时间：2023-03-13 11:06:38
导语：在矿山测量论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
【关键词】空间信息技术；3S；矿山测量
0 前言
空间信息技术是20世纪80年展起来的，其核心和主体是“3S”技术，即遥感、全球定位系统、地理信息系统，作为一项综合性的技术已构成当代高技术的一个重要组成部分。与传统的对地观测手段相比，它的优势在于能够提供全球或大区域精确定位的高频度宏观影像 ，扩大了人类的视野，加深了对地球及其变化的了解。目前，空间信息技术已在全球与区域通信、导航定位、资源调查、灾害和环境的动态监测、区域和城市规划等领域得到了广泛应用[1]。
近年来，中国空间信息技术发展取得一系列重要进展，其中，遥感信息技术方面，已建立资源卫星数据服务体系，形成一定市场规模，相应遥感数据生产加工市场潜力巨大，相关企业也正在迅速发展与壮大。此外，卫星定位技术方面已得到广泛应用，并形成相当规模的产业群体[2]。矿山测量应用于矿区生产与管理的各个环节，矿山测量技术经过几十年的发展，在理论和技术上基本能够满足矿山开采生产的要求，但信息时代的矿山测量面临的是新的任务和要求，近十几年来空间信息技术在矿山测量界取得了较大进展，其理论研究和实际应用不断发展和完善，这些先进技术已经在一些矿区得到广泛应用，并取得了显著的经济效益。
1 空间信息技术在矿山测量中的应用
以“3S”集成为主导的空间信息技术体系已逐渐成为测绘学或地球信息学（Geoinformatics或Geomatics）新的技术体系和工作模式，其先进性、时效性明显。以空间信息技术为技术支撑，现代测绘仪器、技术正处于快速的发展之中。空间信息技术是矿山测量实现其现代任务的重要的技术支撑和保证，以“3S”技术和其他测量仪器技术的有机结合为基础的矿区资料环境信息系统就是空间信息技术在矿山测量中应用的综合性成果[1]。
1.1 遥感及其在矿山测量中的应用
遥感依据不同的物体的电磁波特性不同来探测地表物体对电磁波的反射和发射，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。遥感包括卫星遥感和航空遥感，航空遥感作为地形图测绘的重要手段已在实践中得到了广泛的应用，卫星遥感用于测图也正在矿究之中并已取得一些意义重大的成果，基于遥感资料建立数字地面模型（DTM）进而应用于测绘工作已获得了较多的应用。
遥感科技正在走向定量化 、自动化与实用化。遥感观测技术向多传感器、多平台、多角度和三高（高分辨率、高光谱、高时相）的方向发展；1m及更高空间分辨率的多光谱遥感数据已商品化；具有几十、上百个光谱段的高光谱遥感正在从航空向航天平台迈进，它能够鉴定矿物岩石的成分及土壤的物化性质；合成孔径雷达图像处理与应用发展喜人；无地面控制遥感影像定位技术，国际上已达到15m甚至更高的精度[3]。
遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间，并积累了丰富的经验。应用遥感资料，可获取矿区实时、动态、综合的信息源，对矿区环境进行监测，为矿区环境保护提供决策支持，在进行找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面也已得到应用。合成孔径雷达干涉（InSAR）测量技术是近年来微波遥感发展的一个重要方向，InSAR 利用雷达信号的相位信息提取地球表面的高精度三维信息，可以测量地面点的高程变化，是目前空间遥感技术中获取高程信息精度最高的一项技术，由于它可以获得全球高精度的（毫米级）、高可靠性的（全天时、全天候）地表变化信息，因此能够有效地监测由自然和人为因素引起的地表形变。
1.2 全球定位系统及其在矿山测量中的应用
全球定位系统（GPS）是20世纪70年代由美国国防部批准，陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。全球定位系统共三部分构成：空间部分、地面控制部分、用户装置部分等。GPS的主要特点是全天候、全球覆盖、三位定速定时高精度、快速省时高效率及应用广泛。未来几年中，GPS和俄国研制的GLONASS两个卫星导航定位系统的技术水平、精度和抗干扰能力将会大幅度提高。有中国参与的欧洲Galileo 卫星导航定位系统 2005年已进入实质建设阶段，将于 2010年前后建成，其精度和性能将大大优于目前的 GPS系统，从而打破美国GPS在全球的垄断局面[2]。
GPS作为一项引起传统测绘观念重大变革的技术，已经成为大地测量的主要技术手段，也是最具潜力的全能型技术，在矿山测量、控制测量、工程测量、环境监测、防灾减灾以及交通运输工具的导航方面发挥着重要的作用。由于GPS不仅具有全天候、高精度和高度灵活性的优点，而且与传统的测量技术相比，无严格的控制测量等级之分，不必考虑测点间通视，不需造标，不存在误差积累，可同时进行三维定位等优点，在外业测量模式、误差来源和数据处理方面是对传统测绘观念的革命性转变。
目前，在矿山测量中，主要应用GPS技术建立区域性或局域性的大地测量GPS控制网，进行矿区地表移动监测等等。其中，定位精度比 DGPS高100倍的GPS-RTK实时载波相位差分技术，以其高精度、全天候、高效率等优势，在大地测量和工程测量中，显示出巨大的潜力和广阔的前景。传统的定位和施工放样，不仅仪器种类繁多，需要人员多，而且精度容易受施工作业现场影响。GPS-RTK 综合了其他测量仪器的功能，提高了作业效率，对于图形的数字化管理和使用也起到了促进作用，利用 GPS-RTK 测量手段可以得到每一个测点的三维坐标，并采用数据、图形和位置等不同的表现形式反映到不同的应用环境中，解决了图形不能统一到国家坐标系中这一问题。GPS-RTK 在矿山测量中的应用，使得代表着当今尖端科学水平的3S技术在矿山测量中成功实现突破[3]。
1.3 地理信息系统及其在矿山测量中的应用
GIS是近20年来发展起来的一门综合应用系统，它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、Internet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析与输出地理图形及其属性数据。这样，就可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户，便于使用。地理信息系统作为对空间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析的计算机技术系统，其发展和应用对测绘科学的发展意义重大，是现代测绘技术的重大技术支撑。GIS正在向地理信息科学或空间信息科学的方向发展，并与计算机技术、信息技术相互借鉴、渗透，将成为一门独特的影响广泛的空间信息科学技术。
地理信息系统在地质、矿产领域的应用可以概括为三个方向：GIS技术建立多源数据找矿模型、矿山地理信息系统（Mine GIS，MGIS）和三维矿山[4]。目前虽然在我国矿山资源勘查、开发和生产管理中已经有多种GIS软件系统发挥了作用，但是由于许多原因如地下矿产资源数据获取不易性、不完整性及矿山地下采掘空间动态性等等，使得这些软件在矿山不完全实用，因此致力于研发适宜矿山特点的矿山地理信息系统是十分必要的，十几年来国内外的科技人员特别是矿业界的科技人员在MGIS的基本理论、技术体系、方法及实用软件开发方面做了大量的工作，取得了可喜的成果；三维矿山是矿山客观实体的一个模型描述， 通过三维矿山的建设，地质、矿业界人士能够更直观、更精确地圈定矿体边界，了解不同矿体分布的三维形态，准确地解译和圈定地下地质体，借以指导矿业开发和深部找矿预测，现在三维矿山已成为地学与信息科学的交叉技术前沿和热点。
2 结语
随着计算机技术、空间信息技术的发展，平面模型在向空间模型转化，数值记录在向数字模型转化 ，测绘科学也正逐步发展为内涵更为丰富的地球空间信息学，以“3S”集成技术为主导的空间信息技术虽然还在起步阶段，但其对于矿山测量的发展所起到的促进作用是不可估量的，在空间信息技术技术的推动下，矿山测量学正在演绎着深刻的变革，朝着“矿山空间信息学”的方向前进。
【参考文献】
[1]3snews中国地理空间产业门户网站[OL].http：///.
[2]郭达志.论“矿山空间信息学”：矿山测量的现展[J].测绘工程，2006，15（3）.
中图分类号： P228.4 文献标识码： A 文章编号：
一、概述GPS全球定位系统
GPS全球定位系统在最近的几年得到了迅速推广，这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。我们先了解一下GPS系统的组成，工作原理以及在矿上测量领域的应用特点。GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，除此之外，测量用户当然还应有卫星接收设备。GPS地面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。 GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，其作用是接收GPS卫星发出的信号，利用信
号进行导航定位等。在测量领域，随着现代的科学技术的发展，体积小、重量轻便于携带的GPS定位装置和高精度的技术指标为矿山工程测量带来了极大的方便。
二、GPS系统在实际测量工作中的应用
（一）准备工作
收集测区的相关资料，包括测区地形图，现有控制点等级、资料，充分了解测区的交通、通讯、气象等情况。
结合矿区需要和实地情况，以及GPS网布设规范，埋石点位满足一下要求：
①点位周围视野开阔，视场内障碍物的高度角要符合相关规定；
②远离大功率发射源，远离高压线，避免干扰卫星接受效果；
③附近不应有强烈干扰卫星信号的物体，并尽量避开大面积水域；
④交通便利，有利于其他测量手段的展开和联测；
（二）矿山测量GPS网的建立
建立矿山GPS网的目的，主要是建立高精度施工控制网，以便利用这些网点的坐标直接得到并能达到施工所需要的精度要求。在处理GPS网各种数据过程中，首先在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差，保证了GPS差分的相对定位高精度。而且，在各种坐标转换中，没有涉及到由WGS-84坐标转换为我国参心坐标系的问题，因此不会受到转换参数求定误差的影响。另外该网也没有与国家平面控制网联测，所以，也不会受到地面控制网测量误差的影响，仍然保持原来的GPS差分相对定位的高精度。因此。用这种方法所建立的独立坐标系工程平面控制网，经过一系列的数据处理和坐标转换，是能达到贯通测量和各种施工测量精度要求的。
（三）外业测量
依据国家测绘局1992年颁发的《全球定位系统GPS测量规范》作业。根据矿山GPS网精度要求高、点距短和交通便利等特点，我们将网的各时段采用边联式进行连结，并按照卫星可见情况预报表制定每天最佳观测时间，每个三角形按2个时段进行观测，时段内队每颗卫星连续跟踪时间不得小于5min，观测值采样间隔为15秒，观测时段长确保60min，每站组成的几何图形（PDOP）值为3-5左右，远小于10的规定。
1、外业观测按照设计图逐点逐边循序推进。
2、GPS网主要技术指标
R(平均重复设站率)=3.0，大于规范所规定的2的指标。
平均可靠性指数：K=0.5.
