采礦權(quán)勘測(cè)定界的測(cè)量方法

李海峰

(安徽省地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)院，安徽 合肥 230022)

根據(jù)《礦產(chǎn)資源開采登記管理辦法》、《國(guó)土資源部關(guān)于健全完善礦產(chǎn)勘查開采監(jiān)督管理和執(zhí)法監(jiān)察長(zhǎng)效機(jī)制的通知》要求，安徽省自然資源廳要求對(duì)全省行政區(qū)域內(nèi)的省兩級(jí)發(fā)證的采礦權(quán)進(jìn)行勘測(cè)定界工作，加強(qiáng)對(duì)礦產(chǎn)資源開采的監(jiān)督檢查，從源頭上杜絕采礦權(quán)發(fā)證時(shí)可能出現(xiàn)的采礦權(quán)“漂移，證照不一致，礦界范圍重疊交叉,占用保護(hù)紅線”等問(wèn)題的出現(xiàn)[1]。

1 露天開采礦山的勘測(cè)定界方法

采礦權(quán)勘測(cè)定界主要是對(duì)劃定礦區(qū)范圍、新立、變更登記等所涉及的采礦權(quán)范圍進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)定界，確定礦權(quán)范圍是否在港口、機(jī)場(chǎng)、國(guó)防工程設(shè)施圈定地區(qū)以內(nèi)；是否在重要工業(yè)區(qū)、大型水利工程設(shè)施、城鎮(zhèn)市政工程設(shè)施附近一定距離以內(nèi)；是否在鐵路、重要公路兩側(cè)一定距離以內(nèi)；是否在重要河流、堤壩兩側(cè)一定距離以內(nèi)；是否在國(guó)家劃定的自然保護(hù)區(qū)、重要風(fēng)景區(qū)、國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的不能移動(dòng)的歷史文物和名勝古跡所在地；是否在國(guó)家規(guī)定不得開采礦產(chǎn)資源的其他地區(qū)。采礦權(quán)勘測(cè)定界需要對(duì)礦權(quán)及周邊進(jìn)行實(shí)地測(cè)量并繪制地形地質(zhì)圖，以此為依據(jù)確定礦權(quán)的合理設(shè)置。

1.1 控制測(cè)量

1.1.1 坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇

平面系統(tǒng)采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系；高程系統(tǒng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

1.1.2 控制網(wǎng)的布設(shè)

礦山基本控制網(wǎng)是礦山一切測(cè)量工作的基礎(chǔ)，分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。根據(jù)需要，選擇地面三、四等三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)、一級(jí)小三角網(wǎng)、一級(jí)小測(cè)邊網(wǎng)或一級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)。高程控制一般采用地面三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)(點(diǎn))，小型露天礦山也可采用等外水準(zhǔn)作為高程控制[2]。

安徽省于2009年開展了全省礦業(yè)權(quán)核查控制測(cè)量項(xiàng)目，為了充分利用其成果，優(yōu)先考慮采用GPS網(wǎng)點(diǎn)作為露天礦山的基本控制點(diǎn)。布設(shè)礦山基本控制網(wǎng)時(shí)，必須滿足以下要求：

(1)根據(jù)申請(qǐng)采礦權(quán)范圍內(nèi)及周邊的地形礦狀，均勻分布控制點(diǎn)，為設(shè)置露天工作控制創(chuàng)造條件。

(2)選點(diǎn)時(shí)須保證點(diǎn)位的視野開闊，便于安置接受設(shè)備和操作，遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源，避開大面積水域。

(3)設(shè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮控制點(diǎn)的長(zhǎng)期保存，一般應(yīng)選擇在基礎(chǔ)穩(wěn)定處。

(4)大部分平面控制點(diǎn)應(yīng)測(cè)定高程。

1.1.3 控制網(wǎng)測(cè)量

平面控制網(wǎng)可以采用GNSS靜態(tài)測(cè)量方法觀測(cè)。在基本控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立平面控制點(diǎn)，利用全站儀采用導(dǎo)線法或極坐標(biāo)法進(jìn)行平面控制點(diǎn)測(cè)量。

