论矿山测量与钨矿安全生产
曾 强
（江西大吉山钨业有限公司 江西 全南 341801）
摘 要：矿山测量工作是钨矿安全生产中一项十分重要的基础性工作，它贯穿于建设和生产的全过程。分析和总结了矿山测量在钨矿安全生产中的重要性，论述了矿山测量工作保证了设计目标顺利实现，为井下巷道掘进指明方向，为生产矿井合理留设保护矿柱提供科学依据，并能有效地预防矿山事故的发生。指出随着 “3S”技术在矿山测量中的广泛应用，以及 “数字矿区”的建立与实现，将使矿山测量实现学科跨越式发展，必将大大提高钨矿安全生产管理水平。
关键词：矿山测量；钨矿；安全生产；数字矿区
Discu Mine Surveying and Tungsten Mine Safety Production
ZENG Qiang (Jiangxi Dajishan Tungsten Industry Co.Ltd., Quannan 341801, Jiangxi, China) Abstract: Mine surveying is very important basic work in tungsten mine safety production,it permeates the Whole proce of mine construction and production.The weightine of mine surveying is analyzed and summed up in mine safety production.Mine surveying can ensure designed to achieve a smooth, show clearly direction of tunneling under the mine, provide scientific basis for designing mine pillar rationally and Effective prevention of mine accidents.Besides,with “3S” technology applying widely in mine surveying,and digital mining area is built up and achieved,it is the signify opportunity of realizing branch of the course leap over developing.The level of mine safety production and management are promote dgreatly.Key words: mine surveying;tungsten mine; safety production; digital mining area
1 引言
矿山测量是采矿科学的一个分支学科，是采矿科学的重要组成部分。它是综合运用测量、地质及采矿等多种学科的知识，来研究和处理矿山地质勘探、建设和采矿过程中由矿体到围岩、从井下到地面在静态和动态下的各种空间几何问题的一门边缘学科
［1］
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矿山测量是矿山建设和生产过程中不可缺少的一项重要的基础技术工作，在勘探、设计、建设、生产各个阶段直到矿井报废为止，都要进行矿山测量工作。它以观测、计算、绘图为手段，其测量成果是进行合理设计、安全生产的重要基础，为矿山设计和施工提供依据，指导采矿生产中的各项工程正确进行，具有施工生产和技术管理的双重职能［2］。 矿山测量在贯彻执行安全、经济、合理地最大限度采出有用矿物的基本方针中的过程中，起着十分重要的作用。首先，在均衡进行生产方面起保证作用。主要是通过及时提供反映生产状况的各种图纸资料，准确掌握各种工业储量变动情况，参与采矿计划的编制和检查其执行情况来实现。其次，在充分开采地下资源和采掘工程质量方面起监督作用。最后，在安全生产方面起指导作用。充分利用测绘的各种矿图，发挥较全面地熟悉采掘工程的特点，及时正确地指导，使巷道不掘入危险区内。同时，准确地预测由于地下采空区所引起的岩层与地表移动的范围，以避免建筑物的破坏和人身安全事故的发生
［1］
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2 矿山测量在钨矿安全生产中的重要性
2.1 准确的测量工作是实现设计目标的有力保证
矿山测量是矿山的眼睛。准确无误的测量工作，是保证采掘生产按照预定的设计目标顺利推进的前提。内容全面的矿图，能够有效地保证生产过程中不会发生透巷事故，有利于防止各种事故的发生。详细计算的成果资料能够有效地保证巷道贯通和矿脉位置的精度。及时准确的中线标定，能够有效的促进工程量，保证工程顺利进行，加快生产进度，力争把经济损失降到最低限度。保证了工程量和生产进度，就能保证采掘工程的持续进行，这样就能提高经济效益。严格的停采停掘和其他测量制度减少了安全隐患，促进了钨矿生产的健康持续发展。假如忽视了测量工作的技术指导和业务监督，缺乏严格的制度和很不及时的中线标定，就根本不可能实现设计目标，从而使公司利益受到一定程度的影响。这种现象在许多矿山都曾发生过，所以我认为我矿应该引以为戒，务必引起重视。 2.2 矿山测量为巷道掘进指明方向
