宋小男

近年來，測繪領(lǐng)域不斷創(chuàng)新和發(fā)展，涌現(xiàn)出很多新技術(shù)，為測量測繪作業(yè)提供支持與保障。從測量實踐的角度分析，綜合運用各類現(xiàn)代化技術(shù)，集成測量技術(shù)的優(yōu)勢，輔助外業(yè)和內(nèi)業(yè)工作的開展，采集礦山建設(shè)和生產(chǎn)等所需要的數(shù)據(jù)信息，能夠起到高效的助力作用，具有推廣應(yīng)用價值。

1 測繪新技術(shù)的特點

目前，行業(yè)前沿積極推廣利用各類現(xiàn)代化技術(shù)手段，輔助井下安全生產(chǎn)作業(yè)的開展。從測量測繪的角度分析，借助現(xiàn)代化技術(shù)手段，實現(xiàn)了測量的智能化與高效化，助力智能礦山實現(xiàn)。采用的井下測量技術(shù)手段，呈現(xiàn)出以下特點：①主動探測。部分金礦已經(jīng)開始構(gòu)建智能化礦山，通過配置硬件服務(wù)器和虛擬化云平臺以及監(jiān)控中心等，推進各項建設(shè)工作的開展。搭建的超融合平臺，綜合水平比較高，具有很大的優(yōu)勢。其中，主動探測和可視化監(jiān)控優(yōu)勢比較突出，能夠結(jié)合井下作業(yè)環(huán)境特點，進行相應(yīng)地探測，獲得數(shù)據(jù)信息，并且實現(xiàn)可視化監(jiān)控，切實提高礦井生產(chǎn)安全管理的水平與效率。②安全測量。隨著5G技術(shù)的應(yīng)用，部分礦山已經(jīng)開始打造“5G+人工智能”遠(yuǎn)程操控?zé)o人機是鑿巖臺車，并且通過了測試，標(biāo)志著可實現(xiàn)5G無人化智能采礦。采用此技術(shù)手段，推進礦山智能化建設(shè)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效化采集和利用，輔助安全生產(chǎn)，提高作業(yè)環(huán)境的安全化水平，助力相關(guān)工作的開展。從測量作業(yè)的角度分析，有了各類智能化手段的支持，可更加安全高效化開展測量，促進測量測繪的創(chuàng)新，全面提高測量作業(yè)的效率。