高程控制分為Ⅰ、Ⅱ兩級(jí)，根據(jù)礦區(qū)地形，采用三角高程測(cè)量或水準(zhǔn)測(cè)量方法布設(shè)。利用三角高程測(cè)量方法測(cè)量Ⅰ級(jí)高程控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)利用三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)作為起始、閉合點(diǎn)組成三角高程網(wǎng)，測(cè)量Ⅱ級(jí)高程點(diǎn)時(shí)，可以在高一級(jí)高程控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上組成三角高程路線或者采用獨(dú)立交會(huì)法完成高程測(cè)定[3]。利用水準(zhǔn)測(cè)量Ⅰ、Ⅱ級(jí)高程控制點(diǎn)時(shí)，以高程控制網(wǎng)(點(diǎn))為基礎(chǔ)，敷設(shè)閉合、附合、結(jié)點(diǎn)路線或支線，水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行平差計(jì)算。

1.2 碎步測(cè)量

碎步測(cè)量主要是測(cè)量礦區(qū)范圍內(nèi)及周邊重要地形、地物(露天開采礦山應(yīng)考慮礦權(quán)周邊300 m安全爆破范圍)，繪制采礦權(quán)勘測(cè)定界圖。常用的方法有基于AHCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合全站儀觀測(cè)和無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量等。

1.2.1 基于AHCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合全站儀觀測(cè)

CORS是利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，在一個(gè)城市、一個(gè)地區(qū)或一個(gè)國(guó)家根據(jù)需求按一定距離建立長(zhǎng)年連續(xù)運(yùn)行的若干個(gè)固定GNSS參考站組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。RTK載波相位差分技術(shù)是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)量站載波相位觀測(cè)的差分方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)送給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。

目前，安徽省已經(jīng)完成了AHCORS全覆蓋，基于安徽AHCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK可以直接觀測(cè)得到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系直角坐標(biāo)，其觀測(cè)得到的高程為大地高，可以依據(jù)項(xiàng)目申請(qǐng)安徽省地理信息中心提供相關(guān)高程異常數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換得到正常高數(shù)據(jù)；或者通過(guò)控制點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)位校正。部分礦山因地處偏僻，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)定，可以利用控制點(diǎn)位架設(shè)單基站，經(jīng)點(diǎn)位校正后進(jìn)行碎部點(diǎn)觀測(cè)。RTK因受對(duì)空通視環(huán)境的影響，部分碎部點(diǎn)難以采集時(shí)，需結(jié)合全站儀完成碎部點(diǎn)觀測(cè)。全站儀的免棱鏡功能在礦山測(cè)量中發(fā)揮了重要作用?；贏HCORS的網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合全站儀觀測(cè)成為采礦權(quán)勘測(cè)定界中測(cè)繪的常用方法之一。

1.2.2 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量是近年來(lái)發(fā)展較快的一種測(cè)量方法，它具有快速航測(cè)反應(yīng)能力，時(shí)效性和性價(jià)比突出，監(jiān)控區(qū)域受限制小，地表數(shù)據(jù)快速獲取和建模能力等優(yōu)點(diǎn)，成為了礦山測(cè)量主要方法之一。無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量需要根據(jù)測(cè)區(qū)的范圍、地形條件和攝影要求，選擇航攝時(shí)間，確定飛行平臺(tái)、航攝儀和航攝比例尺，劃定航攝分區(qū)，計(jì)算航攝參數(shù)，進(jìn)行航攝前的技術(shù)設(shè)計(jì)；無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量的精度依賴于野外相控點(diǎn)的精度和密度。野外像控點(diǎn)布設(shè)前需考察礦區(qū)地形，合理布設(shè)。控制測(cè)量時(shí)，可考慮同步進(jìn)行野外相控點(diǎn)的制作和測(cè)量，相控點(diǎn)的觀測(cè)應(yīng)盡力提高精度。

露天礦山的采礦權(quán)勘測(cè)定界主要是運(yùn)用常規(guī)方法進(jìn)行控制測(cè)量，即利用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量，結(jié)合RTK和全站儀采集礦區(qū)范圍內(nèi)及周邊的地形地物，繪制采礦權(quán)勘測(cè)定界圖，結(jié)合相關(guān)政策法律依據(jù)，編寫勘測(cè)定界結(jié)論成果。