（四）数据处理
外业观测结束后将GPS 中的数据传入计算机中,采用南方公司的软件(包括采集器与计算机通讯软件、基线向量处理软件、网平差及坐标转换软件),及时进行数据处理和质量分析。过程可分为基线解算与检核、GPS 控制网平差计算两个步骤。
（五）高程问题
为了验证GPS测定的高程精度，在测区布设由国家Ⅱ等水准点为起算点的环形水准路线，采用Ⅲ等水准精度进行观测，其中两个水准点与GPS点近井点相重合。其目的是将GPS测得的大地高转换至施工所需要的正常高。转换公式：N=h=H0。
如果知道某点的大地高h和高程异常值N，则可求出正常高H0，因此，们采用了曲面拟合的方法。根据已知点的异常值N和平面坐标(X,Y),用计算的方法拟合出测区的似大地水准面，再用内插求出GPS个点的异常值，以求出各点的正常高。
（六）贯通精度
贯通误差主要是横向误差，而这种误差主要来自近井点横向误差和峒内施工定向边的误差。因此，近井点、定向点和迎头方向，应尽量在一条直线上。近井点与定向点的距离应根据现场情况尽量远一些，可避免横向误差的产生。尤其是峒内曲线部分，由于后视距离短，产生横向误差的可能更大。因此，仪器对中应特别谨慎。
三、总结
GPS测量使我们解决了使用传统测量方法在各个控制点互不通视的条件下无法解决的问题， RTK测量可以用于工程的控制测量是非常有效的新技术。
GPS作业有着极高的精度. 它的作业不受距离限制,非常适合国家大地点破坏严重区、地形条件困难地区、局部重点工程地区等.
GPS测量可以大大提高工作及成果质量. 它不受人为因素的影响. 整个作业过程由徽电子技术、计算机技术控制,自动记录、自动数据预处理、自动平差计算.
RTK技术将彻底改变矿山测量模式。 RTK能实时地得出所在位置的空间三维坐标，它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。
GPS测量可以极大地降低劳动作业强度,减少野外砍伐工作量,提高作业效率. 一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上.
GPS高精度测量同高精度的平面测量一样,是GPS测量应用的重要领域. 特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下,往往由于这些地区地形条件的限制,实施常规的几何水准测量有困难, GPS高程测量无凝是一种有效的手段.
参考文献：
1、武汉测绘科技大学《测量学》编写组编著 测绘出版社 1994.8
2、李天河.矿山测量，北京煤炭工业出版社 2004.12
3、景维立，孙仁锋. GPS网络RTK技术及其应用[J]. 四川测绘，2005,28
[关键词]测绘技术 工程测量 应用
中图分类号：P271 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0391-01
引言：随着社会经济与科学技术的迅速发展，工程建设项目的规模也变得日益庞大，再加上工程测绘大多需要在艰苦的野外环境下进行，传统的测绘由于需要操作人员长驻守在测绘地点以保证测绘的准确性，已经无法满足工程测量的需要，而现代测绘技术的出现对于解决传统工程测量的难题有重要的意义，开始在工程测量中得到广泛的应用。
一、工程测量
所谓在工程测量，是指工程建设在规划设计、经营管理、施工等阶段所进行的测量工作。工程测量在工程建设各个阶段的主要任务不同：在规划设计阶段，要提供可靠完整的地形资料；在施工阶段，要按规定精度进行定线放样；在经营管理阶段，要进行建筑物的变形观测以判断它们的稳定性，保证工程质量和安全使用，同时也验证设计理论和施工方法的正确性。
二、现代测绘技术概况
所谓的测绘，是以计算机技术、信息科学、空间科学、光电技术、网络通讯技术为基础，以GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）、RS（遥感）为技术核心，将地面已有的特征点和界线通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，在工程建设的规划设计中有重要的作用。
（一）全球定位系统（GPS）
全球定位系统（GPS）是上世纪70年代由美国开始研制，在1994年全面建成，它利用导航卫星进行测时和测距，是新一代卫星导航与定位系统，可以在海、陆、空进行全方位实时定位与三维导航。伴随着全球定位系统的不断改进、软硬件的日益完善，GPS的应用领域正在不断的拓展，目前，各种类型的GPS接收机体积越来越小，重量也越来越轻，更便于野外观测，具有使用简单、测量时间短等优点，引起了传统测绘观念重大变革，目前已成为大地测量的主要技术手段，也是最具潜力全能型技术。
（二）遥感（RS）
遥感技术包括航空遥感和卫星遥感，航空遥感主要用于地形图测绘，已在实践中得到了广泛的应用，卫星遥感则主要用在测图上，并且目前仍在研究之中但也已经取得了一些重大的成果，特别是基于遥感资料建立数字地面模型方面获得了较多的应用。1972年第一颗地球资源卫星发射，从那以后，法国、美国、日本、俄罗斯、中国、印度等国家都相继发射了对地观测卫星。当前遥感获取技术已从低分辨率发展到高分辨率甚至超高分辨率；从可见光发展到红外、微波；从单波段发展到多波段、多角度、多极化；从空间维扩展到了时空维。遥感技术在测量中主要是通过波谱产生的响应不同的来识别不同的物体，是利用集合形态的物体的位置指标和物力性质等来进行分析，进而实现对物体形态的测绘。
（三）地理信息技术（GIS）
作为多个学科、多种技术交叉融合的产物，地理信息技术起源于20世纪60年代美国和加拿大的学者在土地和交通方面的地理信息研究，从诞生至今仅仅只有40多年的历史，但作为对空间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析的计算机技术系统，其应用和发展对测绘科学有重要的发展作用和意义，已成为现代测绘技术的重大技术支撑。GSI技术在工程测量上的作用主要提使供空间形态的数据检测，对于目标工程地地形状态等方面的测量有着显著的效果。
（四）数字摄影技术
数字摄影是将通过高精度摄像机与测量仪对观测目标进行摄影，并能够将影像实时发送至操作终端的技术。数字摄影的起源可以追溯到上世纪60年代末，当时贝尔实验室为了研究存储计算机数据，却意外使“电荷对联设备”（CCD）的微电子元件诞生了。但是，真正用CCD来记录静态影像的数码相机则是20世纪80年代的日本索尼公司的不用感光胶片的电子静态照相机――MAWEICA，它采用电子磁性记录的方式记录影像，一般被认为是今天数码相机的雏形；世界真正意义上的第一台数码相机是由柯达公司于1991年研制的。随着科技的发展，数字摄影技术能够在不与测量目标相接触的情况下对目标进行检测，并得出其三维数据。三维数据通过软件能够转化为目标物体的形象，进而生成物体表面模型。从而促使数字摄影技术进入到飞速发展的阶段。
三、测绘技术在现代工程测量中的应用
测绘技术在工程测量中主要是用于研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法，进而为工程建设提供准确的大比例尺地图和测量数据，保证工程选址的合理性，同时也在工程运营阶段对工程进行沉降监测和形变观测以保证工程运行正常。
（一）测量技术在矿山测量中的应用
在矿山测量中，遥感技术已经有较长的使用时间，同时也积累了丰富的经验。首先应用遥感资料，能获取矿区实时、动态、综合的信息源，实现对矿区环境的监测，从而为矿区的环境保护提供决策支持；其次，遥感资料可以用于找矿、进行矿区地质条件和煤层顶底板研究，以上这些表明遥感技术对于矿山测量任务的完成具有重要意义。在GPS技术方面，主要利用其对矿区进行矿区控制网建立或复测、改造、地表移动监测、水文观测孔高程监测等，在矿山测量工作的地面部分GPS技术已成为一项重要支撑技术。
（二）测量技术在水利工程中的应用
遥在水利工程测量上，遥感技术能够实时地对湖泊后和大江大河的水位进行监测，从而确定洪水灾害面积。RS和GIS结合在一起使用能够多洪水淹没范围和干旱灾情范围进行及早的预报，从而为防灾、抗灾提供准确的信息，减轻水旱灾害的危害。而在水利枢纽工程竣工后，需要对水库大坝、大型桥梁等进行连持续细致精密的监测，这时现代测绘技术就可以应用其中，成为实时的安全运行监控手段。此外，将数字测图技术或全数字摄影测量建立的数字地面模型和GIS的分析决策功能相结合，可以更加便捷、迅速地进行水库大坝选址、库容计算、引水渠修建、受益范围等作，为合理利用和开发水资源提供科学的依据。
（三）测量技术在地籍测量中的应用
当前，在经济迅速发展和城镇化不断推进的背景下，全国各地的城镇地籍测量工作已经全面展开，而小城镇建设速度的加快，使得各地对地籍图的需求量也在快速增加，测量地籍的主要是为了建立全国土地管理信息系统，从而对城镇土地的面积、属性、经济价值等有比较清晰的认识，更好的开展城市建设工作。同传统的测绘技术相比，数字化测绘技术具有明显的优越性，体现在技术含量更高、测绘产品更多样化、应用范围更广泛、维护更方便、使用更便捷等，因此随着高新测绘技术的较快发展，数字化测绘技术也得到了广泛的应用。
四、结语
从上述分析可以看出，测绘技术在现代工程测量具有举重轻重的地位，而随着现代测绘技术朝着自动化、实时化、数字化的发展，其在工程测量中会发挥着越来越重要的作用，因此我们的测绘工作者必须与时俱进，不断学习新方法、新理论、新知识，更新观念，提高创新意识和能以，使得测绘技术在工程测量中得到更加广泛的运用，提高工程测量的效率与质量。
参考文献
[1]吴洪平，麦俊义. 测绘技术在现代工程测量中的应用[J].科技与企业. 2012.
[2]李明. 浅谈现代测绘技术在工程测量中的应用与改进措施[J].中国西部科技.201O.