2 測繪新技術(shù)在金礦井下測量中的應(yīng)用情況

2.1 新型全站儀

我國很多金礦都在積極推廣應(yīng)用新工藝和新設(shè)備，推進智能化礦山的建設(shè)，獲得了不錯的成效，達到了規(guī)?；蜋C械化作業(yè)的效果，全面提高了生產(chǎn)作業(yè)的效率。從井下測量作業(yè)實際分析，很多還采用傳統(tǒng)的測量作業(yè)方法，影響著采集作業(yè)的效率與質(zhì)量。使用新型全站儀裝備，例如徠卡MS60全站掃描儀，能夠達到高標(biāo)準(zhǔn)的測量作業(yè)要求。此類裝備擁有0.5″級別的常規(guī)測角精度，也擁有ATR自動測角精度。從使用的角度分析，此全站儀可以實現(xiàn)1000點/秒的快速掃描，并且掃描精度可以達到0.6mm，被廣泛應(yīng)用在精密測量與監(jiān)測工作中，例如地鐵和隧道工程等。使用MS60全站掃描儀，輔助金礦井下測量作業(yè)的開展，既能夠高效化完成井下放線與其他傳統(tǒng)測量作業(yè)，還支持對采空區(qū)進行快速掃描。以某金礦為例，在礦井下采空區(qū)，使用了MS60全站掃描儀，輔助采空區(qū)條帶的掃描，按照后方交會設(shè)站的方案，帶按照50cm*50cm@20m間隔進行布置，總計掃描2站，用時大約10min，總計采集45905個點，極大程度上提高了井下測量作業(yè)的效率。在數(shù)據(jù)管理方面，使用徠卡Infinity軟件，發(fā)揮其強大的數(shù)據(jù)處理與分析功能，支持全站儀和水準(zhǔn)儀等的數(shù)據(jù)分析，并且能夠?qū)崿F(xiàn)三維點云數(shù)據(jù)的處理與轉(zhuǎn)換。使用的徠卡MS60全站儀，還支持使用SD卡，采集的數(shù)據(jù)信息可直接存儲到卡內(nèi)，并且可直接導(dǎo)入到徠卡Infinity軟件，完成相應(yīng)的操作，例如查看和編輯以及管理等，將不需要的噪點去除。將經(jīng)過去噪處理后的電云數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到3D Reshaper軟件內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)點云的三維瀏覽和去噪以及生成格網(wǎng)等系列操作。利用此軟件能夠生成采空區(qū)條帶斷面，并且能夠?qū)嗝鎸?dǎo)入到CAD進行處理。在井下開采作業(yè)中，采空區(qū)條帶開采作業(yè)完成后需要組織開展回填，達到穩(wěn)定性要求后再繼續(xù)開采相鄰部分的礦山，整個過程難以避免會采到之前回填的回填物，利用3D軟件可計算得到此部分的方量，也就是前后兩次條帶開采相交部分的體積。通過Mutiworx for CAD插件可將點云導(dǎo)入到CAD中，將點云切片繪制采空區(qū)輪廓線。根據(jù)測量作業(yè)實踐總結(jié)，使用的新型全站儀，其具有0.5s測角精度，可保證礦山導(dǎo)線測量和井下放線等工作的精度。若作為掃描儀使用，可以自動化采集井下采空區(qū)的數(shù)據(jù)信息，并且經(jīng)過處理后能夠獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)結(jié)果，極大程度上滿足了金礦井下作業(yè)的需求。

2.2 空中機器人

礦井測量測繪作業(yè)的開展，面臨很多挑戰(zhàn)與風(fēng)險?，F(xiàn)有的研究資料顯示，美國賓夕法尼亞大學(xué)GRASP實驗室的Exyn技術(shù)公司研發(fā)了自動空中機器人系統(tǒng)，采用此無人機輔助金礦測量作業(yè)的開展，能夠替代技術(shù)人員進入人類難以進入的區(qū)域，完成數(shù)據(jù)信息的采集。傳統(tǒng)的金礦測量成本高，且測量環(huán)境惡劣，給人類測量師帶來很多挑戰(zhàn)和威脅。使用無人機技術(shù)手段，利用技術(shù)的實時化采集數(shù)據(jù)信息的優(yōu)勢，同時可以保證數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量，為安全勘探提供技術(shù)支持與保障，并且能夠節(jié)約成本。利用基于LiDAR的制圖技術(shù)，創(chuàng)建金礦場井下運行情況的綜合地圖，通過數(shù)據(jù)信息的對比分析，能夠為勘探作業(yè)的開展提供支持。金礦井下作業(yè)人們面臨很多未知的環(huán)境和挑戰(zhàn)，引入自動飛行機器人，借助其力量完成數(shù)據(jù)信息的采集和地圖繪制，可減輕人工作業(yè)的強度，并且節(jié)省資金，相比傳統(tǒng)測量作業(yè)法還可以保障測量的安全，及時反饋獲得的地圖資料，助力生產(chǎn)作業(yè)的開展。

2.3 激光雷達技術(shù)

