关键词:数字矿山;矿山测量;测量技术
1 前言
对数字矿山的定义,较为统一的说法是:在矿山企业的生产范围内,运用现代化先进技术、传感器网络相关技术、数据库相关技术等对生产过程中的各个环节、各个生产要素进行科学、数字、集成式的规划。数字化技术在近年来的实践过程中,得到了广泛的应用,促进了数字矿山建设的发展。数字化技术的应用,使得矿山的建设、生产、管理、运营等各个环节实现数字化、可视化、网络化、模拟化的管理,对矿山的建设规划、运营模式、应急预案、规章制度起到一定的指导作用。此外,各层的管理人员能够及时掌握动态信息,根据工程的实际情况做出最优决策,合理配置资源。面对当前竞争激烈的市场环境,矿山建设的数字化将能为企业带去更大的利益。
云南作为矿业大省,曾被誉为“有色金属王国”,且矿业是云南省工业经济的主体之一。建设数字矿山,已成为云南省转变矿业的发展方式,实现矿业经济可持续发展的重要抓手。为进一步提高矿业服务能力和水平,解决矿业发展中的问题,促进云南矿业健康持续发展,行业结合自身的发展实际,建立和完善了涵盖地质、测量、采矿、选矿、经济等与矿业相关的各专业专家库,为矿山建设的数字化提供了强有力的技术支撑。
2 数字矿山的特点和组成
数字矿山应具有以下六大特征:以高速企业网为路网;以矿山模式与数据为货物;以矿山地理信息系统(GIS)为调度;以数字挖掘和地理三维模拟系统(3DGM)为包装;以矿业数据信息采集系统及更新系统为保障;以采矿CAD(MCAD)、虚拟系统(VR)、仿真系统(CS)、可视化系统(VS)、科学计算(SC)为车辆。
数字矿山的基本组成大致可以分为采集部分、调度部分、功能部分、包装部分核心部分。
采集部分具有矿山数据的收集和整理功能,包括勘察数据、矿山测量数据等、传感数据集文档数据等;调度部分负责拓扑的建立与维护、空间的查询与分析、制图输出、数据访问的控制、生产调度与指挥等;功能部分负责AI、VM、MS、MCAD、SC、SV等各类专业的模拟和分析;包装部分负责3D空间建模、矿山环境数据融合、数据的处理整合;核心部分则统一管理数据和模型,进行决策分析,完成对整个系统的支持。核心部分的计算内容主要包括开采沉陷、顶板垮落、瓦斯面积、瓦斯聚集模型、围岩运动模型、通风网络和涌水量等。各部分中,矿山数据是数字矿山建设的核心和基础,矿山地理属性数据库与相关信息结合能够形成MGIS系统,矿山空间数据库负责管理井上井下矿物拓扑和几何信息,模型数据库对矿山的规划、运营进行模拟。在数字矿山的建设中,做好矿山测量工作,对基础数据进行有效采集与利用,从而建立全面的地理空间基础信息系统和应用系统。
3 数字矿山测量任务
在现代化测绘仪器与设备、现代测绘技术稳步发展的前提下,受矿区环境动态监测与评估技术、信息采集技术进步的影响,矿山测量也得到了快速的发展。与此同时,数字化技术在矿山建设生产中的广泛应用提高了矿区整体的服务水平。在数字矿山建设的过程中,测量人员应当对矿山的地面资源、地下资源、地质状况以及相关的环境数据进行有效采集与存储,由相关的专业人员进行整合分析,为矿山的资源开发、发展决策提供依据。
在矿山开采之前,测量人员应当对开采环境进行评估,预测开采过程中存在的沉陷可能,监测塌陷部位的环境,评估矿山开采的安全性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在矿山开采的过程中,应当对矿区数据进行实时采集,控制GIS成本,引进GIS技术,提高矿山开采的工作效率。与此同时,通过矿山环境动态化信息系统模拟矿山生产管理动态图,为管理人员提供决策依据;模拟矿山沉陷部位动态图,为沉陷部位的治理提供决策依据;实时监测矿区开采情况,为矿区自动化管理奠定基础。受到空间关系的影响,矿山测量的相关数据信息较为复杂,种类较多,对相关测量人员的职业能力及个人素质都有了更高的要求,对数字测量技术的应用也有了新的标准。
