煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪及測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用分析

許 風(fēng) 亮

(山西省煤炭地質(zhì)物探測(cè)繪院,山西 晉中 030600)

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)煤炭資源的需求也越來越大，在這種背景下，加大煤炭資源的開發(fā)也越來越迫切。在煤炭開發(fā)過程中，由于開采環(huán)境比較惡劣，很容易發(fā)生安全事故，對(duì)此，做好煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪工作至關(guān)重要。在煤炭資源開采過程中，由于煤炭資源埋藏較深，地質(zhì)條件較差，使得開采過程中面臨著較大的安全事故，如瓦斯爆炸、粉塵事故等。而通過先進(jìn)的地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)，可以對(duì)煤炭礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面的勘測(cè)，進(jìn)而為煤炭資源的開采提供科學(xué)的參考，降低煤炭開采過程中安全事故的發(fā)生，提高煤炭開采效益。

1 煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪的重要性分析

煤炭作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源支柱，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)行社會(huì)形勢(shì)下，對(duì)煤炭資源的需求越來越大，在這種情況下，煤炭的開采逐漸向深度開采發(fā)展。在煤炭資源的開采過程中，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行有效的測(cè)繪是煤炭開采中的關(guān)鍵，因?yàn)槲覈?guó)煤炭資源大多蘊(yùn)藏在地底下，由于地形地貌多樣、復(fù)雜，使得煤炭開采過程中存在較大的安全威脅，而通過科學(xué)的地質(zhì)測(cè)繪，可以有效地避免安全事故的發(fā)生，為煤炭開采提供安全保障。

1.1 煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪是煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)

由于我國(guó)大多數(shù)煤炭資源蘊(yùn)藏在地底下，地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，使得煤炭開采過程中存在許多不確定性因素，容易引發(fā)安全事故，而要想了解煤炭礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，認(rèn)清煤炭礦區(qū)的地質(zhì)條件，有賴于地質(zhì)測(cè)繪工作。所謂地質(zhì)測(cè)繪就是進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查，并將調(diào)查和勘查的結(jié)果制作成圖紙。通過地質(zhì)測(cè)繪，可以將煤炭礦區(qū)的地質(zhì)條件清晰、全面地呈現(xiàn)出來，方便煤礦企業(yè)結(jié)合實(shí)際情況制定科學(xué)的開采策略，進(jìn)而降低煤炭開采過程中的安全事故。

1.2 地質(zhì)測(cè)繪為煤炭安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持

由于煤炭資源賦存條件不同，煤層的埋藏深度、巖性、厚度和地質(zhì)構(gòu)造也會(huì)不同，會(huì)給煤炭開采造成較大影響。

1)根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》以及《煤礦地質(zhì)規(guī)程》相關(guān)要求[1]，煤炭礦區(qū)設(shè)計(jì)所需要的地質(zhì)說明書應(yīng)提前兩年通知地質(zhì)部門，然后由地質(zhì)部門做相關(guān)考察和分析，并根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)原有的材料進(jìn)行補(bǔ)充、修改和說明，進(jìn)而為設(shè)計(jì)部門提供可靠的地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)資料。

2)地質(zhì)測(cè)繪部門要對(duì)設(shè)計(jì)、施工等部門提供的相關(guān)資料進(jìn)行全面的核實(shí)，確保相關(guān)資料準(zhǔn)確、真實(shí)，對(duì)于與實(shí)際情況有出入的要進(jìn)行調(diào)查，并作出重新解釋，以便煤炭生產(chǎn)能夠正常進(jìn)行。

3)施工階段。在回采工作面之前，根據(jù)已有的測(cè)繪資料進(jìn)行綜合分析，提出回采工作面聯(lián)系推進(jìn)的斷層及褶皺形態(tài)等。在回采過程中，根據(jù)工作面的地質(zhì)變化規(guī)律，分析工作面有無影響回采的各種地質(zhì)隱患，如果有，應(yīng)提出相應(yīng)的補(bǔ)救措施。同時(shí)針對(duì)隱患，應(yīng)采用物探、鉆探等方法查明這些隱患的具體位置，了解其特征[2]。另外，在回采過程中，要根據(jù)地質(zhì)資料預(yù)測(cè)工作面及掘進(jìn)巷道內(nèi)巖層、煤層厚度以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而為相關(guān)安全防護(hù)提供參考。

4)在對(duì)煤炭開采區(qū)域做出科學(xué)預(yù)測(cè)的同時(shí)，要建立巖移觀測(cè)站，對(duì)每一個(gè)變化量進(jìn)行分析，研究地表下沉情況，并根據(jù)觀測(cè)站監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)提出相應(yīng)的治理辦法。

2 煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪中測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用