礦產(chǎn)領(lǐng)域中激光雷達測繪技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，隨著科學(xué)技術(shù)和礦山行業(yè)細(xì)分，在礦料測量和礦料運輸?shù)确矫嬉脖煌茝V應(yīng)用。將激光雷達用作視覺傳感器和報警系統(tǒng)相互結(jié)合，不僅能夠節(jié)約作業(yè)的成本，還可以保障作業(yè)的安全。一般來說，礦區(qū)內(nèi)的環(huán)境比較復(fù)雜，對傳感器裝置的性能要求很高，體現(xiàn)在高防護等級、抗干擾和串?dāng)_、抗強震動、工作溫度范圍廣、功耗低等方面。從應(yīng)用場景分析主要如下：①礦料開采與礦車安全避障。完成礦料開采作業(yè)后，礦井小車要在對應(yīng)的有軌車道上勻速運往礦外。為了防范運輸環(huán)節(jié)和車輛碰撞或者運輸環(huán)節(jié)遇到障礙物翻車，可裝置長距離激光雷達傳感器，進行快速檢測與分析，控制剎車或者預(yù)警，達到安全提示和控制的目的。②在礦料運輸方面使用激光雷達傳感器能夠進行礦石有無的檢測，并且模擬開關(guān)量輸出。③測繪。激光雷達系統(tǒng)的組成，主要包括激光發(fā)射系統(tǒng)與探測接收系統(tǒng)，實際應(yīng)用中發(fā)射激光遇到目標(biāo)后可以反射并且被探測系統(tǒng)接收，根據(jù)激光往返的時間能夠測量得到目標(biāo)點的距離，完成目標(biāo)區(qū)域的掃描后可以三維成像。隨著激光雷達技術(shù)的發(fā)展，其被廣泛應(yīng)用到很多新領(lǐng)域，例如無人駕駛等，為智能礦山的建設(shè)和發(fā)展提供了技術(shù)支持，滿足井下無人駕駛安全控制的需求，全面提高運行管理的水平。目前，很多礦山都已經(jīng)構(gòu)建了多平臺激光雷達測量系統(tǒng)，為測量作業(yè)的開展提供支持，多用于礦山測量方量計算以及線劃圖繪制。傳統(tǒng)的全站儀法和其他測繪技術(shù)，在遇到復(fù)雜的測繪環(huán)境時難以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。采用多平臺激光雷達測量技術(shù)，不僅掃描速度快，而且是全數(shù)字化，信息量很大，測量結(jié)果的精度很高。

3 測繪新技術(shù)在金礦井下測量中的應(yīng)用策略

3.1 做好技術(shù)應(yīng)用需求的分析

金礦井下測量作業(yè)的開展，涉及到很多內(nèi)容，需要做好技術(shù)應(yīng)用需求，合理配置測量資源。一般來說，采用測繪新技術(shù)，輔助礦區(qū)控制測量，構(gòu)建靜態(tài)GPS控制點，同時結(jié)合礦區(qū)的具體情況，選擇礦體位置和坑洞口位置布置控制點，合理加密處理，減少測量受到的干擾，保障測量結(jié)果的真實性和準(zhǔn)確性。在中長距離巷道貫通測量作業(yè)實踐中，測繪新技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，表現(xiàn)出較高的水平，可在通視條件不好的情況下測量，避免控制點之間相互干擾，保障金礦測量作業(yè)高效化開展。利用全站儀三角高程測量的方法，保證較好的測量狀態(tài)，高質(zhì)量推進井下測量作業(yè)的開展。通常來說，中長距離的支導(dǎo)線不會給測量坐標(biāo)的精準(zhǔn)度帶來不良影響，不過可能會影響金礦測量高程。測量作業(yè)中可利用地球曲率，開展高差修復(fù)。金礦井下測量作業(yè)的環(huán)境和要求不同，可選擇的測量技術(shù)手段也不同，需要結(jié)合礦區(qū)的具體情況進行分析，制定完善的測量技術(shù)方案，優(yōu)選適宜的技術(shù)手段輔助測量作業(yè)的開展，全面提高礦區(qū)測量的質(zhì)量與效率，助力高效安全采礦。每類測量技術(shù)都有自己的優(yōu)缺點，適用范圍都不同，做好技術(shù)對比分析，善于發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢和不足，實現(xiàn)技術(shù)的綜合化利用，保障井下測量作業(yè)的高效化開展和落實。積極推廣利用智能化技術(shù)手段，例如無人機技術(shù)和新型全站儀等，升級改造井下測量系統(tǒng)，達到不斷提高的測量作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，適應(yīng)測量新形勢和新情況，保障技術(shù)應(yīng)用的效果與效益。