4 矿山测量的数字技术
在矿山测量中,数字测量技术并非是指单一的某种技术,而是为达到测量要求而运用的一系列技术。数字测量通过全球卫星定位系统(GPS)、全站型电子测距仪、实时动态载波相位差分技术(RTK)以及计算机辅助设计(CAD)等手段,完成数字测量与图纸绘制工作。在实际采用数据测量技术时,应当根据具体的地理位置条件做有针对性的控制,如井上、井下、沉陷部位等,以保证矿区整体的测量技术水平为原则,对矿山测量人员进行相关的职业技能培训,熟练掌握相关的操作要点和标准,促进数字矿山的建设。
4.1 GPS技术
全球卫星定位系统(GPS)起始于1958年,最初的主要目的是为军事领域提供实时、全球性、全天候的导航服务,以及相关情报的搜集、应急通讯等。GPS的基本原理是测量出已知位置的卫星与用户接收机之间的距离,综合多颗卫星的数据从而确定用户接收机的具体位置。近年来GPS定位系统在我国的矿山测量中被广泛使用,尤其是对地面坐标与环境的监测。在使用GPS技术进行测量作业时,应当根据GPS接收机的最佳测程选取合适的基线长度和测量基点,通过观测基点推算出待测点的坐标,再计算GPS无约束三维坐标平差,求出基点的平差值;GPS的高程一般根据两点之间的高差采用平差方法计算;相关作业人员配备对讲机和电台等必要设备设施,严格调整,规范操作,以获得最为有效的测量数据。因为GPS技术对气候和地形有着较高的要求,在测量时应当给予重视,选择最佳时间作业,避免测量数据出现较大的偏差。
4.2 RTK技术
实时动态载波相位差分技术(RTK)是基于载波相位观测的实时动态定位技术,为用户实时提供观测站点在指定的坐标系中三维定位的结果,测量精度可达厘米级。在RTK作业模式下基准站通过数据链将测站坐标信息同观测数据一并传送至流动站。RTK技术测量需要注意参考站接收机与流动站接收机的转换参数应当保持一致。测量前对流动站和参考站进行检核,中折线的坐标根据测量进行确定,测量的最终结果采用统一的格式进行整理。RTK技术支持接收机与中线间距的自动显示,以此测量人员能够确定出中线的位置。受到矿区所处的地形地势的影响,一般的测量方法精度达不到要求,而专业人员在拥有熟练的操作技能,高水平技术知识,以及对矿区地形地质有多方面了解的情况下,采用RTK技术,能够很好的保证矿山测量工作的高效、精确。
4.3 技术推进
基于数字测量技术的高效、准确,在矿山测量工作中,有效利用数字测量技术,能够推动数字矿山的建设与发展。在矿业生产中,应用数字技术能够对矿产资源进行综合开发,并对生产环节的安全性和周边的环境治理提供一定的保障。未来矿业应当以数字化、自动化、智能化为方向,通过科学的数字测量技术,促进矿业在发展方式上做出优化,走持续发展的健康道路。
5 小结
当前矿业在生产环节这一方面已经取得了很大的进步,但在建设数字矿山的过程中,矿山测量占据了极为重要的地位,矿产企业应当引起足够的重视,采用先进的数字测量技术,保证测量工作高效、精准,保证生产过程安全、高效,加快矿产行业的数字化进程。
参考文献
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[3]温吉洋.以大雁矿山测量为例浅谈矿山测量技术发展方向[J],内蒙古煤炭经济,2012,1(15).
论文作者:李汝松
论文发表刊物:《科技新时代》2018年3期
论文发表时间:2018/6/6
标签:矿山论文; 测量论文; 数字论文; 技术论文; 数据论文; 矿业论文; 矿区论文; 《科技新时代》2018年3期论文;