[3]魏卫红. 现代测绘技术的发展及应用[J].233网校论文中心.2010
【关键词】竖井；斜井；定向；测量精度；贯通
中图分类号：O4-34文献标识码： A
一、前言
杜达铅锌矿位于巴基斯坦俾路支省南部拉斯贝拉(Lasbela)地区的坎拉杰(Kanraj)山谷中，地理位置：东径66°50′，北纬26°05′。杜达铅锌矿为新建矿区，平均海拔约550m，向南逐渐降低与印度河平原相连。矿山采用“混合竖井+箕斗斜井”联合开拓方式，分为上部和下部两个相对独立的采区，上部采区以箕斗斜井为主提升斜井，下部采区以混合竖井为主提升井。
杜达铅锌矿混合竖井井筒在623m标高开始施工下掘，井筒施工到-40m段时，发生大量涌水造成竖井井筒无法下掘。为不影响施工进度，公司决定在混合竖井100M中段施工一条联巷与提升斜井100M中段运输道贯通，贯通后竖井井筒中的涌水通过管路经联巷、提升斜井临时水仓排至地表，以此解决井下涌水问题。
二、杜达矿区混合竖井与提升斜井概况
混合竖井与提升斜井联巷距离485m，混合竖井与提升斜井地表水平距离1260m，整个导线点闭合环全长2988m。
混合竖井：井筒净直径5.5m，支护厚400mm，设计深度1022米，井筒中心设计坐标：X：10392.264Y：4711.223Z：623.5m。
提升斜井：井口标高552.7m，井筒断面2.8m×2.8m，斜井坡度为-30°，井筒斜长度920m。
三、方案选择
1、斜井投影改正：
提升斜井+100M中段马头门导线延伸测量控制点D111 坐标X：10343.531Y：4987.899Z：105.652m ；后视点D109坐标 X：10172.603 Y：4976.941 Z：204.094m。测量导线点进行投影边长改正D公式：
D= D1+D1×
R为地球曲率半径3671×103m；D为倾斜投影改正后的水平距离；D1为倾斜后的水平距离；H为高程平均值。
测量导线点经投影改正后精度能满足要求，进行三次测量导线点复测，测量结果达到《规范》要求。以指导提升斜井+100M中段运输道施工与混合竖井+100M中段联巷贯通
2、竖井定向精度：
定向测量的最终目的就是要提高定向精度，增大精度储备，因而提高钢丝投点精度是关键。方案选择主要考虑以下因素：
（一）合理布设垂线，保证联系三角形最有利；
（二）井筒中风、水对投点精度影响；
（三）定向边满足规定要求；
（四）作业时间不应过长。
采用增加连接点异侧布点联系测量方法，可解决诸多因素对定向精度影响。
增加连接点，一井定向采用独立定向两次，在保证有利三角形情况下，增加连接点个数，改变延伸三角形，达到独立定向两次，并且要求两次观测者不同。异侧布点，为有效提高定向精度，各中段定向边边长要求20 m以上，但竖井在施工拉分段时，不具备定向条件，同时所采用设备精度有限，一般掌子头距离井筒较近，此时，在井筒同侧布设连接点和定向点，起始边精度受到影响，为解决这个矛盾，在布点时，连接点与定向点分别布设到井筒两侧，即异侧布点有效增大起始边边长。
四、竖井测量方案
1、选择一井定向对混合竖井100M中段马头门和车场联系测量，施测示意图如图一所示。
2、混合井竖井定向联系测量起算依据及方法
混合井井口标高为623.5m，井底标高为100.045m，井筒中心设计坐标：X：10392.264Y：4711.223Z：623.5m ；井筒设计净直径为Φ＝5.5m，井筒深度523.455m。依据矿区控制点05、07、09点对混合井设好的近井点c二次测量。实测精度满足规范后，对其进行平差计算。计算07—09的方位角为起始数据依据。是混合竖井定向联系测量的主要起始数据依据。按照规程竖井定向联系测量采用三角形连接法井上井下连接三角形图形应满足以下要求：
（一）a.b两垂线间距尽量大（井筒直径5.5米）。
（二）CD, C′D′边一般要大于20米，最低不应小于15米。
（三）三角形连接角γ和γ′的角度不应大于2°这是最有利的三角形（如图二）。
（四）点C与C′应适当地靠近最近的垂线，使a/c及b′/c的值一般不应超过1.5，c与c′边的误差不应超过4mm。
五、混合井竖井定向联系测量的精度评定
一井定向测量的工作环节多，测量精度要求高。同时又要尽量短时间占用井筒时间。根据冶金矿山规程要求，一井定向的方位角允许误差不应超过±2′。一次定向允许误差是,允许误差采用误差的两倍，则一井定向的中误差为：
此次定向的井筒深度523.455m，超过冶金矿山规程的竖井定向规定，因此此次定向的难度大，精度要求高。另外还要克服高温度、大水流的影响。此次定向的三角形连接角γ和γ′的角度是0°31′32″和0°53′04″都小于2°。井上井下连接三角形的三角形闭合差0.4″都大大满足冶金矿山《规程》要求。a、b两钢丝线间距，井下与地面差值为：5007mm-5003mm=4mm≤4毫米。井上连接误差m投点误差，H为井深524.16m，马头门高度h为5m，钢丝直径为d=2毫米，重锤的质量为80kg。
1、投线误差与投向误差
2、计算角误差与对中误差
3、连接角中误差与定向总误差
此次混合井竖井联系测量一井定向总误差在37.3″符合与规程规定的精度要求。混合井竖井定向联系测量完全达到《规程》要求。完全满足生产需要。
六、定向测量过程中的具体要求
1、测角要求
采用苏光DJ2经纬仪和徕卡TC402全站仪，全圆方向观测法。仪器设站对中3次，每次对中应将照准部位置变换120°，测角中误差限差6″，半测回归零差限差12″，每次对中两测回，各测回互差限差12″，独立对中测回间互差60″。
2、量边要求
用经过比长检定的钢尺进行，施以比长检定时的标准拉力，记录测量时的温度，应用钢尺的不同起点丈量6次，每次读数读至0.5mm，同一边各次观测值丈量所得的边长互差不得大于2mm。
3、导高要求
各中段高程要求一次测定，避免二次定向时重新导高，竖井导高每尺段独立进行5次，互差应小于3mm。
4、中段高差测量要求
仪器高和觇标高应量取2次，其中仪器高应在测量前和测量后各量一次，量高互差应小于3mm。经纬仪导线三角高程要求进行往返测量，往返高差不符值要求小于±6+0.03Lmm，L为测边长度，单位为m。
5、现场记录与计算
现场记录者必须具备基本的记录和计算知识，并熟记以上要求的测量限差，及时指出测量值是否超限，以便及时检测。测量结束，不可即刻收仪器和收测线，必须由其他人进行核查，没有问题后才能收仪器撤离工作面。
6、通讯
由于通讯系统未形成，在定向测量过程中，定向水平之间的联系采用对讲机通话。对讲机使用前和使用后应及时充足电，以免影响使用。在使用时，对讲机必须用塑料布包裹等方法进行防水处理。
7、个人防护
在测量时必须观察工作范围内的安全情况，处理完不安全的因素后才能进行。在竖井中进行测线照明、量边等工作时，必须系好安全带。由于是立体交叉同时作业，上下中段定向人员必须保持紧密联系，特别是上中段的作业人员，更要提高安全警惕性，在确保自己安全的同时，严防周围物体和随身物品坠落，以免对他人造成伤害。
七、结束语
通过上述的实例分析，从杜达铅锌矿混合竖井与提升斜井联络巷贯通测量过程中，我们可以总结出，混合竖井的测量应该具有合理科学的作业程序，同时，配以正确的作业规范，严格控制作业的每一个步骤，在能够提升测量的水平，保证测量安全，使测量顺利进行。
【参考文献】
[1]李占奎. 大型竖井贯通测量方案的制定与实施[J]. 黄金,2012,08:28-31.
关键词：工程测量学；贯通测量；误差预计；陀螺边
中图分类号：TD175.5文献标识码：A
Abstract: The coal mining will inevitably involve through projects,through engineering high precision and the most common approach to improve the accuracy is to add survey the top side.The precision of the edge of gyro directly decide the accuracy of the wire.At present,the gyro theodolite can not only be used to direct azimuth,but also to address the accumulation of accidental errors of the underground conductor wire,to improve the strength and accuracy of the downhole control. In particular, additional surveying a gyro side, the differences affect the postion accuracy, and thus there is the subject of the best position to select additional surveying gyro edge. In addition, the location of the encounter point also have a certain influence on the accuracy,so to find the location of the best encounter is also a great improvement of the accuracy.The first part of article discusses the ideal situation that the underground conductor regard as a straight wire.In the last of one , this article takes examples that prediction of the breakthrough error in Xing Fu coal mine ventilating shaft., discussing the best position of an additional gyro-side with the use of mathematical searching method andorientation of gyro-theodolite,comparing with the design of A and B to come to a conclusion.
