多波束探測(cè)技術(shù)在采礦塌陷區(qū)地質(zhì)測(cè)量中的應(yīng)用研究

裴瀟雪

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第十一地質(zhì)大隊(duì)，新疆 昌吉 831100）

20世紀(jì)70年代初期階段，多波束探測(cè)技術(shù)誕生，之后不斷發(fā)展，并在20世紀(jì)早期階段。我國(guó)從國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家將此項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)過來，同時(shí)積極借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)方面的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步促進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，并在海洋工程及礦山地質(zhì)和考古領(lǐng)域中得到了普遍應(yīng)用，對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展也做出了巨大的貢獻(xiàn)[1]。在礦山地質(zhì)測(cè)量當(dāng)中多波束聲吶探測(cè)技術(shù)應(yīng)用日漸普遍起來，并發(fā)揮了巨大的作用。利用該項(xiàng)技術(shù)能夠針對(duì)復(fù)雜礦山地質(zhì)條件開展多角度全方位的探測(cè)工作，對(duì)促進(jìn)礦山地質(zhì)勘測(cè)工作水平的提升起到了重要的促進(jìn)作用，還能針對(duì)礦山進(jìn)行全方位無遺漏的地質(zhì)測(cè)量，尤其在采礦塌陷區(qū)的應(yīng)用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量手段的不足，可以更加全面的掌握這些區(qū)域的地質(zhì)條件，為相關(guān)工作的開展提供有價(jià)值的參考信息，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1 AUV測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)

（1）質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。在礦山地質(zhì)勘查過程當(dāng)中，利用AUV開展相應(yīng)的分析與探測(cè)工作，由于需要應(yīng)用較長(zhǎng)的線纜，在具體應(yīng)用時(shí)無法根據(jù)預(yù)定路線開展相應(yīng)的操作，基于對(duì)這一問題的研究與分析，通過AUV多波束聲納技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行相應(yīng)的地質(zhì)勘查工作，能夠有效地調(diào)整測(cè)量方向，同時(shí)還可以在測(cè)量工作實(shí)際，確保整個(gè)運(yùn)行軌跡，分布于預(yù)定路線當(dāng)中。具體開展測(cè)量時(shí)，能夠有效預(yù)防與判斷一些突發(fā)情況的發(fā)生，能夠大大提高測(cè)量精度，是誤差在測(cè)量線路上處于幾米范圍之下，進(jìn)而通過測(cè)量獲取精準(zhǔn)豐富的地質(zhì)條件信息。

（2）效率優(yōu)勢(shì)。利用AUV開展測(cè)量工作中，一般而言都是應(yīng)用快捷連貫式的測(cè)量方式進(jìn)行測(cè)量，具體測(cè)量時(shí)，具有較快的測(cè)量速度，而且可以將導(dǎo)航功能相配備，在對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間深度勘查時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)的了解和掌握礦山地質(zhì)情況，并能合理的控制測(cè)量時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)，避免測(cè)量過程當(dāng)中導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)生一些問題，引發(fā)探測(cè)過程中AUV坐標(biāo)出現(xiàn)偏差現(xiàn)象，目前在應(yīng)對(duì)這些問題時(shí)，主要通過聲音傳導(dǎo)系統(tǒng)以及長(zhǎng)導(dǎo)線進(jìn)行應(yīng)對(duì)，礦山地質(zhì)測(cè)量過程當(dāng)中，通過AUV進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)當(dāng)將身那標(biāo)志首先布設(shè)于測(cè)區(qū)范圍之內(nèi)，并對(duì)礦山測(cè)量警告標(biāo)志進(jìn)行合理設(shè)置，構(gòu)建基于GPS系統(tǒng)的聲音定位網(wǎng)絡(luò)，對(duì)個(gè)標(biāo)志間形成的距離誤差進(jìn)行有效解決。由于充分確定了礦山整體地理位置，應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)備間具體位置進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而提高測(cè)量的精準(zhǔn)性與科學(xué)性[2]。

（3）效益優(yōu)勢(shì)。對(duì)于礦山深度勘測(cè)而言，在進(jìn)行深度勘測(cè)過程中，測(cè)點(diǎn)的定位主要通過基線測(cè)量方式來完成，雖然長(zhǎng)基線中有著較高的精確度，操作時(shí)耗費(fèi)時(shí)間較短。利用AUV技術(shù)能夠大大提升礦山測(cè)量工作時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益，控制和降低測(cè)量過程當(dāng)中的人力、物力投入，效果非常明顯。

2 礦山采礦塌陷區(qū)地質(zhì)測(cè)量中多波束探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

