本溪市南芬露天礦生產測量技術設計

李楠

摘要：本溪市南芬露天鐵礦為解決礦區內礦石運輸等基本開采問題，以保證采區的正常接替和提高生產能力，所以進行此項生產管理測量。主要有地面控制測量、針對爆破區測圖和排土場測圖的數字化成圖測量和礦巖界線，境界線等基礎放樣測量。采用GPS技術提高地面控制網的精度；通過技術創新，保證工程順利進行，為以后大型礦區提供借鑒經驗。

關鍵詞：控制測量，放樣，生產測量

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

1緒論

1.1選題

1.1.1課題研究的方法和內容

采用GPS技術提高地面控制網的精度、運用高精度的全站儀進行后方交會和三角高程測量，能夠及時準確地完成測量工作。

1.2 測區概況

1.2.1 作業區概況

礦區周圍有國家二等控制點三個，分別是位于東南角的老橫杠(y=4156452.0,x=454617.0)、東北角的南芬東山(y=4156631.0,x=455139.5)和西北角的大背山(y=4156052.5,x=455137.0)，三等高程控制點兩個，分別是南芬站前BM1（190.2m）和金家堡子BM2（223.6m）。周圍無大面積水域，高壓電線等。

2露天礦控制測量

2.1礦區控制測量

2.1.1平面控制測量

布設為四等GPS控制網，利用四等三角點大背山、南芬東山和老橫杠作為本次GPS控制網的起算點，同級擴展D級GPS網，共布設G1、G2、G3、G4 4個D級GPS控制點。本次地面D級GPS控制網外業觀測采用四臺Trimble5700雙頻GPS接收機，進行精密相對定位觀測。根據設計要求，采用3個時段觀測，采用邊連式的方法進行，最長邊為大背山到南芬東山邊，長5.73千米，最短邊為大背山到G1邊，長2.47千米，平均邊長約3.93千米。每個觀測時段為1小時。該儀器的標稱精度為±(5mm+1ppm) mm，觀測美國GPS衛星，同時采用L1、L2兩種載波頻率。

基線條件精度指標

各等級GPS相鄰點間弦長精度用下式表示

式中 ： ——GPS基線向量的弦長中誤差（mm），亦即等效距離誤差；

ａ——GPS接收機標稱精度中的固定誤差（mm）；

ｂ——GPS接收機標稱精度中的比例誤差系數（ppm）；

ｄ——GPS網中的相鄰點間的距離（km）。

(2)最弱邊相對中誤差為：

6、D級GPS網點的野外數據采集技術要求（見表2.1）

表2.1 D級GPS網點的野外數據采集技術要求

2.2工程控制測量

2.2.1露天礦平面工作控制測量

加密控制是在D級GPS網控制點基礎上利用經嚴格檢驗的全站儀TOPCONGTS701（其標稱精度為:測角2″，測距2mm+2ppm）布設一級導線。由于山區水準工作困難，在山區布導線時不但測坐標，相應點的高差也應測出，為以后測距三角高程測量服務。誤差要求均按規范規定的有關條款執行。本次加密布設兩段導線第一條全長4540m，最長邊長650m。最短邊長270m。第二條導線全長4150m，最長邊600m，最短邊320m。

表2.5 一級導線的主要技術要求

導線網中結點與高級點間或結點與結點間的長度不應大于附合導線規定長度的0.7倍，相鄰邊長之比不宜超過1:3；

當附合導線長度短于規定長度的1/3時，導線全長的絕對閉合差不應大于13cm；

3露天礦采剝場測量

3.1露天礦技術境界測量

露天礦的技術境界通常指露天礦最終境界、滑坡處理境界、干線站場境界、露煤工程境界以及年、季、月的設計計劃境界等。

用極坐標法標定露天礦最終技術境界時，通常是根據境界點的設計坐標和選定的工作點的坐標進行的。根據工作點和境界點坐標，反算出已知工作點到每一境界點的坐標方位角和邊長。

標定技術境界時的有關要求：

1、標定露天礦最終技術境界時，測站點至最終境界點的距離應用全站儀，標定出的最終技術境界點應埋設永久標石，以便供第一階段驗收測量和礦坑周圍地形補測時作為圖根點使用。

2、當計劃圖上沒有給出生產進度計劃境界線點的坐標數據，而且設計圖的比例尺不小于1∶1000時，標定數據可用圖解法求得，即用量角器和比例尺量出標定角值和邊長，但這一工作必須獨立進行兩次，取平均值作為標定數據。[5]

3.2爆破工程測量

爆破的效果，與炮孔間距、行距、炮孔口距坡頂線的距離、階段高度、最小抵抗線大小、超鉆值以及炸藥質量和裝藥量等因素有關。這些參數的合理性大都需要經過測量才能確定。因此，爆破工程測量對于提高爆破質量，有著重要的作用。

