技術(shù)支撐，它不僅能夠利用GIS強大的對空間數(shù)據(jù)綜合分析處理的功能，將各種不同來源的地質(zhì)信息進行疊加、對比和綜合，研究它們在解決某種具體地質(zhì)問題中的作用，并從中找出規(guī)律性，而且能夠模擬一定區(qū)域內(nèi)各種地質(zhì)現(xiàn)象隨時間的演繹過程，這對于礦產(chǎn)資源科學(xué)預(yù)測、地質(zhì)災(zāi)害防治以及環(huán)境保護、資源合理開發(fā)利用等都具有非常重要的意義［7－9］。因此，要充分利用新技術(shù)新方法，加快測繪地理信息工作的轉(zhuǎn)型升級，提高測繪地理信息成果的精確度和現(xiàn)勢性，逐步實現(xiàn)地礦工作的網(wǎng)絡(luò)化、實時化和智能化，為地質(zhì)事業(yè)和地礦經(jīng)濟健康快速可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。

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