（1）實(shí)現(xiàn)勘測(cè)信息的同步處理。伴隨礦山開采工作的日漸加深，嚴(yán)重破壞采礦區(qū)原有的巖石結(jié)構(gòu)，對(duì)其穩(wěn)定性造成很大影響產(chǎn)生很多采礦塌陷區(qū)，對(duì)這些采礦塌陷區(qū)進(jìn)行相應(yīng)測(cè)量工作，能夠?qū)@些區(qū)域的巖層特征充分了解與掌握，并有效的監(jiān)測(cè)其地表移動(dòng)與變形情況，所以要求較高的測(cè)量精度。特別是針對(duì)這些區(qū)域開展測(cè)量工作當(dāng)中，進(jìn)行測(cè)量位置定位，設(shè)定資源并對(duì)這些區(qū)域特殊地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)測(cè)量存在一些難度，應(yīng)當(dāng)更好地保證測(cè)量精確度。所以聯(lián)合應(yīng)用AUV測(cè)量技術(shù)開展測(cè)量過程當(dāng)中，常常會(huì)發(fā)生一些系統(tǒng)兼容問題，工作人員在具體應(yīng)用過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)這些問題給予充分的重視。在開展礦山塌陷區(qū)地質(zhì)測(cè)量過程，一些淺層區(qū)域的地層地質(zhì)特征數(shù)據(jù)主要在U盤中進(jìn)行儲(chǔ)存，完成這些數(shù)據(jù)收集之后，應(yīng)當(dāng)有效的提取這些地質(zhì)數(shù)據(jù)，并開展接下來的數(shù)據(jù)處理工作，并開展接下來的數(shù)據(jù)處理工作，應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)定位，并進(jìn)行持續(xù)性的探測(cè)。在進(jìn)行時(shí)礦山深度測(cè)量過程當(dāng)中，需要確保測(cè)量信息和深度相符合，不然將嚴(yán)重影響測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度，對(duì)測(cè)量效率也會(huì)造成很大影響，更甚者無法處理這些數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行相應(yīng)記錄，通過傳統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行處理，并將探測(cè)過程中相關(guān)信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行同步化處理，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度，提升測(cè)量效率，保證礦山深度測(cè)量的整體質(zhì)量。

（2）提高信號(hào)的抗干擾強(qiáng)度。利用AUV進(jìn)行測(cè)量過程當(dāng)中，由于配備了相應(yīng)的聲納設(shè)備，不僅具有NBE設(shè)備功能，同時(shí)還有其他設(shè)備功能等，這些輔助性的功能設(shè)備主要包括USBl以及DVL高度計(jì)等。在具體開展礦山測(cè)量時(shí)，倘若聲吶設(shè)備和NBE設(shè)備發(fā)生頻率不相同時(shí)，那么與之相鄰的設(shè)備，在測(cè)量時(shí)將會(huì)將同倍數(shù)的頻率發(fā)出。在礦山深度勘測(cè)過程當(dāng)中，相應(yīng)的信息會(huì)受到很大干擾，影響勘察數(shù)據(jù)質(zhì)量，對(duì)整個(gè)勘查工作也造成不利影響。為了避免這些情況的出現(xiàn)，可以利用時(shí)間輪轉(zhuǎn)方式，來有效確保這些設(shè)備不會(huì)形成信號(hào)干擾，確保礦山測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度，保證測(cè)量工作效率。

相較于其他測(cè)量設(shè)備功率大小而言，NEB設(shè)備再進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，功率輸出通常較大，其功力常常達(dá)到100萬(wàn)kW以上的范圍，而且在具體開展測(cè)量工作時(shí)，設(shè)備自身功率發(fā)出也會(huì)出現(xiàn)明顯上升，由于這一情況存在，會(huì)對(duì)共電系統(tǒng)造成一定的影響，導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)階段性電流不穩(wěn)定的情況發(fā)生。AUV設(shè)備在應(yīng)用過程當(dāng)中，還相應(yīng)地將無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行配備，同時(shí)，電機(jī)以及螺旋槳等設(shè)備也在系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行了相應(yīng)配備。在運(yùn)轉(zhuǎn)這些設(shè)備時(shí)，會(huì)利用各種途徑來對(duì)NBE進(jìn)行干擾，所以在設(shè)計(jì)AUV時(shí)，極易發(fā)生電磁干擾情況，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生不兼容等問題，工作人員在具體應(yīng)用過程當(dāng)中，必須要對(duì)這些問題給予充分的重視，并采取有效的措施積極地進(jìn)行應(yīng)對(duì)，減少和控制這些問題的出現(xiàn)，更好地保證礦山測(cè)量工作的有序開展，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精確度，保證測(cè)量效率，對(duì)礦山塌陷區(qū)地質(zhì)測(cè)量提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)，推動(dòng)此項(xiàng)工作的順利開展。

3 結(jié)語(yǔ)

文中結(jié)合實(shí)踐，對(duì)礦山地質(zhì)測(cè)量中的相關(guān)問題進(jìn)行分析探討，分析研究了多波束測(cè)量技術(shù)在礦山塌陷區(qū)測(cè)量中的應(yīng)用，通過分析研究發(fā)現(xiàn)，伴隨當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，AUV技術(shù)也迅速的發(fā)展起來，在AUV系統(tǒng)相應(yīng)的搭載了多波束聲吶，在礦山測(cè)量當(dāng)中發(fā)揮著非常重要的作用，而且應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也非常的突出，測(cè)量效率大幅提升，也有效的保證了測(cè)量精確度。通過在礦山測(cè)量尤其是礦山采空塌陷區(qū)地質(zhì)測(cè)量當(dāng)中應(yīng)用多波束探測(cè)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，大大提高了礦山測(cè)量的工作效率和質(zhì)量，運(yùn)用前景廣闊，而且未來隨著此項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展，與發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)，測(cè)量技術(shù)之間的差距也在進(jìn)一步縮，今后，礦山地質(zhì)測(cè)量過程當(dāng)中多波束聲吶探測(cè)技術(shù)等應(yīng)用將更加廣闊，將會(huì)取得更加豐碩的成果。