矿山开拓和掘进工作是矿山测量人员在测设中腰线的基础上进行的。为了采出地下有用矿物，保证均衡、安全生产和不断提高劳动生产率，需要在井下掘进大量的巷道。若没有矿山测量人员的工作，矿山施工人员就无所适从。因此，矿山测量被矿山工人形象地比喻为 “矿山的眼睛”。在钨矿生产中，为了缩短施工期，改善通风状况和劳动条件，保证钨矿的安全生产，经常需要进行各种类型的贯通测量工作。一方面，必须加强矿山测量工作，保证正确的贯通线路 (包括方位、距离、坡度等要素)提前形成回路，从而改善工作面的通风状况，避免出现中毒、窒息等事故的发生，推进矿井的安全生产；另一方面，矿山测量人员准确、及时地预测和标定贯通区、点的位置，准确地揭露有水或危险区的超前距离，并通知有关部门采取相应的安全措施，对矿山的安全生产具有重要的保证作用。例如，我公司317中段3竖井～明副竖井贯通工程中，贯通距离长达1.1km，测量控制导线长达2.4km，为一中型综合性贯通工程。按设计要求，其贯通重要方向上限差为：水平方向为±0.3m，竖直方向为±0.2m。另外，为了加快施工进度，此次贯通工程采用两头掘进、中间贯通的方案。如果工程出现质量问题，将使巷道发生较大的偏移，势必会给生产带来极大的安全隐患，也会浪费大量的时间、人力、物力。为此，公司对该项工程进行了优化设计，进行了贯通测量误差预计，选择了合理的贯通测量方案，选用了精密的测量仪器，并组织了一支强有力的技术队伍，最后工程比预期提前2个工作日
＃完工，最终贯通限差为：水平方向为±0.05m，竖直方向为±0.1m，保证了贯通工作的顺利进行，同时也确保317中段其它工程的正常运行。
所以，准确的矿山测量工作是保证矿山各种工程设计按照预期设计目标顺利施工的前提。及时准确的进行中、腰线标定，能够有效地保证巷道开门位置的正确性和贯通的高精度，有效地促进采掘施工质量，减少矿井的安全隐患，促进钨矿安全生产的长远发展。 2.3 矿山测量为合理留设保护矿柱提供科学依据
生产矿井在开挖地下资源时都会改变原有的应力状态，从而造成巷道或工作面周围的岩体下沉。由于矿体产状、采厚、采深以及顶板管理方法的不同，因而地表下沉和破坏的程度也不一样
［3］
。通过建立地表移动观测站，矿山测量人员对岩层移动和变形进行观测，经过科学地分析和论证，得出岩层和地表移动参数，如ω0(最大下沉值)、i0(最大倾斜值)、k0(最大曲率值)、ε0(最大水平变形值)、θ0(开采主要影响角)，以及基岩移动角 (δ、β、γ)等与地质、采矿因素之间的关系。通过掌握岩层和地表移动规律，保证相邻两矿井边界矿柱的设计尺寸，准确地反映采区之间的边界矿柱，科学地预测矿体回采时及回采后对地面建(构)筑物、岩体的影响，合理地圈定采矿影响范围内的建 (构) 筑物的保护范围，保证地表建(构)筑物和井下生产的安全，提高矿物的采出率。
2.4 矿山测量能有效正确地预防矿山事故的发生
(1) 防水工作
防水工作是钨矿安全生产中不可忽视的重要工作之一。搞好矿山测量工作，及时、准确地掌握水源的地点和空间位置，测设出必要的防水隔离岩体，才能做好井下透水的预测预报工作，从而指导安全生产。在生产矿井中，断层水和地下水是地质构造的产物，矿山测量人员在测量过程中，要注意断层、漏水等情况，并将其实际位置准确无误地反映到采掘工程平面图上，并与地质人员紧密配合，研究由于开采引起的水文地质的变化情况，共同确定探放水钻孔的方位、角度、数目、钻进深度等，保证打钻时打中积水区，顺利地将水放出。
(2) 预防顶板事故
钨矿的顶帮板事故，大多是由于管理不严、操作不当和工程质量低劣造成的。通过矿山测量工作，注意观测顶帮板的移动情况，通过测量顶帮板下沉量、下沉速度等工作，计算与分析支柱所受的压力和支柱的压缩量，研究掌握顶帮板活动规律，从而有针对性地采取相应措施，为选择合理的采矿方法及顶帮板管理方法提供准确依据。除此之外，为了把好工程质量关，最大限度地减少冒顶片帮事故的发生，必须定期进行巷道掘进验收测量［4］。
(3) 防透巷事故的发生
在生产矿井中，随着采掘工作面的不断推进，就会出现巷道之间、采空区之间、矿井与矿井之间相互贯通。矿山测量成果时刻清楚地反映着井上下工作和运转的空间位置，准确无误的矿图、层次分明的井巷工程的空间位置关系，正确的采矿边界，有利于防止矿山安全事故的发生，能够有效地保证巷道掘进过程中不会与老空区发生透巷事故［5］。
此外，矿山测量工作还可以为井巷工程合理布置矿井的通风系统、排水系统等提供依据；指导由地面向井下开采水平的某一指定地点打钻孔,为输送电缆、灭火及防水、以及向事故地点输送食物等提供正确的测量数据，一旦发生事故，在空间位置也能为矿山救护提供有效的救护路线。