煤炭礦區(qū)的地質(zhì)測(cè)繪是一項(xiàng)專業(yè)且系統(tǒng)的工作，要想提高地質(zhì)測(cè)繪結(jié)果的科學(xué)性，有賴于先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)?，F(xiàn)階段，我國(guó)煤礦開采開始向深度開采發(fā)展，開采環(huán)境更加惡劣和復(fù)雜，原有的地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)在精度方面已經(jīng)不適用，迫切需要研發(fā)新的測(cè)繪技術(shù)。當(dāng)下，GPS測(cè)繪技術(shù)、GIS測(cè)繪技術(shù)、全站儀測(cè)繪技術(shù)、RTK技術(shù)等在煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪中得到了較好的應(yīng)用，為煤炭礦區(qū)的安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。

2.1 GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

GPS即全球定位系統(tǒng)，主要用于布置煤礦區(qū)域的測(cè)量控制系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)的基本原理就是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，確定接收機(jī)的具體位置。借助GPS測(cè)繪技術(shù)，不僅可以探測(cè)到煤礦區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)地貌，同時(shí)還能對(duì)礦區(qū)內(nèi)的礦道、煤礦周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而為煤礦的安全開展提供保障。在地質(zhì)測(cè)繪中，工作人員可以在煤炭礦區(qū)布置GPS技術(shù)，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)煤礦沉陷區(qū)，觀察沒有帳篷煤礦區(qū)域的地貌穩(wěn)定性和牢固性[3]。同時(shí)，借助GPS技術(shù)，可以幫助煤礦開采人員采取正確的開采方式，保證開采安全。

2.2 GIS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

GIS即地理信息系統(tǒng)，該技術(shù)可以采集和描述煤礦及周邊的地理信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而為煤礦開采提供科學(xué)的參考。由于煤炭資源所處的地理環(huán)境比較復(fù)雜，在礦區(qū)地形圖的繪制中，測(cè)繪工作人員可以借助GIS技術(shù)將礦區(qū)的整體地形地貌呈現(xiàn)出來。同時(shí)，該技術(shù)可以對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，將煤炭礦區(qū)的地形地貌精準(zhǔn)地描述出來。在地質(zhì)測(cè)繪中，借助GIS技術(shù)，可以完成煤礦測(cè)量數(shù)據(jù)的管理，大大地提高了數(shù)據(jù)處理效率[4]。另外，借助GIS技術(shù)，可以對(duì)煤礦作業(yè)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，全方位地觀察礦井內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而為煤礦的安全生產(chǎn)提供保障。

2.3 全站儀測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

全站儀是集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，在煤炭礦區(qū)的地質(zhì)測(cè)繪中發(fā)揮著重大作用。借助全站儀，可以測(cè)量水平角、垂直角、高差、三維坐標(biāo)等。在全站儀測(cè)繪中，工作人員應(yīng)先固定全站儀，將全站儀儀器放于架頭上，并做好對(duì)中工作，然后瞄準(zhǔn)測(cè)量無進(jìn)行讀數(shù)，最后工作人員將全站儀測(cè)到的數(shù)據(jù)記錄下來，并錄入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行圖形繪制。全站儀在煤炭地質(zhì)測(cè)繪中有著明顯的優(yōu)勢(shì)，它集精確化、智能化和數(shù)字化于一體，能夠?qū)ΦV區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地形地貌進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)[5]。同時(shí)，結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可建成煤炭礦區(qū)的三維數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸?shù)葦?shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)而為煤炭安全開采提供精準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)參考。

2.4 RTK技術(shù)的應(yīng)用

RTK是一種新的衛(wèi)星定位測(cè)量方式，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，它的出現(xiàn)為煤礦地質(zhì)測(cè)繪提供了技術(shù)支持，大大的提高了作業(yè)效率。以往的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行計(jì)算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)的精度。在煤炭礦區(qū)的地質(zhì)測(cè)繪中，工作人員只需背著儀器在要測(cè)的地埋碎部點(diǎn)呆上幾秒鐘，并同時(shí)輸入特征編碼，就可以指導(dǎo)點(diǎn)位精度[6]。值得注意的是，在測(cè)量工作開始前，工作人員應(yīng)先對(duì)各種儀器進(jìn)行掃描，如果發(fā)現(xiàn)RTK信號(hào)不強(qiáng)時(shí)，則需要放置一臺(tái)室內(nèi)接收器，以此來促進(jìn)測(cè)繪工作的順利進(jìn)行。

3 結(jié)語

煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的工作，做好煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪工作，可以為煤炭安全開采提供科學(xué)參考，為作業(yè)人員的人身安全提供保障，為煤炭企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。在煤炭礦區(qū)地質(zhì)測(cè)繪中，應(yīng)用新的測(cè)繪技術(shù)，不僅可以提高收集、處理和應(yīng)用數(shù)據(jù)信息的效率，同時(shí)也減少了地質(zhì)測(cè)繪工作中資源消耗，節(jié)省煤炭開采成本。伴隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，深入煤炭地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)的研究，提高地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)的先進(jìn)性，有利于煤炭資源的科學(xué)開采，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的更好發(fā)展。