Key words: breakthrough survey; error prediction; gyro-side; gyro orientation
0引言
贯通测量对采矿生产起着尤为重要的作用，必须采取有效措施保证其测量精度。导线中加测陀螺定向边可以减少终点的横向误差。陀螺定向边加在什么位置，从而取得最优的成果，是本文要阐述的问题。
1 阜矿集团兴阜煤矿贯通误差预计
1.1 两井贯通概况
本文介绍兴阜煤矿南风井到提升斜井井下贯通工程的概况,由于井内地质构造复杂，以混合抽出式通风作为通风方式，并采取两井同时以全断面相向掘进的施工方法。
贯通导线示意图如图1：
图1两井贯通示意图
1.2贯通相遇点的最佳位置[4]
最佳贯通位置处的坐标系为图纸坐标系，即图纸左下角，横、竖轴分别为y、x坐标，、为地面和井下导线总个数。 地面导线顶点的重心在轴上投影[5] =544m
井下导线顶点的重心在轴上投影=344m
=75.69+116=119.69m
最后求得最佳贯通相遇点418.134m，即图上导线25-26边上一点。如图2：
图2最佳贯通位置示意图
2 兴阜煤矿改造风井通方案设计
确定最佳贯通相遇点后，本文设计A、B两套方案，A方案仅在风井处加测定向边，B方案还在风井与贯通点之间的最佳位置处加测一条陀螺边。基本思想为：两套方案在井上近井点布设、平面联系测量中采用相同的方法，只是在井下导线测量中采用二种不同的方法。各项测量的误差参数均根据《煤矿测量规程》中的限差规定反算求得。
2.1 A设计方案与误差预计
2.1.1近井点布设
采用GPS网测设地面控制点，选用E级精度测设两井口附近的近井点A、B,为保证GPS网图形精度，至少应以两个高级点为基础，保证精度的前提下根据本矿区实际情况，联测两个高等级控制点，采用边连接的形式。GPS网图形设计主要取决于用户的要求，经费，时间，人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等【2】【3】。
误差估算如下：
（1）
其中，—固定误差；b—比例误差系数；s —A、B两点距离；—近井点A和B之间的边长中误差 。
（2）
其中，—S边与贯通重
要方向x'之间夹角。
2.1.2井下导线布设
采用索佳SRX2型全站仪测角量边，标称精度测角，单棱镜精度。要求施测按《煤矿测量规程》有关规定，一般边长160m，各角度独立测量两次。
（1）测角误差(角度独立测量两次)：
（3）
—井下测角中误差；
—K点与各导线点连线在轴上的投影长度，可以直接从误差预计图2上量取，其值见表1。
图2最佳贯通位置示意图
表1 投影长度统计表
（2）量边误差：
(4)—井下光电测距的量边误差，一般按仪器厂家给定的计算公
式确定；—导线各边与轴的夹角，其值见表2。
表2 夹角COS值统计表
（3）井下导线总误差：
(5)
水平重要方向上的误差预计。
a地面采用GPS测量误差引起K点在x'方
向上的误差
（6）
（7）
其中a、b含义 同（1）式；—两近井点连线S与贯通重要方向 轴之间的夹角。
b定向误差引起K点在方向上的误差：
改造风井陀螺定向的误差所引起K点的误差：
(8)
—井下导线起始点与K点连线在y'方向上的投影长度，可由预计图上直接
量得分别代入公式(7)得：
(9)
c井下导线测量误差引起的K点在方向上的误差为：
d贯通相遇点K点在方向上的总中误差为：
K点在方向上的误差预计为：
2.2B设计方案与误差预计
由于实例中导线走向复杂，边长长度不一，不能适用前文所推导的加测陀螺边最佳位置公式。此方案与A方案的不同之处在于： 此方案随意加测一条陀螺定向边，其他条件
都相同，不做赘述，只说明井下导线布设情况。B方案贯通重要方向上总误差预计：
(10)
由于在风井和贯通点之间加测了一条陀螺定向边，将这段导线分成两段，则导线边i之前的重心为，B方案不同于A地方在于：
（11）
贯通相遇点K点在方向上的总中误差为：
（12）
—井下导线测角误差； —井下陀螺边定向误差；
—井下测角中误差；—各段导线点至本段导线重心点O连线在轴上的投影长度；—由加测陀螺边的末端点至导线终点的各导线点与K点连线在轴上的投影长度。井下导线量边误差，地面导线误差，陀螺定向误差和A方案误差相同，故只要求出此时的最小值时，此方案误差预计最小，即以不同导线边加测陀螺方向为变量，求此时极小值。下面利用EXCEL表格计算此式在加测陀螺边不同位置时总误差见表3。
表3 误差统计表
总误差随加测陀螺边位置不同的变化函数
如图4。
(13)
K点在方向上的误差预计为：
3 结论
在井下导线中加测一定数量的陀螺边，可以进一步限制导线偶然误差的积累，改善井下控制的强度和精度。结合阜矿集团兴阜煤矿实例，方案A在没有加测陀螺边的情况下K点在方向上的误差预计为，方案B在边22--23上加测一条陀螺边时，K点在方向上的误差预计为，精度提升19%，非常显著。结论适用于中短距离的巷道，对于较长距离的巷道或地下线状工程，可以讨论加测两条或更多陀螺边最佳位置，从而提高贯通工程的测量精度。
图4 误差变化图
参考文献
[1]中华人民共和国能源部.煤矿测量规程[Z]，1989.
[2]中华人民共和国建设部.工程测量规范[Z]，2008.
[3]胡振玉.测绘学基础[M].北京：教育出版社，2003.
摘要：矿山资源开发无论是过去还是现在都无法摆脱手工绘图设计的局限，因此，将日臻成熟的计算机技术合理地运用于矿区资源开发的规划设计中，并通过对矿山可视化、集成化模型的设计、仿真和建立，实现从规划、设计、绘图的全部数字化已经迫在眉睫。本文从实际出发，结合可视化、集成化的特点，从其CAD系统的组成、结构、功能实现等发面做出研究，以期提高矿山开采系统的设计效率、成本和适用性等。
关键字：可视化集成采矿CAD系统
中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
三维模型与二维绘图显著的区别在于给人的视觉效果不同。二维图形缺乏立体感，只有经过专业训练的人才能看懂，而绝大多数人一眼就能看出三维图形所要表达的含义。通过三维模型不仅能很明白地表达设计人员的设计思想，方便与非专业人士进行交流，而且从三维模型中也能很容易的得到想要的二维图形。立体成型系统是AutoCAD建立三维模型的基础，是AutoCAD系统重要的组成部分。
1采矿系统的基本认识
作为一种重要手段和有力工具，采矿CAD系统的应用能够在解放生产力、提高工作效率的同时使设计水平和质量上个台阶，而且一个系统的广泛应用需要得到设计者和使用者的一致认可。因此，要合理、有效地实现采矿CAD系统的设计，就必须全面了解和掌握传统采矿设计的过程。
任何系统的设计都必须遵守一个规则：前期设计为后续设计奠定基础，后续设计则必须完全实现前期设计的目标。就像一棵树，由树干起源，开枝散叶，最终要结出果实。普遍而言，采矿CAD系统的设计需经历三个阶段：需求设计、深化设计和操作设计。需求设计一般是通过已有知识和设计经验构造大概框架，确定设计方向和原则、提出设计要求等；深化设计则是工程参数、负载、造价等的计算和布局、矿道、炮孔及施工等图纸的设计；操作设计则需要明确工程的开展顺序、时间和空间的组合以及安全等级的设计。因此，采矿CAD系统的设计需以此为基准，再结合自身特色和实际需求做适当改变才能适应生产的需要。
2采矿CAD系统结构设计
在了解了传统的采矿过程后，下面讨论基于CAD的采矿系统设计。系统结构不仅要结合实际行业特点，也要考虑行业发展方向和速度。目前应用较广泛的是一种分布式的采矿CAD系统，其具有独立性强，开发周期短、效率高等特点，但是由于独立性太强，各立门户、自定标准，致使各种不同的系统之间无法进行沟通，完全无法得到普及而且受AutoCAD版本的限制。本文所研究的可视化集成采矿CAD系统则克服了以上局限，具有很好地适应性，可以不受AutoCAD软件的版本限制而且拥有独立的知识版权，市场前景很好。
2.1采矿CAD系统的可视化
图形（或图像）是一种简单却能包含丰富信息的符号，特别适合储存和传递信息。采矿系统的图形化并不是指利用AutoCAD软件进行手工绘制各种图形，而是利用计算机高速、重复计算、低失误的特点，设计人员只需确保数据的正确输入，系统便能自动生成图形画面，高效精确。设计者既可以在图形上直接修改，也可以通过更改输入数据改变已有图形。简单说就是图形和数据间实现一一对应。虽然三维实体已经成功应用到实际的开发设计，但实践表明，二维平面设计更加符合工程师的实际开发和研究需求，有利于系统过渡，能够确保目标的短期实现。
2.2采矿CAD系统的集成化
集成化的采矿系统是区别于分布式采矿CAD系统而言的。它即依托于AutoCAD进行开发，又独立建立自己的数据库，从而确保各阶段设计均能得到来自图形数据库的支持。同时系统采用与AutoCAD软件相同的通信协议，以实现AutoCAD图形文件与本系统设计图之间的无错转换，这就大大增加了系统的通用性，增强了系统的应用范围和前景。也由于该系统在设计过程中没有与AutoCAD软件进行直接对话，从而不受其版本的限制，作为独立的软件产品拥有较高的开发价值和销售市场。
3可视化集成采矿CAD系统的实现方式
基于上述对系统功能的要求，本系统采用VC++进行开发以提高开发效率，缩短工期。在开发前需要熟悉文档类、框架类、视图类及应用类这几个概念。下面围绕文档与图形间的通信以及系统外部接口的设计两个方面予以简单介绍。
3.1文档与图形间的通信
文档与图形之间需要相互通行，就要求各自包含指向对方的指针。各自的类成员采用不同的方式来获取指向对方的指针。文档类的成员函数在返回指向图形对象的指针时，宏允许图形对象进行有效性测试，反之亦然。同时，当用户进行文档信息的编写时，通过每个图形对象的更新函数使得它们中的文档数据得到及时更新，从而实现多视图同步，无论是编辑、创建还是修改都方便快捷。实现了系统的可视化。
3.2系统外部接口的设计
为实现系统的集成化，就要求系统能够与大多数图形处理软件进行通信，也就是常说的数据交换。系统要想有更大的应用空间，则必须既能识别其他格式的图形文件，也能生成其他软件能够处理的数据格式，实现数据共享。因此可将系统的外部接口分为输入和输出（I/O）两种。Input-port的功能在于能够分析其他格式的文件并转化为自身系统能够识别的图形文件，而且要不断完善自己图形数据库所包含的类容，否则将不能对某些图形实现误差转换。Output-port的功能则相对简单些只用按照要求转换的格式完成数据的生成即可。
另外，可视化集成采矿CAD系统需要有其简洁、舒适易懂的图形界面的支持，这里就不赘述。
总之，采矿CAD系统的可视化和集成化将是今后该领域的主要研究方向。本文从生产实际出发，结合采矿CAD系统的开发和应用中出现的问题，试图运用多个学科的知识和理论对其进行完善。目前尚有许多问题没有解决，如对特殊模块的开发、系统的模糊化、智能化、专家化等方面还需要进行更多的研究。
参考文献
[1]李梅;毛善君;刘桥喜;;中国矿山地理信息系统软件研究进展[A];国际矿山测量协会（ISM）工作会议暨“数字矿业城市、数字矿山”建设信息技术学术研讨会论文集[C];2006年.