3.2.1爆破區標高測量

標高測量包括測出爆破階段的段肩、段腳上有代表性的點的高程，以確定爆破區的平均高度。高程點的密度，根據階段高度而定，一般情況下，水準點布設成方格網形，點間的距離可為20m。高程測量一般宜用幾何水準測量。

3.2.2爆破區測圖

當爆破孔打好后，需要對爆破地區進行全面測量，測量工作包括爆破區平面測量、斷面測量。其目的是為爆破設計提供依據，有助于分析出現的各種問題。

爆破區平面測量的內容包括：爆破階段的坡頂線、破底線、炮孔位置、孔間距離、靠近段肩的炮孔中心道坡頂線的距離和爆破時巖石散落范圍內的構筑物等。平面測量可采用極坐標法。

橫斷面測量的內容是測繪通過炮孔中心并垂直于坡頂線的垂直斷面。其目的是為了能較準確求出最小抵抗線的數值和正確地計算裝藥量，以提高爆破效果。

圖紙應提供的資料：

1、爆破地區的采剝工程平面圖和斷面圖的復制圖。圖上應繪出階段坡頂線、破底線，并注明有代表性點的高程；開采礦層和其他巖層的分界線和有關地質資料。

2、根據穿爆工程需要，在各個階段平盤上，沿采掘線和運輸干線進行縱斷面測量，并繪制成綜合線路豎直面投影圖，以示露天礦工作幫采礦運輸系統和各階段的階段坡度以及任一區間的階段段高。[6]

3.2.3炮孔位置測量

炮孔位置測量包括兩個方面：一是將設計圖上的設計孔位置標定于實地上；二是將實地上已有的孔位置測繪于圖上。

3.2.4爆破測量的內業工作

爆破測量的內業工作主要包括：繪制爆破哦區的平面圖和通過炮孔的垂直斷面圖以及確定最小抵抗線、底盤抵抗線和計算爆破量等。

爆破區平面圖的比例尺一般為1：500.圖上應繪制出爆破階段的坡頂線和破底線、炮孔的位置和炮孔口及炮孔底的高程、爆破區內的地質素描、爆破巖石散落邊界及邊界內的構筑物。

3.3開掘溝道測量

在露天礦建設和生產時期，由于剝離、露煤和延深工程的需要，要開挖出、入溝和開段溝。這些溝道的平面位置和坡度是設計好的，在開挖過程中所進行的測量工作稱為開掘溝道測量。

開掘溝道測量的主要任務，就是將已設計好的溝道標設于實地，以供施工需要。在溝道測量開始前，應具有溝道平面圖、溝道縱斷面圖和溝道橫斷面圖等圖紙資料。依據這些資料可以求出溝道中心線的設計方位角和溝道起始點的坐標、各段的設計高程和溝道設計坡度、溝道的寬度和溝道兩幫的坡面角等。

在標定溝道時，可用極坐標法按露天Ⅱ級導線測量要求定出溝道的起點、中心線和肩線。在出入溝道的肩線樁上注明下挖深度，并沿肩線設置部分標桿，以示機械作業方向。

3.4爆破驗收測量

為了檢查爆破工作的質量和效果，在爆破后還應對爆破區進行一次全面測量，一般稱為爆破驗收測量。

爆破驗收測量，應在爆前的通過炮孔中心的斷面線位置上進行。同樣按間距20米布設方格網點，測定其標高，通過面積，計算出體積，再乘以比重，即可得出重量。

工作點可設在該平盤上，利用后方交會和三角高程測量，分別求出其坐標和高程，進而對周圍進行測量。

當電鏟采掘完后，結合采剝驗收測量，可確定實際的采剝位置，精確計算爆破區間的采出量，將其和預計的采剝位置和爆破量相比較，可以檢驗爆破工作的效果。爆破后測量的外業的工作完成后，應繪制爆后的垂直斷面圖，以反映爆堆坡面的真實形狀。

4露天礦排土場測量

4.1排土場測量的主要任務

排土場測量是指在露天礦基建和生產時期對排土場所進行的測量工作。其主要任務為：

1、在露天礦基建和改建時期，為設計排土場提供圖紙資料。根據設計確定的排土場高度和面積，計算排土場的接收能力。根據最終境界，計算和劃分各類排土場的面積和范圍。實地標定排土場境界，埋設永久境界標樁。

2、測繪境界內的地形圖，并附必要的計算與說明資料。

3、在露天礦生產過程中，為了及時了解排土場情況，以便有計劃地安排各階段剝離巖土的排棄位置，需要對排土場進行定期測量。測量一般要求在每年的6月末或12月末進行，每次可只測量這一段時間內有變動的階段和構筑物。