3.2 做好技術(shù)應(yīng)用要點的控制

按照金礦井下測量作業(yè)程序開展相關(guān)工作。以礦山巷道貫通測量作業(yè)為例，要嚴(yán)格按照技術(shù)操作流程推進各項工作。首先，做好測量前的準(zhǔn)備工作。對井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線點做好細(xì)致全面的展繪，并且明確中心線做好標(biāo)記。除此之外，還必須要明確開切點和貫通測量方案。若遇到貫通距離很長的井巷，則要做好貫通測量的實際精度估算。根據(jù)金礦井下測量作業(yè)的安排和要求，準(zhǔn)備好所需的儀器設(shè)備和人力資源等，完成事前的測量工作，保障后續(xù)作業(yè)高效化開展和落實，實現(xiàn)測量作業(yè)的目標(biāo)。在前期的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，需圍繞技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和測量安全化兩個方面入手，認(rèn)真落實安全教育和技術(shù)交底，增強測量人員的安全意識和責(zé)任意識，高效化推進金礦井下測量作業(yè)，保障測量工程高質(zhì)量推進和落實。對使用的儀器設(shè)備，也要進行全面精細(xì)化檢查，消除潛在的風(fēng)險與隱患，保障測量的效率與效果。其次，計算貫通幾何參數(shù)。一般來說，金礦井下測量作業(yè)中巷道貫通涉及到很多參數(shù)，例如巷道中心線和傾角位置等，都需要事前確定，保障后續(xù)工作高效化開展。通常需要采用數(shù)字分析和幾何分析的方法，來確定各類幾何元素，為設(shè)計高質(zhì)量的圖紙?zhí)峁┲С?。除此之外，為保障貫通測量作業(yè)高效化完成，需明確測量的時間和地點，可根據(jù)貫通的距離和測量日期等進行綜合分析，獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，助力貫通測量作業(yè)的開展。最后，做好巷道腰線與中線的監(jiān)管。金礦井下測量作業(yè)的開展，需結(jié)合巷道貫通的具體情況，做好巷道的腰線和中線處理。整個作業(yè)期間，都要做好腰線與中線的檢查，并且認(rèn)真做好填圖工作，不斷更新測量結(jié)果，優(yōu)化調(diào)整腰線與中心的位置。按照技術(shù)操作的要求，最后一次貫通定標(biāo)時一定要兩個工作面距離相差＜50m，同時及時上報相關(guān)情況，及時調(diào)整作業(yè)的方案，保障貫通的安全性。

做好測量問題的分析。一般來說，金礦井下測量作業(yè)中貫通測量作業(yè)的方法有三種，包括GPS定位測量法、定量分析法、導(dǎo)線與陀螺測量技術(shù)等。在實際應(yīng)用中需要結(jié)合測量環(huán)境的具體情況，優(yōu)選適宜的方法，做好貫通測量過程的控制，保障陀螺運動的方向和導(dǎo)線的長度達到標(biāo)準(zhǔn)，實施嚴(yán)格控制措施，保證測量作業(yè)的效果與效益，實現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用價值。根據(jù)以往的經(jīng)驗，貫通測量實踐中常見以下失誤：①金礦井下測量作業(yè)時，在測量地面時受到測量點環(huán)境的影響，獲得的數(shù)據(jù)信息可能和實際情況存在誤差。②采用導(dǎo)線與陀螺貫通測量法，極易因為運動方向和導(dǎo)線長度的誤差，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)誤差。③對于井下巷道的豎井投點的貫通測量，則可能會受到投點方向和力度等的影響產(chǎn)生誤差。整個操作期間，必須要嚴(yán)格按照技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和流程操作，保障測量結(jié)果的精準(zhǔn)度，實現(xiàn)測量作業(yè)的質(zhì)量目標(biāo)。