关键词：安置 交点 偏角法 圆曲线 测设
前 言
《礼记》有云：大学之道，在明德，在亲民。在提笔撰写我的毕业设计论文的时候，我也在向我的大学生活做最后的告别仪式。我不清楚过去的一切留给现在的我一些什么，也无从知晓未来将赋予我什么，但只要流泪流汗，拼过闯过，人生才会少些遗憾！
非常幸运能够加入水利工程这个古老而又新兴的行业，即将走向工作岗位的时刻，我仿佛感受到水利行业对我赋予新的历史使命，水利是一项以除害兴利、趋利避害，协调人与水、人与大自然关系的高尚事业。水利工作，既要防止水对人的侵害，更要防止人对水的侵害；既要化解自然灾害对人类生命财产的威胁，又要善待自然、善待江河、善待水，促进人水和谐，实现人与自然和谐相处。这种使命，更让我用课堂中的知识用于实际生产中来。特别是这两个月来的毕业设计，我越发感觉到学会学精测量基础知识对于我贡献水利是多么的重要。所以，我越发不愿放弃不多的大学时光，努力提高自己的实践动手能力，而本学期的毕业设计，为我提供了绝好的机会，我又怎能放弃？
刚刚从老师那里得到毕业设计的题目和任务时，我的心里真的没底。作为毕业设计的主体工作，我们主要运用电子水准仪对某幢建筑物进行变形观测与计算，布设控制点进行平面控制测量和高程控制测量；用全站仪进行了中心多边行角度和距离的测量，并用条件平差原理进行平差，通过控制点的放样来计算土的挖方量，还有圆曲线的计算与测设。而我研究的毕业课题是圆曲线测设。
大学的最后一个学期过得特别快，几乎每天扛着仪器，奔走在校园的每个角落，生活亦很有节奏。今天我提笔写毕业论文，我的毕业设计也接近尾声。不管成果如何，毕竟心里不再是没底了，挑着两个多月的辛苦换来的数据和成果，并不断的完善他们，心里感觉踏实多了。
在本次毕业设计论文的设计中要感谢水利系为我们的工作提供了测量仪器，还有各指导老师的教导和同学的帮助。
开 题 报 告
一、研究课题：《微分曲线的应用》
二、学科地位和研究应用领域
1.学科定义
工程测量学是研究地球空间中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。
2.学科地位
测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现展的一级学科。该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。
3.研究应用领域
目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行管理三个阶段划分;也有按行业划分成:线路(铁路、公路等)工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、三维工业测量等，几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。
国际测量师联合会(FIG)的第六委员会称作工程测量委员会，过去它下设4个工作组:测量方法和限差;土石方计算;变形测量;地下工程测量。此外还设了一个特别组:变形分析与解释。现在，下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是:大型科学设备的高精度测量技术与方法;线路工程测量与优化;变形测量;工程测量信息系统;激光技术在工程测量中的应用;电子科技文献和网络。2个专题组是:工程和工业中的特殊测量仪器;工程测量标准。
工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。
工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向，大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。
工程测量仪器的发展工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。电脑型全站仪配合丰富的软件，向全能型和智能化方向发展。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术，可实现测量的全自动化，被称作测量机器人。
三、工程测量理论方法的发展
1.测量平差理论最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括:平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断;模型误差对参数估计的影响，对参数和残差统计性质的影响;病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要，导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论，以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。
2.工程控制网优化设计理论和方法网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是:根据设计资料和地图资料在图上选点布网，获取网点近似坐标(最好将资料作数字化扫描并在微机上进行)。值精度，可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。
3.变形观测数据处理工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预报是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预报涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预报的范畴更广，属于多学科的交叉。
(1)变形观测数据处理的几种典型方法根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法，由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算，可得到变形与显著性因子间的函数关系，除作物理解释外，也可用于变形预报。
(2)变形的几何分析与物理解释传统的方法将变形观测数据处理分为变形的几何分析和物理解释。几何分析在于描述变形的空间及时间特性，主要包括模型初步鉴别、模型参数估计和模拟统计检验及最佳模型选取3个步骤。变形监测网的参考网、相对网在周期观测下，参考点的稳定性检验和目标点和位移值计算是建立变形模型的基础。变形模型既可根据变形体的物理力学性质和地质信息选取，也可根据点场的位移矢量和变形过程曲线选取。
(3)变形分析与预报的系统论方法用现代系统论为指导进行变形分析与预报是目前研究的一个方向。变形体是一个复杂的系统，它具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构，是非线性的，开放性(耗散)的，它还具有随机性，这种随机性除包括外界干扰的不确定性外，还表现在对初始状态的敏感性和系统长期行为的混沌性。此外，还具有自相似性、突变性、自组织性和动态性等特征。
四、工程测量学的发展展望展望21世纪，工程测量学在以下方面将得到显著发展:
1.测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展，其应用范围将进一步扩大，影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强;
2.在变形观测数据处理和大型工程建设中，将发展基于知识的信息系统，并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合，解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题。
3.工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量，如人体各器官或部位的显微测量和显微图像处理;
4.多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用，如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成，可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。
5.GPS、GIS技术将紧密结合工程项目，在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。
6.大型和复杂结构建筑、设备的三维测量、几何重构以及质量控制将是工程测量学发展的一个特点。
7.数据处理中数学物理模型的建立、分析和辨识将成为工程测量学专业教育的重要内容。综上所述，工程测量学的发展，主要表现在从一维、二维到三维、四维，从点信息到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从人眼观测操作到机器人自动寻标观测，从大型特种工程到人体测量工程，从高空到地面、地下以及水下，从人工量测到无接触遥测，从周期观测到持续测量。测量精度从毫米级到微米乃至纳米级。
工程测量学的上述发展将直接对改善人们的生活环境，提高人们的生活质量起重要作用。 文 献 综 述
一、圆曲线的详细测设
在各类线路工程弯道处施工，常常会遇到圆曲线的测设工作。目前，圆曲线测设的方法已有多种，如偏角法、切线支距法、弦线支距法等。然而，在实际工作中测设方法的选用要视现场条件、测设数据求算的繁简、测设工作量的大小，以及测设时仪器和工具情况等因素而定。另外，上述的几种测设方法，都是先根据辅点的桩号（里程）来计算测设数据，然后再到实地放样。因此，在实际工作中利用上述传统测设方法，有时会因地形条件的限制而无法放样出辅点（如不通视或量距不便等），或放样出的辅点处无法设置标桩。
在本次毕业设计的论文课题中介绍的几种圆曲线测设的新方法，不仅计算简单、测设便捷，而且可在不需要知道曲线上某点里程的情况下进行，从而避免了按预先给定的曲线点反算的测设数据放样不通视而转站的麻烦。同时，利用本文介绍的新方法，还可以根据线路工程施工进度的要求，灵活地选择性地放样出部分曲线；也可以用于快速地确定曲线上某一加桩的位置；若用于线路验收测量，则更加方便，验测结果更具有代表性、更可靠。
二、全站仪在任意站测设圆曲线及方法交点偏角法测设方法
用全站仪任意站测设圆曲线，安置一次仪器就能完成全部工作。虽然外业计算麻烦，但对于不能设站的转点，可谓方便灵活。但它的不足之处仍然是计算烦锁，对于不熟悉内业的外业工作者，很难实际操作。如果利用一些程序计算器，编制输入：AB 的四组坐标和半径、九个数据的程序，可迅速得出放样数据，简化了外业工作。
为了放样工作的便利，可在平面控制网中纳入一些放样点，构成GPS同级全面网。由于放样点间距离较近，在进行同步环和闭合环检验时可仅考虑各分量的较差，而不考虑相对闭合差。因为，用相对闭合差来衡量是不合理的。由于GPS接收机的固定误差，相位中心偏差以及观测时的对中误差均在1mm～5mm之间，对于几十米的短边，其相对闭合差值势必较大。3)平面控制网的设计主要考虑独立基线的选择以及异步闭合环的设计，要考虑构成尽可能多的闭合图形，并将网中处于边缘的观测点用独立基线连接起来，形成封闭图形。
同理，采用上述思路，也可测设缓和曲线。
在道路、渠道、管线等工程建设中，受地形、地质等条件的限制，线路总是不断转向。为使车辆、水流等平稳运行或减缓冲击，常用圆曲线连接，因而圆曲线测设是线路测设的重要内容。在公路、铁路的路线圆曲线测设中，一般是在测设出曲线各主点后，随之在直圆点或圆直点进行圆曲线详细测设。其测设的方法很多，诸如偏角法、切线支距法、弦线支距法、延弦法等。这些方法有一个共同点:均是在定测阶段放样出的线路交点处设站，以路线后视方向定向，在实地定出曲线主点，然后将仪器置于曲线主点(一般是在曲线起点)处，以路线交点为后视方向定向，进行圆曲线详细测设。这些方法在实际施测过程中，由于各种地形条件的限制以及施测方法的特点，可能会出现以下三种情况:
(1) 在曲线主点处无法设站。
(2) 后视方向太近，定向不准。
(3) 误差积累较大。
为此，在交点可以设站的情况下，可以采用一种新的测设方法—交点偏角法。
本文提出的交点偏角法详细测设圆曲线方法，从上述的计算，测设的方法得知，它具有以下优点:
准确认识、恰当评价具体条件下的煤炭资源，搞好资源管理，是争取煤炭资源开发开采资源环境、社会经济效益整体最优的关键，也是实现煤矿企业决策与管理信息化、智能化与自动化的基础。本论文以辅助开采与管理决策，提高资源合理开发利用水平为目标，以国内外相关研究成果为基础，以矿井煤炭资源作为研究对象，结合作者主持承担的多个纵横向科研项目,充分考虑我国国情及煤炭资源与开发开采特点，利用理论与实证分析结合，技术经济结合，宏观微观结合，点面结合，定性定量结合，实际计算与计算机模拟结合，继承与创新结合，学科交叉综合等方法，运用采矿工程、技术经济、矿井地质、矿山测量多学科知识及数理统计、模糊数学、稳健数据处理、神经元网络、分形几何、层次分析、灰色系统、地质统计学等多种定量分析手段，从资源开发者、所有者，采矿权的出让方、受让方等不同角度，对矿井煤炭资源评价及管理中的若干问题进行了系统研究分析，提出了一系列方法、模型及政策建议，并已在平顶山、徐州、皖北等矿区多个煤矿得到实际应用，取得了较好的效果。论文的主要成果有：
（1）在全面系统分析国内外相关研究成果基础上，论文以煤炭资源地质条件准确描述拟合、规律探索与预测为基础，以资源条件与开采指标关系模型构建为桥梁，以煤炭资源评价与管理为主体，结合技术经济分析、资源利用管理的调控政策研究，初步构建起了以煤炭资源评价预测、技术经济分析、开发开采决策连成一体为特色的煤炭资源评价与管理理论与方法体系,实现了评价与管理的一体化、计算机化、实时化，实用化。论文关于煤炭资源管理方面的研究几乎覆盖了煤矿企业这方面的主要工作与存在问题。
（2）针对煤炭资源条件与开采指标数据多源、多相、精度不等、分布复杂、异值不可避免等特点，论文推导了有关稳健数据处理公式，开发了计算机程序，并大规模应用到资源评价与关系模型构建研究中，取得了较好的效果。论文实例研究表明，用稳健方法建立关系或预测模型，可大幅度提高精度，同时可以较好地析离出以往决策不合理部分、虚假数据或异值，具有去伪存真的效果，能避免有悖于采矿规律的模型出现，使预测值更加符合实际。