2 地下開采礦山的勘測(cè)定界方法

與露天開采礦山相比，地下開采礦山的采礦權(quán)勘測(cè)定界更為復(fù)雜，難度更大。地下開采礦山的勘測(cè)定界需結(jié)合井上井下對(duì)照?qǐng)D，其中井上部分可通過(guò)露天開采礦山的測(cè)量方法觀測(cè)，井下部分的測(cè)量受特殊環(huán)境的限制，其觀測(cè)方法與露天部分有所不同[4]。

2.1 控制測(cè)量

2.1.1 坐標(biāo)系統(tǒng)

平面系統(tǒng)采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系；高程系統(tǒng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

2.1.2 平面控制測(cè)量

平面控制測(cè)量分為井上控制測(cè)量和井下控制測(cè)量，井上控制測(cè)量和本文中1.1的方法相同。井下控制測(cè)量時(shí)，為了建立一個(gè)井下與地面統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，可通過(guò)斜井和豎井完成。斜井聯(lián)系測(cè)量是利用井口的近井點(diǎn)，采用支導(dǎo)線的方法將控制點(diǎn)坐標(biāo)傳遞到井下巷道的控制導(dǎo)線上；豎井聯(lián)系測(cè)量是利用聯(lián)系三角形法，將地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)傳遞到井下巷道的控制導(dǎo)線上。井下導(dǎo)線的布設(shè)，按照"高級(jí)控制低級(jí)"的原則進(jìn)行。井下平面控制分為基本控制和采區(qū)控制兩類，這兩類都應(yīng)敷設(shè)成閉合導(dǎo)線、附合導(dǎo)線或復(fù)測(cè)支導(dǎo)線，導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足《煤礦測(cè)量規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。基本控制導(dǎo)線按照測(cè)角精度分為±7″和±15″兩級(jí)，一般從井底車場(chǎng)的起始邊開始，沿礦井主要巷道敷設(shè)，通常每隔1.5～2.0 km加測(cè)陀螺定向邊，以滿足檢核和方位平差條件。采空區(qū)主要收集礦山地測(cè)數(shù)據(jù)，一般不必實(shí)地測(cè)量，因此采空區(qū)一般不設(shè)控制導(dǎo)線。

(1)井下導(dǎo)線的角度測(cè)量。井下測(cè)點(diǎn)多設(shè)于巷道頂板上，全站儀(防爆型)要在測(cè)點(diǎn)下對(duì)中。在傾角較大的急傾斜巷道中測(cè)角時(shí)，望遠(yuǎn)鏡視線可能被水平度盤遮擋，應(yīng)選擇鏡筒短的目鏡棱鏡、彎管目鏡或偏心望遠(yuǎn)鏡的全站儀。井下導(dǎo)線測(cè)量多采用測(cè)回法，同時(shí)觀測(cè)水平角和豎直角，觀測(cè)的數(shù)據(jù)必須滿足《煤礦測(cè)量規(guī)程》規(guī)定。

(2)井下導(dǎo)線的邊長(zhǎng)測(cè)量。井下導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量時(shí)應(yīng)測(cè)定氣象元素，每條邊的測(cè)回?cái)?shù)不得少于兩個(gè)，采用單向觀測(cè)或往返觀測(cè)時(shí)，一個(gè)測(cè)回內(nèi)4個(gè)讀數(shù)之間較差<10 mm；單程測(cè)回間較差<15 mm；往返觀測(cè)同一邊長(zhǎng)時(shí)，化算為水平距離后的互差不得大于邊長(zhǎng)的1/6000。

在完成井下導(dǎo)線觀測(cè)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，首先計(jì)算角度閉合差，在閉合差小于限差的情況下進(jìn)行分配，用改正后的角度計(jì)算坐標(biāo)增量閉合差，在小于限差的情況下對(duì)X、Y方向的坐標(biāo)增量fx、fy分別平差，得到平差后的坐標(biāo)增量，計(jì)算出導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)。