提高測量質(zhì)量的做法。金礦井下測量作業(yè)涉及到的內(nèi)容很多，必須要做好細(xì)節(jié)和要點的控制，保障測量結(jié)果的真實性和準(zhǔn)確性，提高測量作業(yè)的水平。從實踐的角度分析可圍繞以下方面做好控制：①明確測量誤差要求。組織開展金礦井下測量作業(yè)，工作人員必須要明確質(zhì)量要求。根據(jù)測量作業(yè)的項目和內(nèi)容，結(jié)合采用的技術(shù)方法，確定測量的誤差，做好誤差的估算和分析。一方面，要從實際情況出發(fā)優(yōu)選適宜的測量技術(shù)手段，控制好金礦井下測量作業(yè)的成本。另一方面，對可能產(chǎn)生測量誤差的環(huán)節(jié)，做好技術(shù)論證與分析，提出高水平的技術(shù)方案，指導(dǎo)作業(yè)的開展和落實。積極推廣使用新技術(shù)和新設(shè)備，嚴(yán)格把控金礦井下測量作業(yè)的精度，防范施工誤差的產(chǎn)生。②做好操作環(huán)節(jié)的把控。堅持科學(xué)合理布置原則，做好測量地面控制網(wǎng)的布置，保障金礦井下測量作業(yè)的精準(zhǔn)度。從井下測量的實際情況分析，隨著采礦深度的增加難度會增加，自然技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也會不斷擴大，增加了控制的難度，因此需要做好科學(xué)合理布置控制網(wǎng)，保障測量設(shè)備的適宜性和數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用價值。測量作業(yè)期間，結(jié)合測量的任務(wù)，保證測量坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。例如，聯(lián)系立井測量作業(yè)時必須要注意傳遞好方向角。嚴(yán)格按照金礦井下測量作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，借助激光雷達設(shè)備和GPS儀器設(shè)備等，高質(zhì)量完成各項工作，保障金礦井下測量作業(yè)的質(zhì)量。整個過程中都要做好嚴(yán)格監(jiān)控，保證金礦井下測量結(jié)果的真實性和準(zhǔn)確性，高質(zhì)量推進各項工作。合理運用新型技術(shù)手段，挖掘儀器設(shè)備和技術(shù)的優(yōu)勢，助力金礦井下測量作業(yè)的高效化開展，實現(xiàn)測量作業(yè)的目標(biāo)，創(chuàng)造更多的效益與價值。

3.3 做好技術(shù)人員的培訓(xùn)

金礦井下測量作業(yè)實踐中各類新技術(shù)、新設(shè)備以及新方法被廣泛應(yīng)用，促使測量作業(yè)的效率不斷提高，同時測量標(biāo)準(zhǔn)也越來越高，為保障測量作業(yè)高質(zhì)量開展，做好測繪隊伍的建設(shè)，不斷提高測量業(yè)務(wù)素質(zhì)水平，具有重要的意義。邀請行業(yè)技術(shù)人對職工進行多平臺激光雷達測量技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)，結(jié)合測量作業(yè)的項目，對測繪作業(yè)人員進行培訓(xùn)。作為測量技術(shù)人員，要具有積極學(xué)習(xí)新設(shè)備和新技術(shù)的操作方法，適應(yīng)金礦井下測量作業(yè)的新形勢和新要求。從測量作業(yè)的操作實際分析，則要嚴(yán)格按照技術(shù)的規(guī)范和要求，高效化開展各項作業(yè)，保障測繪新技術(shù)的應(yīng)用價值得以實現(xiàn)，全面提高應(yīng)用的水平。企業(yè)方面要加大人員培訓(xùn)的投入力度，在引進新設(shè)備和新技術(shù)的同時，做好人員隊伍的建設(shè)，保障金礦井下測量作業(yè)水平全面提高，實現(xiàn)金礦井下測量作業(yè)的目標(biāo)，助力采礦作業(yè)的高效化開展。

4 結(jié)語

綜上所述，測繪新技術(shù)在金礦井下測量中的應(yīng)用，可提高測繪測量作業(yè)的效率和安全水平，具有推廣應(yīng)用的價值。從礦井測量測繪實踐分析，可采用的技術(shù)手段很多，例如新型全站儀和激光雷達技術(shù)以及無人機等。未來，測繪技術(shù)不斷革新，越來越多的新產(chǎn)品會被研發(fā)和應(yīng)用，能夠為測量作業(yè)的開展提供更多的支持與保障，全面提高測量作業(yè)的水平，創(chuàng)造更多的效益。