（3）论文总结归纳了煤炭资源条件单因素评价的基本内容、资源条件数据变化程度的常用估计方法，分析探讨了影响开发开采的主要煤炭资源条件因素、影响方式及其量化方法。根据平顶山矿区实际资料，运用数理统计、方向统计、分形几何等方法，揭示了该矿区主要井田内断层的若干统计规律，筛选出了断层对开采影响的基因素，得到了断层破坏指数的最优形式，建立了这一指数与开采指标的关系模型，提出了未采区或工作面内断层破坏程度及开采指标的预测方法及模型。实例分析表明，作者建立的工作面断层破坏程度预测模型与俄罗斯学者提出的模型相比，可提高精度一倍以上。
（4）论文收集了平顶山八个矿二千多个煤厚数据，进行了煤厚分布的正态性检验，分析讨论了煤层稳定性几种评价方法的理论与统计关系，从理论上解释了现场煤层稳定性分类出现矛盾的原因，说明了用多个指标评价同一资源条件因素时应注意的问题。
（5）通过基于不同目的的煤炭资源条件综合评价研究实例，深入探讨了综合评价中关系模型构建、隶属函数与权重确定、算子选取方法及其效果。在此基础上，总结提出了煤炭资源条件综合评价的六个特点，四个原则，五种方法，正是这些从个别到一般的归纳、总结、提炼，构成了矿井煤炭资源评价理论方法框架体系的重要内容。本论文中的煤炭资源条件评价方面的部分成果已在平顶山大庄矿、徐州三河尖矿、淮北岱河矿等煤矿得到实际应用。
（6）讨论总结了煤炭资源条件与开采指标关系模型构建的方法、步骤及注意问题，分析了采前采后评价值的误差特性，归纳提出了未采区评价值确定的采前评价结果校正法与预测模型法，并进行了实例研究；通过实例分析讨论了描述工作面资源条件与单产工效关系的稳健多元回归模型、灰色GM（0，h）模型、模糊综合评价——稳健回归模型、模糊综合评价——稳健趋势面模型、模糊控制预测模型、人工神经元网络模型的特点与效果。
（7）有些开采指标关系模型，如成本、售价等，要求全面考虑资源条件、开采指标随空间、时间变化而变化的特征。但现有研究大都是针对特定年份或特定时间而拟合的，建模中一个煤层乃至整个矿井往往采用一个评价值，由此建立的模型过于粗糙，难以满足规律分析、指标预测等方面的要求。论文以资源条件与吨煤开采成本为例，提出了兼顾资源条件、开采指标空间——时间动态特征的关系模型构建方法，以曲线描述成本随时间变化而变化的规律，以回归模型、神经元网络等模型反映资源条件与开采成本的关系，用专家评议或层次分析法、神经元网络法确定权重，以工作面作为资源条件评价单元，利用平顶山矿区十一对生产矿井最近6～8年的几百个采面、近百个年成本数据进行迭代构建了具有前述特征的关系模型，同时提出了基于基础数据增删的模型调整或重构方法，特殊情况（某些开采指标数据出现突变、逆变等）的判断及模型修正方法，开发了相应的软件系统，拟合及预测精度较为理想，比较符合实际。这些工作使实时、动态评价、预测成为可能。
（8）讨论了煤炭资源经济可采性评价的意义与评价原则，研究了费用效益法、采与不采对比法进行经济可采性评价的基本方法、模型及评价实例，根据平顶山矿区实际资料，揭示了开采工效、成本、灰分、售价增减对煤层经济可采厚度的影响，工作面单产与含矸煤层经济可采厚度的关系，矿井地质条件与经济可采厚度的关系，煤量类别与经济可采厚度的关系，提出了若干政策建议。这方面研究成果已在平顶山、皖北等矿区得到应用。
（9）分析了我国煤炭资源回收状况，讨论了与采出率有关的现行可采储量与矿井设计可采储量、全矿井永久煤柱摊销、回采煤量与工作面采出率等概念及计算公式上的欠缺及改进方法，提出了储量发生增减时摊销方法、简便公式，给出了性质及适用条件，研究了合理采出率的确定、实际采出率测算等问题，提出了煤炭资源合理开发利用评价的内容、目标、方法及方案对比评 价、开发效益评价模型，给出了研究实例。
（10）基于现行放顶煤开采采出量及采出率确定方法，推导出了这种工艺采出量及采出率的误差估计模型，根据兖州南屯矿实际数据，计算出了误差估计模型中相应参数（即由统计产量改算实测产量所需的参数）的相似维、实验及理论变异函数，基于地质统计学理论，得到了三种采样方式、不同采样间距与上述参数估计误差、采出量相对误差的关系。该成果为进一步研究放顶煤开采采出量及采出率的测算、标准制定等问题提供了依据及途径。
（11）采用公式推导与模拟方法，分析了有偿使用或资源资产化管理对资源浪费的抑制能力与不足，探讨了我国资源管理改革的取向，对资源税与资源补偿费、资源资产评估参数的获取、储量级别对评估价值的影响、矿产资源资产与矿业权的关系、激励机制与调控模式的构建等问题进行了理论探讨，基于资源价值理论及非“三下”开采资源补偿费费率标准，推导出了“三下”开采资源补偿费的计算公式，提出了考虑储量误差的资源价值评估模型及实现矿产资源合理开发利用需解决的关键问题与技术路线。
（12）论文讨论了煤炭资源资产价值及级差收益的概念、构成，提出了地质勘探成果价值、劣等资源的勘探费、劣等资源开采成本与售价、标准勘探费、标准投资、标准采出率、标准开采成本、标准售价、理论开采成本、理论售价等一系列概念、确定方法与模型；针对研究目的、要求、测算对象的特点，建立了煤炭资源资产价值与级差收益确定的理论模型和实际测算模型；收集了平顶山矿区十一对生产矿井600多个工作面数十万个资源条件与开采经营数据及有关图纸资源，构建了一系列具有空间、时间动态特征的资源条件与开采指标关系模型、评价参数确定模型，开发了软件系统，对平顶山矿区十一对生产矿井进行了实际测算，得到了各矿各煤层从1990年到20__年以矿区为基准的期内煤炭资源资产价值与级差收益、剩余煤炭资源资产价值与级差收益，分析得到了标准开采成本、标准售价、劣等资源条件、平均资金利润率、绝对地租、垄断地租对资源价值与级差收益的影响，提出了成果应用的领域与途径，测算达到了动态实时、可靠实用。
关键词：煤炭资源评价煤炭资源管理开采指标动态预测
开采采出率资源资产价值级差收益
StudyonTheTheoryandMethodofCoalResourcesEvaluationandManagementinUndergroundMine
Atract
Inordertoconductthemakingdecisionanddesignofcoalexploitationandproductivemanagementinundergroundmines,increaseexploitationdegreeandminingbenefit,andenhancerecoverycoefficientofcoalresources,meanwhiletocoiderthecurrentsituationinchinaandthefeaturesandexploitingconditionofcoalresources,inthisthesisthetheoriesandmethodsforevaluationandmanagementofcoalresourceshavebeenstudied.Thetheoriesandmethodsincludetousethecombinatioofseveralaroaches,suchastheoryanalysiswithpracticalexperience,techniquewitheconomy,macrocosmwithmicrocosm,partwithwhole,qualitativeanalysiswithquantitativeanalysis,numericalcomputationwithcomputersimulation,andinheritancewithiovation,andtoalysomeprinciplesandtechnology,suchasminingengineering,technical-economics,minegeology,minesurveying,andmathematicalanalysis,includingmathematicalstatistics,analytichierarchyproce,fuzzylogic,robustdataproceing,artificialneuralnetwork,graysystem,fractalgeometryandgeostatistics.Asaresult,thethesisputsforwardsomenewtheoriesandmethodsfortheevaluationandmanagementofcoalresourcesinundergroundmines,deducesandintegratestherelatedresearchachievementsathomeandabroad,andprimarilyformsanaliedsystem.Thesystemcanbeusedfortheconditionalevaluationandforecastofcoalresources,technical-economicanalysisandexploitingdecision,makingtheintegrationofevaluationandmanagement,doingnumericalcomputation,andguidingtheproductiveactivities.Themainachievementscanbeincludedasfollows:
1）Todiscuandsummarizetheprimarycontentsofsinglefactorevaluationofcoalresourcescondition,thecommonly-usingmethodofevaluatingindexchangedegree,andresearchtheindieability,principleandeffectsofrobustproceingtobeuseddata.Inaddition,onthebasisoftheconcentratedinvestigationofthestatisticforecastoffaultanditseffectonmining,thestatisticaltestaboutcoalthickneandcoalseamstabilityevaluation,andthequantitativeanalysismethodofsinglefactoranditseffectonmininghavebeenaccomplished.
2）Toanalyzethecharactersandprinciplesofsyntheticallyevaluatingcoalresourcescondition,presenttheeentialprinciple,characterofthelistingclaificationmethod,integratedindexmethod,systemscientificmethods,graphicalrepresentationandvisualization,andthetechniqueofgeographicinformationsystem.Andtwoevaluatingitancesaregiven.
3）Todiscutheestablishingmethodsandsteofrelatedmodelsbetweencoalresourcesconditionandminingtarget,andstudytheforecastmethodsandaroachesbasedonthevirginfieldevaluationvalues.Bymeaofsomeitances,toexpoundtheeentialityandeffectwhileusingrobustproceingtosetupthecomputingmodels.Takingthemodelresearchonthedailyoutputandworkefficiencyoftheworking faceofcoalminingasexample,alsotoanalyzethemodelestablishingmethodsandnoticeableproblems.Forestablishingrelatiohipmodelsbetweencoalresourceconditioandminingcost,thethesispresentsthemodel-establishingmethodscoideringthetemporal-atiallydynamicalcharactersofresourcesconditionandofminingtargets.
4）Todiscutheprinciples,methodsandmodelsforthedeterminationofcoalminingfeasibilityineconomy,workablethickneandreserves,andtoputforwardtherelatiobetweeneconomicallyworkablethickneandotherfactorssuchascost,price,ecificproductivity,workefficiency,andgeologicalconditioninsometypicalmines.
5）Tosetforththerecoverystatusofcoalmininginchinabymeaofindividualdataofrecoverycoefficient,alsodiscuthedeficiencyandimprovingmethodsofsuchconceptsandcalculatingformulaasworkablereservesanddesignworkablereserves,mine-widepermanentpillaramortize,extractionreserves,facerecoverycoefficientetc.Toputforwardamortizeways,simpleformulas,propertiesandalyingconditiowhencoalreserveschange.Onthebasisoferrortheory,geostatisticsandfractalgeometry,thethesiscompletestheerrorestimation,samplingandcalculationmethodsofrecoveryreservesandrecoverycoefficientwhentop-coalcavingminingmethodisperformed.Inaddition,thethesisdiscueshowtodeterminerationalrecoverycoefficientandevaluaterationalexploitationandutilizationofcoalresources.