2.1.3 高程控制測(cè)量

高程控制測(cè)量分為井上高程測(cè)量和井下高程測(cè)量。井上高程測(cè)量和露天礦山控制測(cè)量方法相同。井下高程測(cè)量經(jīng)過(guò)平硐、斜井或立井將地面高程傳遞到井下，平硐可以選用一般井下幾何水準(zhǔn)測(cè)量完成；斜井可以選擇一般三角高程測(cè)量完成；立井可以選擇長(zhǎng)鋼尺、長(zhǎng)鋼絲或光電測(cè)距儀導(dǎo)入高程。井下高程控制網(wǎng)采用水準(zhǔn)測(cè)量方法或三角高程測(cè)量方法布設(shè)。在主要水平運(yùn)輸巷道中，采用水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)尺進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量；在其他巷道中，根據(jù)巷道坡度的大小，采用水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量。從井底車場(chǎng)的高程起算點(diǎn)開始，沿井底車場(chǎng)和主要巷道逐段向前布設(shè)，每隔300～500 m設(shè)置一組高程點(diǎn)。由于井下光線較差，水準(zhǔn)觀測(cè)時(shí)需要使用礦燈照明水準(zhǔn)尺，當(dāng)水準(zhǔn)點(diǎn)位于巷道頂板上時(shí)，要倒立水準(zhǔn)尺，以尺底零端頂住測(cè)點(diǎn)，記錄觀測(cè)手簿時(shí)要注明測(cè)點(diǎn)位于頂板上。井下三角高程測(cè)量一般與全站儀導(dǎo)線測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，方法與地面上三角高程測(cè)量相同。

井下高程導(dǎo)線解算后需進(jìn)行平差計(jì)算，井下高程測(cè)量有閉合、附合及支導(dǎo)線等幾種類型，單個(gè)閉合或附合的水準(zhǔn)路線只有一個(gè)條件方程式，當(dāng)?shù)染扔^測(cè)時(shí)，將高程閉合差反號(hào)平均分配到各測(cè)站高差上。復(fù)測(cè)水準(zhǔn)支線平差時(shí)，取兩次測(cè)得高差的平均值作為最終結(jié)果，井下水準(zhǔn)網(wǎng)可用等權(quán)代替法或多邊形法平差。

2.2 碎步測(cè)量

碎步測(cè)量分為井上碎步測(cè)量和井下碎步測(cè)量，井上碎步測(cè)量方法同本文中1.2內(nèi)容相同，主要觀測(cè)采礦權(quán)區(qū)域及周邊地形地物及各個(gè)井口、硐口和回風(fēng)口的位置。井下碎步測(cè)量主要觀測(cè)開采水平的井底車場(chǎng)、運(yùn)輸大巷、主要石門、主要上下山、總回風(fēng)巷和采區(qū)內(nèi)主要巷道等內(nèi)容。井下碎部點(diǎn)測(cè)量主要使用防爆型全站儀完成，在進(jìn)行導(dǎo)線轉(zhuǎn)角測(cè)量中，觀測(cè)時(shí)以奇數(shù)測(cè)回和偶數(shù)測(cè)回分別觀測(cè)導(dǎo)線前進(jìn)方向的左角和右角，在左角和右角均不超限的情況下，取兩個(gè)角度的平均值作為觀測(cè)結(jié)果。

根據(jù)控制測(cè)量和碎步測(cè)量觀測(cè)的數(shù)據(jù)，繪制井上井下對(duì)照?qǐng)D，為采礦權(quán)勘測(cè)定界提供基礎(chǔ)依據(jù)。

3 結(jié)論

礦山測(cè)量是采礦權(quán)勘測(cè)定界的重要技術(shù)手段，其測(cè)繪成果為采礦權(quán)勘測(cè)定界提供了科學(xué)依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)量?jī)x器越來(lái)越先進(jìn)，測(cè)量方法也在不斷改進(jìn)，露天開采礦山的采礦權(quán)勘測(cè)定界效率得到了極大的提升，但井下開采礦山的采礦權(quán)勘測(cè)定界采用的測(cè)量方法相對(duì)單一，我們?nèi)孕枧?zhēng)取早日補(bǔ)齊井下測(cè)量的短板，高效優(yōu)質(zhì)地完成采礦權(quán)勘測(cè)定界工作。