4、對貧礦儲存階段應進行定期的驗方測量，計算出儲存量并登入專用臺賬。

5、對排土場雜煤區，除需要進行正常的測量外，當用試驗法計算損失率時，還應及時在斜坡和平盤上標定出固定采樣小槽或采樣點位置，并畫在測量圖上，作為計算損失煤量和損失率的圖紙資料。

6、進行排土場下沉和變形的觀測工作。

4.2排土場排棄面積計算和境界標定

1、排土場排棄面積的計算

根據地質勘探和技術設計資料，首先計算出全部露天礦的巖土剝離體積，然后乘以松散系數，換算成松散剝離體積。如果露天礦設有內部排土場，則應根據規定的排土高度和采空區區間，計算內部排土場的接收能力。在全部巖土剝離體積中，減去可在內部排土場排棄的數量，就求得了外部排土場應排棄的巖土體積。再按照已經確定的排土高度，即可求出外部排土場的面積：

S=k*V/h

試中，k為根據排土場地形條件所考慮的系數；V為應在外部排土場排棄的巖土松方體積；h為排土場的設計排土高度。

外部排土場的面積，再加上運輸通路和必要的安全距離所增加的面積，即為排土場的總面積。

另外還應將露天礦貧礦松方體積和混雜煤的估算松方體積（內剝離量）所需要占用的排土場面積計算出來，加到外排土場的總面積內。

年度排土面積可根據年度剝離計劃產量和設計排棄進度按上述方法計算。但應分別求出每一階段的排棄面積和年度境界，以便使排土工作能按設計有計劃地進行。

2、排土場境界的標定

排土場境界標定的方法和要求如下：

（1）以GPS網、點或一二級加密導線點，作為標定最終境界轉折點的控制基礎。

（2）按照露天Ⅱ級工作控制的精度要求，對境界轉折點進行定位測量，并埋設永久標石。

（3）在境界線上，每隔100m左右埋設一個永久地界標石。臨時境界可設臨時地界標樁。

（4）轉折點標石埋設并穩固后，應按露天Ⅰ級工作控制和Ⅰ級高程測量的精度要求，重新與露天礦基本控制網（點）連測，求出各轉折點的坐標和高程，作為排土場的Ⅰ級工作控制。

（5）轉折點之間的百米地界標石，可按照露天Ⅱ級工作控制和Ⅱ級高程點高程測量的精度要求，用經緯儀光電測距導線法或其他方法，測出其平面坐標和高程，作為排土場的Ⅱ級工作控制。

（6）年度進度境界，可采用極坐標法標定。

4.3排土場測圖

排土場境界內開始排土前的初期地形測量與普通地形測量方法和要求相同。但必須配合實地調查編制必要的統計和說明資料，包括：排土場范圍內的各種耕地面積；房屋、樹木、墳地數量；輸電、通訊線桿的根數；公路、鐵路長度等以供有關單位使用。

排土場開始使用后的測量工作與采剝場測量方法相同。但考慮到排土場測量次數少，時間比較集中，因此在加密Ⅱ級工作點時，可根據境界外基本控制點或排土場Ⅰ級控制點，布設小附合導線、或用全站儀測設支導線。在碎部測量時，可采用全站儀采集特征點信息，電子手簿記錄，數據輸入計算機后進行數據和圖形處理；繪圖儀輸出成圖。排土場測圖的碎部點，應是所測對象的特征點。排土場測圖的主要對象為：排土階段的坡頂線和坡底線，排土場內運輸線路、采樣地點、排水設施、地類界與境界以及排土場下沉觀測點的位置。

4.4排土場下沉觀測

排棄在排土場上的松方巖土，將隨著堆置的時間而逐漸壓實。結果就使排土場排土平盤發生了下沉和變形，從而將影響排土線和自翻車的作業安全。為了掌握這種下沉和變形的規律性，給排土場生產線路維修提供資料，需要建立排土平盤觀測站并進行定期的觀測工作。

觀測站布置成方格網形，每個排土帶一般設3排觀察點。然后對格網的所有角點進行平面、水準測量。點的平面位置可用導線測量法測定，點的高程可用幾何水準法測定。根據測量成果可求出點的下沉曲線和下沉速度曲線圖。

結論

1、認真審核圖紙，消除圖上數字錯誤。

2、認真做好測量誤差預計，進行方案優化選擇。

3、采用先進的技術設備進行測角和量距，做好儀器的檢驗校正工作。

4、在內業計算中，采用“重疊計算法”兩人獨立進行對算，檢核結果是否一致。

5、選定方案和測量方法時，要同時滿足精度和經濟合理，不能一味追求高精度增加測量工作量。