6）Inteivelyandsystematicallytoanalyzethecontrolabilityofresourcespropertymanagementonresourceswasting,thetheoreticalfoundationofresourcestaxandresourcescompeatingcharge,andtodiscuthedeterminationofresourcescompeatingchargeusing“threebelow”coalmining,theobtainmentofresourcespropertyevaluatingparameters,theeffectsofreserveclaesonresourcesvalue,therelatiobetweenresourcespropertyandminingrights,theencouragingmechanismofrationalexploitingandutilizingresources,themethodsofcompeationexploitation,andtheresourcesmanagementpattern.Alsotoputforwardasetofpoliciesandproposalsorientatedtoimprovingrationalexploitationandutilizationofresources.
Abstract： Ground pressure is a common mine geological disasters， ground pressure activities is a serious threat to the safety of underground workers and equipment， it affects the normal production of the mine， and it is unstable due to mining gob formed by pressure. The ground surface and underground pressure in Ruiyuan Hotaru mine area are investigated to find out its' present situation. According to the mechanism of ground pressure， the stability of mined out area is proved by the comprehensive evaluation method of relation matrix and fuzzy theory to provide reference for the mine better controlling the ground pressure and eliminating the disasters threat.
关键词： 采空区；稳定性；模糊评价；地压活动
Key words： mined-out area；stability；Fuzzy Evaluation；ground pressure activity
中图分类号：P694 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）14-0069-06
0 引言
由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板容易冒落造成塌陷情况难以预测等特征，因此，对地下采空区的分布范围、空间形态特征和空区的冒落状况等进行量化评判一直是困扰工程技术人员进行采空区稳定性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。
目前采空区问题研究关键技术在于四个方面：地下采空区的探测技术、稳定性评价技术、治理技术及质量检测技术。本文旨在通过对瑞金瑞源矿区做详细调查的基础上，对采空区稳定性进行科学地客观论证，找出影响采空区地压稳定性的关键因素和次级因素，并进一步寻求一种切实可靠、可操作性强的理论方法来呈现各级因素与系统行为的关系，根据结果来评判采空区稳定性，并提出相应减弱地压的治理措施以供参考。
1 矿山工程地质调查
1.1 矿山概况
瑞金市瑞源萤矿位于瑞金市谢坊镇深塘村的头迳，其地理坐标为北纬25°38′56″，东经115°50′42″，属谢坊镇管辖区域。
矿区有简易公路通谢坊镇进入206国道，交通方便。矿区交通位置图，见图1。
区内为低山丘陵地形，南东部山脉走向北东，北西部低丘总体亦呈北东走向，矿区内最高山头海拔260m，沟谷最低160余m。矿区溪流向北流入绵水。低丘河谷主要种植水稻等农作物，山体基本为松体覆盖。
区内属亚热带，气候温暖、潮湿、多雨、年平均气温18.9℃，平均年降雨量1678mm，年平均无霜期293天。
采矿许可证界定的范围由4个拐点圈定，开采深度260m到50m标高，面积0.0918km2。
1.2 工程地质调查
1.2.1 地形地貌
矿区内为低山丘陵地形，南东部山脉走向北东，北西部低丘总体亦呈北东走向，矿区内最高山头海拔260m，沟谷最低160m。低丘河谷主要种植水稻等农作物，山体基本为松体覆盖。
1.2.2 地层岩性
①地层：区域内广泛分布震旦系、寒武系浅变质岩系，构成区内基底构造层。白垩系赣州组红层是本区域主要成矿围岩。
②岩浆岩：区域内广泛分布岩浆岩，主要为燕山早期第一阶段、第二阶段、第三阶段花岗岩和花岗闪长斑岩。
1.2.3 地质构造
①褶皱构造：区内广泛发育基底复式褶皱，以紧密线形褶皱为主，部分同斜倒转褶皱，整体轴向呈东西向，主要有凤凰岽复背斜，局部有短轴复式背斜和向斜，轴向近东西。
②断裂构造：区域内断裂构造十分发育，主要为会昌―谢坊―瑞金北东向大断裂，延长数十公里，次级北东、北北东向北西向断裂发育等。
1.2.4 水文地质条件
矿区地表无常年溪流，附近溪流水经转折汇入绵水。矿井中有构造裂隙水，在较深部汇积量较大，需要水泵抽出，但不会出现大量涌水导致开采巷道淹没的现象。矿区水文地质条件简单。
2 地压调查及分析
2.1 塌陷调查
地下矿藏开采后，岩体的应力平衡被破坏，从而引起采空区上部地层的地压活动，有可能使地表发生移动和塌陷。
塌陷区范围的确定与采空区的空间位置、围岩性质构造、结构弱面、开采深度、地下水状况、空区时间效应等因素有密切关系。
瑞源矿区内矿体为一条较长的矿带由采矿范围所圈闭的一个块段，沿走向长390m，沿倾向延伸180余m，水平厚度0.7～2m。矿体沿石英断裂上盘产出，产状其走向为60°，倾角68°。
通过现场调查，发现矿区上方地表出现塌陷现象，其中地表塌陷区平面图，见图2，现场调查地表塌陷坑，见图3～图5。
瑞源矿区上世纪末有个体农民开采，开采规模不大，1999年以后，矿山在浅部进行了局部开采，留下了部分老采区。
矿区位于丘陵山谷之中，近邻没有工矿企业和村民居住。仅在矿体西南端建有两栋属矿山所有的值班室和临时工房。
2.2 地压活动调查
通过对矿区的井下地压调查，发现在井下存在局部地压情况，分别表现如下：
①矿柱破裂；
②巷道片帮；
③巷道顶板滴水；
④底板塌陷；
⑤巷道顶板掉块。
其中+80m中段地压显现情况主要为：矿柱破裂、巷道片帮。矿柱破裂见图6，巷道片帮见图7。
其中+120m中段地压显现情况主要为：矿柱破裂、巷道片帮、底板塌陷和顶板掉块。矿柱破裂见图8，巷道片帮见图9，底板塌陷见图10，顶板掉块见图11。
2.3 地压活动分析
根据矿山提供的资料，结合现场地压调查及工程地质分析，瑞源矿区的地压活动特征主要有以下几个方面：
①地表塌陷是由于井下不断回采造成最上中段顶板距离地表较近，回采对顶板频繁扰动，加之地表岩体风化破碎，致使出现较大面积的地表陷落坑。
②局部岩体的变形与破坏受构造弱面的制约，其主要表现是当岩体处于破碎带附近或被构造弱面严重切割时，地压显现为松动地压，表现为局部块体的松脱，即局部块体冒顶、片帮。但通过对瑞源矿区井下结构面调查可知，瑞源矿区井下结构面不发育，调查发现少量节理且大部分闭合，偶见小尺度张开，矿岩较坚硬，完整性较好。所以，构造对瑞源矿区井下地压活动显现的影响不大。
③此次现场井下地压活动调查发现由地应力引起的变形地压不明显。主要是由于瑞源矿区的井下开采还没进行到深部。
④井下空区的暴露面积也是影响井下采空区稳定性的一个重要因素。由于矿岩岩性较好，矿山在进行井下回采时将顶底柱、间柱大部分采掉，致使采空区在水平及垂直方向上形成一定的贯通连续性，部分采空区之间已相互贯通。此次井下地压活动调查发现，井下存在局部地压情况矿柱破裂、巷道片帮、底板塌陷、顶板掉块都是由于井下空区的暴露面积太大所致。
综上所述，由于岩体条件、水及应力控制不稳定机制不明显、结构面发育不明显，诱发整体大规模地压活动的可能性较小，但目前回采方法及回采过程致使矿房顶底柱、间柱被采，各中段空区大面积贯通，空区连通是造成目前乃至今后地压显现的主要因素。
3 空区地压稳定性综合评价
3.1 稳定性影响因素分析
采空区的影响因素非常复杂，主要有以下几个方面：
①采用留矿法形成的采空区，其稳定性主要受顶底板及矿柱制约；
②组成顶底板及矿柱的岩石岩性及结构构造一般不尽相同；
③矿体的产状，采空区的空间几何形态及分布状况，都是影响采空区稳定性的重要因素。各构成要素对稳定性影响程度和作用机理也不相同，构成要素之间的相互关系见图12。
由图12总结得出影响采空区稳定性的主要因素如下：
①岩石单轴抗压强度；②顶板暴露面积；③原岩应力状态；④结构面状态；⑤地下水；⑥矿柱状况。
3.2 关系矩阵和模糊理论的综合评价法
关系矩阵的建立：
关系矩阵是基于系统整体论发展而来的，它有效地反映了系统行为，是一种研究复杂影响因素对影响整体综合作用的常用的研究手段，J.A.Hudson提出了岩石力学相互影响的矩阵图。
由于各影响因素之间的相互作用不一致，导致构建的矩阵图为一非对称矩阵，将对系统行为起主要作用的主要因素处在矩阵的对角线上，因而对对角线上因素的选择和其余因素之间的相互关系或相互作用程度的判断尤为重要，这直接关系到关系矩阵的精度。关系矩阵R的表达式见式（1）：
建立关系矩阵的核心在于量化各因素在整体中的作用程度，对于不同的评价系统，系统的认识深度和评价目的会影响关系矩阵的建立，并且其赋值方法也不尽相同，J.A.Hudson提出了“专家―半定量取值方法，这种方法容易实施且敏感性高，在斜坡稳定性分析中应用较广，它是以各因素之间的相互作用程度为基本依据，分别取值0、1、2、3、4对应分级中的无、弱、中等、强烈、极强烈五个等级。