3 矿山测量技术的发展对钨矿安全生产的影响
3.1 “3S”技术的应用
中国的矿山测量技术已有五十多年的发展历史，在它面向矿井安全生产的同时，也开辟了许多边缘性学科研究，并取得了可喜的成绩。特别是进入21世纪，随着我国政府对钨矿安全生产的日益重视，矿山测量工作已从原来的单纯利用测量、计算和绘图来确定空间三维坐标的学科，逐步发展到将测量与光电子技术、计算机技术、“3S”技术(GPS、GIS、RS) 等新技术、新学科的有机结合
［6］
。 “3S”技术不仅是测绘科学的核心技术，也是矿山测量领域的关键技术，利用 “3S”技术对矿山开采进行灾害防治将是21世纪长期艰巨的任务。
矿山测量人员可根据钨矿不同的环境要求和数据类型，将 “3S”技术应用于矿区地面和井下，进行外业数据采集，内业数据处理、平差计算、图形图像显示和输出的一体化、形象化，使信息得以加工，使人类认识和改造自然更加深刻。可以大大提高工作效率和成果的精度，改善工作环境，减轻劳动强度，广大矿山测量人员将感受到外业仪器设备数字化、自动化、智能化的巨大优越性。 “3S”技术在防灾减灾、安全生产中将发挥出巨大的优势和应用潜力，将为钨矿的安全生产做出巨大贡献。 3.2 建立和实现“数字矿区”
“数字矿区”的建立和实现，是钨矿安全生产管理的基础。它是实现矿山可持续发展、矿业可持续发展的重要决策，也是实现矿山、矿区信息化管理的基础。数字矿区就是对整个矿区的数字化重现，是对矿山实体及其各种过程的三维和多分辨表达
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，其基础是矿区的多源、多维、多时相空间与资源环境信息 (包括历史数据、现实数据)的获取、管理处理与应用，而这些工作必须由矿山测量工作者完成。因此，在建立数字矿区的过程中，矿山测量工作者如何与城市测绘及其它部门进行有机的协调与合作，服务于“数字矿区”的建立，将是矿山测量工作面临的挑战和机遇。
“数字矿区”的实现，将使钨矿安全监察与事故救护更加高效、规范和科学。在安全事故发生时，可以使各部门、各级领导快速准确地了解到矿山事故发生的基本情况和矿区的地理、地貌、交通、周围环境以及在钨矿生产、安全、救灾等方面的各类信息，及时作出正确性决策。
“数字矿区”的实现，有利于提高矿山安全生产管理自动化水平。在矿山开采过程中，随着掘进工作面的的不断推进，采场、顶底板、围岩以及地表都在发生相应的变化，矿山压力、矿井水等也在发生相应变化。目前，对于这些变化的反映，矿山测量是通过采集到的数据在有关图纸上显示出来，因此测量数据的时效性大大降低，甚至会延误重大事故的预防和提前处理
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。而“数字矿区”的建立和实现，则可以通过数据整合和系统自动分析功能，及时地将上述变化在计算机屏幕上反映出来。并把矿山生产及其对周边的影响模拟再现出来，必要时还可以制图输出或输出相应的统计报表。这无疑不是确保钨矿生产的高产、高效和安全的最好方法。
4 结语
目前，在新的安全形势下，钨矿企业对矿山测量工作者提出了更高的要求和标准。所以，作为矿山测量工作者必须首先从认识上更新观念，对矿山测量工作服务于钨矿安全生产重要性有全面的认识，树立数字化时代发展的新观念，具有高度的工作责任心和使命感，以及较强的技术和知识更新接受能力。充分运用“3S”技术，把 “数字矿区”的建立和实现作为主要目标，深入进行理论、技术、应用方面的创新研究，使矿山测量在矿山安全生产中发挥学科优势，努力拓宽其应用领域和生存发展空间，打造新的学科发展点，紧紧围绕“为矿山安全生产服务”这一职责和使命，为矿山的可持续健康发展提供强有力的技术支持，做到不辱使命。
参 考 文 献
［1］ 张国良,朱家钰,顾和和.矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001:1－2.［2］ 陈俊杰,邹友峰.矿山测量在煤矿安全生产中的作用及发展趋势[J].中国矿业,2005(10):42.［3］ 谢拂晓,宝幸福,苏毅.试论测量工作在煤矿安全管理中的应用[J].钨矿安全,1998(8):24.［4］ 朱煜峰.金属非金属矿山安全培训教程[M].北京:化学工业出版社,2006:289－291.［5］ 曹思文,祁洪晓,张民.浅谈矿山测量在煤矿中的作用及发展前景[J].山东钨炭科技,2003 (6):32.［6］ 朱煜峰.概述我国矿山测量技术的新进展[J].中国矿业,2004(4):7.［7］ 周兴东,赵华亮,李博等.数字矿区与矿山测量的机遇、挑战和对策 [J].钨炭学报,2002 (5):454.［8］ 吴立新,殷作如,邓智毅等.论21世纪的矿山—数字矿山[J].煤炭学报,2000 (4).340.
作者简介：
曾强（1982 —），男，土家族，大学本科毕业，中国共产党员，测量助理工程师，现任江西大吉山钨业有限公司四坑口技术主任，从事矿山测量技术及管理工作。
