基于 GPS的露天矿采剥验收误差控制

李巧莲,刘 军

(洛阳栾川钼业集团股份有限公司矿山公司, 河南栾川市 471542)

基于 GPS的露天矿采剥验收误差控制

李巧莲,刘 军

(洛阳栾川钼业集团股份有限公司矿山公司, 河南栾川市 471542)

利用 GPS测量技术进行露天矿生产采剥验收,分析验收过程中产生误差的各种原因,并寻求有效的误差控制方法,确保了验收精度。

GPS测量;采剥验收;误差控制

露天矿山的采剥工程验收工作就是要对矿山所有采剥工程进展情况进行及时、全面的测量,并绘制成图。主要是对矿山采剥生产作业计划的实施情况予以检核,对施工质量进行监督和规范,是矿山生产经营考核和各项指标控制的一项基础性技术工作,包括矿山采出矿石量、废石量测量验收,作业场地达标验收,爆破穿孔验收,作业台阶边坡验收,采场道路验收等等[1]。为矿山加强技术管理、计划管理、资源管理、损失贫化管理等提供可靠的图件资料和工程技术参数。其中矿岩采剥验收数据的误差大小直接影响到公司的生产经营考核工作,是矿山企业生产经营管理的核心之一。利用先进的测量手段,有效地控制测量误差至关重要。

洛阳栾川钼业集团矿山公司 2005年度的采剥总量已经达到 16414 km3,根据《有色金属矿山生产技术规程》的要求,年度总算控制误差按 1%计算[2],将会有 164.14 km3的工程量差值,按 20元/m3的采剥综合单价估算将会给经营考核指标造成 300余万元的波动。面对如此大的矿山采剥生产能力,为把《规范》要求的限差控制到极限,实现资源损失最小化、公司利益最大化,测量技术人员结合相关的矿山测量技术规范和实践经验重点开展了以下几方面的工作。

1 健全规章制度,严格验收程序

(1)结合矿山生产的实际情况和特殊的采剥作业条件,在《有色金属矿山生产技术规程》和《金属矿山测量技术手册》的指导下,重新制订下发了《洛钼集团矿山公司露天开采生产技术规程》,细化了相关测量章节的具体操作规范,结合现在使用的先进测量仪器,科学合理的压缩了验收限差范围。

(2)制订下发了《洛钼集团矿山公司露采工业场地工程验收管理规定》,并补充下发了《矿山公司中深孔验收的若干规定》。

(3)完善内业和外业的检核手段,实行外业测量作业时采用多人同时定区域数据采集,内业分别成图计算的交叉验收检核办法,进一步严格验收程序,完善检核机制。

2 引进先进设备,优化验收工艺

(1)先进的测量设备是提高测量效率和精度的必要条件。传统的测量设备如经纬仪、全站仪等,外业数据采集费人、费力、耗时、精度低。为适应露天开采测量战线长、地形复杂、工作量大等需要,经过考察选型和应用试验,选用先进的 GPS(RTK)矿山测量新工艺,并全面应用到矿山的测绘工作中。

(2)测量工作的内业数据处理、成图、计算工作在传统测量模式下由手工完成,周期长,累积误差大。GPS的应用配以专业的南方测绘 Cass测量软件,实现了外业数据采集、内业数据处理和成图计算的完美结合,使工程验收工作实现了质的飞跃。

3 分析误差来源,寻求解决方案

即使再先进的测量设备也有其美中不足之处,对 GPS(RTK)来讲,同样存在着不可避免的各种测量误差,误差来源于测量工艺及设备的系统误差和测量作业人员的人为误差两个方面。

3.1 测量设备系统误差

设备系统误差是指特定型号的 GPS(RTK)测量设备在正常工作状态下受设备自身性能及外部工作环境的影响产生的误差,它包括受卫星运行状态、天空环境、数据链传输等影响产生的各种误差[3]。系统误差的解决办法是要选择质量可靠、稳定性强的GPS(RTK)测量设备,做到设备定期检校并选择最佳的外业数据采集时段。

3.2 测量中的人为误差[4]

(1)GPS基站架设对中误差。

(2)各项校正参数的设置误差。

(3)移动站校正和测点时的天线偏移误差。

(4)外业数据采集时特征点选取误差。

(5)内业数据处时数据筛选误差。

(6)成图连线和图形套用误差。

(7)建模选点和计算公式选用误差。

针对以上可能出现的各种误差只要严格按照公司制订的《GPS使用管理规定》进行规范操作,以《GPS(RTK)测量技术规范》为指导,提高测量技术人员的责任心,完全可以减少,甚至避免各项人为误差的产生。

4 应用实例

以 1390台阶中南部空区处理爆堆推进的验收测量为例,为科学合理编制周配矿计划,必须及时的验收设备推进作业量。针对所用的南方 RTK的设备性能和各项技术指标,在每一次外业测量前,都要认真查阅星历和天气预报,同时选取 2台设备做好室内检验和外业校正[5]。在外业测量时有 2名测量技术人员根据规范要求结合各自的工作经验选取特征点进行数据采集。

内业成图时分别对外业采集点进行筛选连线,利用配套的 CASS成图软件建立 DT M模型,选取计算边界进行计算,根据 2次同步结果进行算术平均,作为当周的验收结果。在每月的末周验收图件,同时结合上月末周的验收图件计算出当月的工程验收总量,与当月期间 4周的验收数据累计值进行比差求误差率,季度总差和当月误差均在 0.3%以内,大大优于矿山采剥工程验收的规范限差。

5 结 论

矿山公司露采工业场地应用 GPS(RTK)进行矿岩采剥验收测量以来,采取行之有效的误差控制方法,确保了月工程验收累计、年度工程总验收、年度验收复核外审等各项数据不超差,效果显著,为公司的生产经营考核提供了可靠的工程经济指标,科学合理地反映了公司的生产经营状态,极大地维护了公司利益,这是传统的工程验收工艺所无法比拟的。

[1] 金属矿山测量手册编委会.金属矿山测量手册[M].长沙:湖南科学技术出版社,1995.

[2] GB6722.有色金属矿山生产技术规程[S].

[3] 徐绍全,张华海,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2003.

[4] 魏二虎,黄劲松.GPS测量操作与数据处理[M].武汉:武汉大学出版社,2004.

[5] GB/T18314-2009.全球定位系统 (GPS)测量规范[S].

2010-05-31)

李巧莲 (1974-),女,山西孝义人,国家注册质量工程师,中国测绘学会会员,主要研究方向为矿山信息化测绘,Email:lmliqiaolian-135@163.com。