将前面的调查分析中确定的各个影响因素置于对角线上，根据需要其中原岩应力状态划分为两类，一类是最大初始应力与围岩单轴抗压强度比值，另一类是最大主应力与采场顶板方位关系，结构面状态分为结构面产状和间距两类。得出关系矩阵由8个主要因素和48个相互作用的因素构成。应用活动性指数来表征各因素在总体行为中的重要程度，对系统影响越显著，其活动性指数越高。活动性指数计算公式如下：
式中：FA（i）为主要因素aii的活动性指数，SFA（i）为aii所在行、列元素值之和，SFA为关系矩阵所有元素值之和。
上述影响因素之间存在着相互作用，目前只是对其中一些因素的相互作用有了定量的表示，但对于剩下的因素之间的相互作用程度研究还处在定性研究阶段，节理密度与岩块抗压强度之间表现为负指数关系，而岩体内聚力指标与节理密度有类似关系。由于体质量指标RQD与地应力值存在某种相关性，而节理间距与岩体质量指标RQD也存在相关性，由此推测地应力值与节理间距相关。水一般会使硬岩软化，释放能量，因此对于遇水易崩解的岩体，岩体在地下水的作用下，其结构面的内聚力和内摩擦力降低，最终破坏，岩体内的结构面使得岩石被割裂，表现为不连续性，这种不连续性正好为水的渗透提供条件。另有实验表明：岩石的弹性模量与岩石单轴抗压强度之间呈线性关系，而在同等地质条件下，岩石弹性模量与地应力之间也表现为线性关系，由此推断，在不考虑结构面的情况下，地应力与岩石单轴抗压强度大体也呈线性关系。
总结各影响因素之间的相互作用，根据作用强度不同赋予合理值，经不断检验后得出采空区稳定性评价的关系矩阵：
式（3）中：对角线上元素分别为岩石单轴抗压强度（RC）、顶板暴露面积（AR）、岩石抗压强度与最大初始应力比值（ST）、最大主应力方向与顶板方位关系（SL）、结构面间距（DI）、结构面产状与顶板方位关系（DO）、地下水（WT）及矿柱状况（PA）。
由式（2）、式（3）计算得到各影响因素的活动性指数，结果见图13。
3.2.1 因素的隶属度
从理论上来讲，只要对各个影响因素的研究达到了定量化的程度，结合勾践的关系矩阵，就能获得满足实际工作的精度要求，而其中的活动性指数则定量代表了各因素在整体系统中的作用，而研究止于此显然是不全面的，为了最大限度地接近实际真实情况，还需对单因素的独立作用进行分析研究。
由于影响采空区稳定性的因素很多，其中如矿柱状况等因素是一个非定量化的描述，对于这种定性的因素，采用模糊数学中的隶属度概念来对其进行定量化，就现有研究水平来看，虽然对一些因素的研究很充分，但还是有其他的因素研究不足，为了解决这一问题，采取不同深度研究选取不同定量描述的方法，如对充分研究的因素来说，用1、0.8、0.6、0.4、0.2、0的隶属度代表各因素对稳定性的作用为：最有利、有利、一般、不利、最不利及采空区破坏主导作用，而对研究不够充分的方法为：用1、0.5、0的隶属度表示该因素对稳定性作用为最有利、一般及采空区破坏主导作用。
3.2.2 空区稳定性系数的计算
各个主要因素活动性指数实质上表示因素的权重，通过模糊数学理论得出单因素隶属度曲线图，该曲线图实质上代表了单因素在不同条件下的对整体稳定性作用程度，由以上两者构造出的空区稳定性关系矩阵，将因素活动性指数与其对应的隶属度乘积进行累加，并将累加值定义为采空区稳定性系数，记作OSI，亦即：
式中：SA（i）为评价因素的隶属度值，根据稳定性系数计算结果就可以对各采空区稳定性进行比较，还可以进一步建立采空区稳定性级别与稳定性系数的对应关系。
3.3 评价结果
根据稳定性系数计算结果，结合我国其它留矿法开采矿山采空区地压情况调查和统计分析，最后确定采空区稳定性分级方案，见表1。
以+80m中段大部分采空区为例，根据地质等资料可知空区围岩以紫红色砂砾岩、萤石为主，根据现场点荷载试验紫红色砂砾岩及部分含矿围岩的饱和单轴抗压强度约为52MPa，故在稳定性分析中，岩石单轴抗压强度取50MPa，顶板暴露面积为368.07m2，空区巷道有少量滴水，采空区的稳定性主要靠围岩自身的强度及回采矿块时保留的少量矿柱来维持，根据现场调查绝大部分保护矿柱完整性较好。再根据节理调查和其他资料，由此可得各评价因素的隶属度值SA（i）（i=1，2，…，8）分别为：0.4，0.95，0.6，0.5，0.95，0.5，0.5，1，结合采空区稳定性因素活动性指数，代入公式（3）即可得到该采空区稳定性系数为0.72590909，查表1，其稳定性级别为稳定（B）级。
同样方法得到+120m中段采空区稳定性系数为0.68836364，其稳定性级别为稳定（B）级；+166m采空区稳定性系数为0.70363636，其稳定性级别为稳定（B）级，+166m中段采空区稳定性系数为0.71381818，其稳定性级别为稳定（B）级
根据表2的稳定性系数计算结果可知，+80m中段、+120m中段、+166m东部中段、+166m西部中段稳定性系数分别为0.72590909、0.68836364、0.70363636，0.71381818查表1，均处于稳定（B）级别。
根据表4的稳定性系数计算结果可知，各连通采空区稳定性系数分别为0.54127273、0.55145455、0.53236364、0.55018182，查表1，结合现场调查发现无明显地压显现，故接近于中等稳定状态。
就整体而言，通过采空区地压综合评价，目前瑞源矿区处于地压稳定期。
4 地压综合防治措施
4.1 地表塌陷防治
由于浅部空区或较大范围的采动影响，在近地表的岩移活动中，有可能对地表建筑和道路等构成一定危害，有些甚至引起山体滑移。这在金属矿中较为普遍，造成危害较大。根据现场实测数据，结合图纸调查估测最上中段
（+166m中段）采空区顶板距地表高度大致为40m左右。
通过前面第二章所做的地表塌陷调查，本萤石矿地表共有3个塌陷区，目前塌陷坑总面积约为2482.12m2，总体积约为59398.67m3，分别为地表1#、2#、3#塌陷坑。对于2#塌陷坑，所形成的坡面很陡，应先对其进行削坡减荷，削坡目的主要是：减少滑体重力，从而减小下滑力；降低坡面角，减少下滑力。然后对其进行必要的回填，改善塌坑的应力分布，使其稳定性得到加强。防止塌坑边坡在长期风化作用下失稳，造成边坡滑坡，给塌陷坑下的潜在空区产生冲击。
1#、3#塌陷坑体积相对小于2#塌陷坑，为直壁陷坑，建议在地表允许局部塌陷的情况下，首先必须对塌陷区周边较近的建筑提前进行搬迁，同时在塌陷区周边设置警戒线，严禁人员通往；然后逐步对塌陷坑进行回填，改善塌陷坑的应力分布，使其稳定性得到加强。防止塌陷坑边帮在长期风化作用下失稳，造成陷坑周边地表进一步塌陷，给陷坑下的采空区造成冲击。
由于缺失详实的矿体勘探线剖面图，无法准确定位地表移动圈的范围，因此，根据矿体的厚度及倾角，建议在采空区对应地表径向50m范围以内不再设立新的建筑物、道路等；针对矿山目前处在上述范围内且暂未搬迁的建筑等，建议在该范围内布点设置位移标志杆，并用全站仪定期测量其沉降量，当发现测得沉降量出现急增现象，必须立即将矿区围岩移动带范围内全部人员、设备撤离至移动带安全距离以外。
4.2 采空区处理
4.2.1 崩落围岩
崩落围岩：采用崩落围岩的方法可以释放围岩压力，使围岩应力达到一个新的平衡。围岩崩落的方式有两种分别为自然崩落法和强制崩落法。
由于通往采空区的巷道由于长久没有维护，发生冒顶、片帮，实际上处于封闭或半封闭状态，人员及设备无法通行，强制崩落的可操作性不好，而且成本高。最为重要的是由于根据地质水文报告，预测地下坑采系统采空区采动变形影响带面积较大，目前矿山地表也不允许陷落，故不太适合采用崩落围岩法处理采空区。
4.2.2 充填采空区
在矿房回采之后，用充填材料（废石、尾砂等）将矿房充满。这种方法不仅处理了采空区，也为回采矿柱创造了良好的条件。矿山生产实践及研究证明，采空区用废石充填后，在减小岩体和地表移动的幅度，防止大面积地压活动，降低地压破坏程度方面都有成效，并有助于解决井下采掘副产废石的堆放问题。
但应用充填法处理采空区需要在地表建充填站，目前瑞源矿区也不具备充填条件，故不太适合采用充填法处理采空区。
4.2.3 封闭采空区
目的是使空区中围岩突然崩塌所产生的气浪遇到封闭墙时能得到缓冲，减少其对人员、设备等的冲击破坏。对于近地表的采空区，这是一种简单经济的方法。
针对目前矿山地表不允许陷落，故不建议采用崩落围岩，同时矿山不具备充填条件，因此建议采用经济有效地封闭空区的方法作为采空区处理的主要手段。
4.3 下部矿体阶段开采顺序
对于瑞源矿区下部矿体的开采，建议采用下行式开采。开采时，必须加强地压监测与地压管理。
瑞源矿区阶段中矿块的开采顺序，建议采用后退式开采顺序，减少其采准巷道的维修费用，可考虑采用双翼回采，形成较长的回采工作线，从而缩短阶段的回采时间，提高开采效率。
建议矿山在进行下阶段的开采时，严格按照留矿法矿块结构，保留顶底柱和间柱，对围岩起支护作用。尽量不要让采空区出现大面积贯通。
4.4 地压监测
建议矿山在封闭空区的基础上，辅助增加地压监测的方法，针对矿山采空区的围岩属于硬岩，应采用声发射与应力联合监测的方法，通过耦合分析监测结果来综合判别采空区的稳定性，以达到预测空区失稳的目的。
5 结论
通过瑞源萤石矿采空区调查及地压评价研究，现场取得实测数据上千余组，地表及井下实地调查十余次，拍得地压显现照片几十张，绘制实测图纸十余份，建立一整套地表及井下空区分布三维立体模型。在分析、计算、研究及相关实验的基础上，得到如下主要结论：
①井下地压显现主要体现为局部地段巷道片帮、顶板掉块、采场上盘岩体垮帮等小规模地压活动，实际调查分析，整个矿区井下受构造与应力控制的地压显现均不明显，小规模地压活动主要原因为矿房间柱与顶底柱未保留，致使多部位空区大面积贯通所致，这也是今后诱发大规模地压活动的主要因素。
②建立基于关系矩阵和模糊理论的采空区地压稳定性综合评价模型。对各中段采空区进行稳定性评价，评价结果表明各中段独立采空区处于稳定状态；连通采空区处于中等稳定状态。就整体而言，目前瑞源萤矿井下采空区处于稳定期。
③针对地表及井下地压显现的状况与成因，提出了针对瑞源萤石矿的有效空区处理方法及地压防治措施，其中对于地表塌陷区提出了回填与削坡卸荷相结合的治理方案，对于井下采空区提出了以封闭为主的处理方法，针对井下局部地压显现，建议矿山深部开采时严格按照下行式回采顺序，阶段严格按照后退式回采顺序，改善回采过程应力分布，矿房保留合理的顶底柱与间柱，减少上盘岩体暴露面积，保障空区的稳定与回采的安全。
④建议矿山在处理空区的基础上，针对瑞源萤矿的实际情况辅以声发射与应力联合监测与耦合分析的地压监测有效手段，进行矿区地压的预测预报。
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