新型数字测绘技术在矿山工程施工中的应用

杨志强

（甘肃煤田地质局综合普查队，甘肃 天水 741000）

我国作为能源消耗大国，在经济迅速发展的背景下，能源需求量也不断升高。导致矿山开采量以及开采频率也随之增加，为矿山工程带来了一定的施工难度。因此，在矿山施工过程中引入先进的科学技术势在必行。国外关于矿山工程的研究起步较早，在英国、新西兰以及美国等一些先进国家的技术支持下，在1992年时，逐渐将可视化技术，应用到矿山立体建模过程中[1]。我国对于相关领域的研究起步相对较晚，但是在国家自然科学基金委员会的大力支持下，已经成功有所突破。研究重点主要集中在矿山三维构造以及时空领域地质动态统计层面，并总结出矿山工程施工在数据采集和勘探方式方面的分布特征。目前学术界关于将新型数字测绘技术，应用到矿山工程施工中的文献还不是十分全面，需要进一步深入探讨。

1 基于新型数字测绘技术的矿山工程施工方法设计

1.1 采集矿山数字地形数据

矿山数字地形数据包括矿山地形的平面位置以及高程数据，主要依靠野外测量、遥感影像以及将地形图数字化等采集方式。

近年来，数字测绘技术也被广泛用于矿山地形测绘工作中，具有比其他测绘手段更为精准的优势。由于立体的矿山施工地点的地形情况通常都比较复杂，因此在数据采集过程中，需要将计算机技术和航空遥感技术的作用原理作为理论基础，并保证采集到的数字影像的数据与矿山地形实际数据的误差控制在一定范围内[2]。此外，矿山地面的通常是不光滑并且不均匀的状态，在数据采集过程中可能会出现断裂线问的情况。尤其是面对植被茂密或者森林覆盖面积较大的矿山时，传统的测绘技术往往无法精准地获取地面数据，需要在数据采集之前，划分面积区域并采用离散的方式进行地形测量和数据采集。此外，准确判读采集到的数据信息也是施工过程中的重要环节。将高空拍摄的影像资料作为数据采集的手段，能够有效采集矿山地理位置较高的地势数据，但是一些较低的地形数据难以准确获取，需要结合投影法、阴影法等手段进行实地采集。基于上述描述，完成数据采集工作。

1.2 利用新型数字测绘技术构建三维交互式地质模型

以采集到的矿山数字地形数据作为基础，利用新型数字测绘技术，构建三维交互式地质模型。新型数字测绘技术的重大技术突破，直接影响着矿山工程的施工质量，在地质影像获取、检测地形特征、解析数字地形数据等方面都提供了更为可靠的结果[3]。

在矿山的三维地形图中搜索矿山位置，并匹配出对应的三维立体坐标。在地图上设定一条施工线路，测算距离长度，具体表达公式如下：

其中，D表示测算距离长度，i表示地图上两个点之间的距离，A,B,C表示矿山在地图上的三维坐标。将整个矿山工程的施工范围看作是一个密闭空间，并在地图上将该空间划分为若干个网格，设定每个网格之间的距离为相同的长度，具体如下图所示。

由图1可以看出，每个网格单元都能找到对应的数值，且分布形状为正方形。在矿山三维立体地图中的任意一点，与另一点构成的直线距离可以通过绘制剖面网格图的方式实现。当矿山工程的施工范围内有陡崖或者河沟时，则网格会在原有基础上变得稀疏，遇到这种情况时，则需要在建模过程中进行数据内插和加密，以保证模型的精确度。在矿山的三维地图上任选一条直线，分别计算直线上两个端点的空间坐标值，并根据计算结果完成三维交互式地质建模。

1.3 设置矿山工程施工模式

矿山工程的施工模式是新型数字测绘技术应用成果的直接体现，将矿山的三维空间关系作为施工模式设置的定位基础。根据矿山的三维交互式地质模型，挖掘矿山中矿体的勘探轨迹，并按照预定的施工路线，并将矿体的走向用数字测绘技术标注出来。

利用矿山中的矿体轮廓、勘探线和辅助线以及地质数据，绘制出矿山实体图像。将矿山中的矿体用鲜艳的颜色绘制，并将大致范围用色差明显的颜色绘制，保证二者之间形成强烈的反差。矿山工程施工模式还需要将施工安全问题放在首要地位，包括对矿体内巷道地形的详细勘查，并结合历史数据总结施工安全的重要影响因素。在施工模式中，建立完善的安全预警机制，最大限度地保证工人的人身安全。此外，根据矿山的地形特点进行斜井盘式开拓，设置矿山的施工等级，将+420m～+330m作为一级施工范围；将+400m～+280m作为二级施工范围；将+445m～+420m作为三级施工范围，施工顺序为一、二、三。根据矿山的矿体走势，选取最佳受力点进行断层切割，并根据三维坐标数据，设定实际切割面积。将矿山的钻孔空间位置、测斜信息、岩性信息以及钻孔样品信息作为施工模式设置的测绘基础，并根据矿山中地质界面的采样点空间坐标进行矿山形态测绘。融合局部估算方法和距离幂次反比方法实现矿山工程施工模式设置。

2 实验分析

为了测试此次设计施工方法的实际应用性能，选取两种传统施工方法进行实验对比，将实验设置为施工范围为10000m的条件下，分别测试三种施工方法的测绘覆盖率，得出实验结果如下：

由表1可知，在相同的实验条件下，此次设计的矿山工程施工方法比其他两种施工方法的测绘覆盖率高出11.0876%～27.5417%不等，证明融合了新型数字测绘技术的矿山施工方法实际应用性能更佳。

3 结束语

文章在新型数字测绘技术的基础上，设计了一种矿山工程的施工方法，在一定程度上推动了整个矿山工程领域的技术发展，并为学术界开展相关研究奠定了理论基础与实践基础。由于研究条件有限，文章对矿山的水文地质条件方面研究的还不够透彻，未来将不断完善相关不足。