煤矿地质勘测中的新技术

摘 要：煤矿地质测量作为一门综合性的工作,其发展和进步与采矿技术和矿业工程的发展、测量科学技术与仪器设备的发展、以及其它学科如数理科学、计算机科学等的发展密切相关.本文在对煤矿地质测绘工作进行分析的基础上,重点介绍了地质测量数据的采集、GIS平台的设计、专业图件的自动生成等关键技术,对测量新技术在煤矿地质测量领域的应用进行了探讨,分析了其应用现状,并就其发展进行了讨论.

关 键 词：煤矿地质勘测；测量技术；管理；

【分类号】：P618.41

煤矿地测工作是煤矿建设与生产当中不可缺少的基础技术工作.煤矿的开工建设、开拓延伸以及井巷的贯通工作都需要大量地测工作才能完成,否则就会出现无效工程甚至出现报废巷道的现象,因此矿井需要专业的地测技术人员.煤矿地测工作的环节较多,它主要包括测量、记录、计算、绘图以及现场标定,这些环节互相衔接,需要密切配合,因此要提高煤矿测量工作的准确性,必须从技术上进行把关与改进.

一、智能化全站仪的应用

智能化全站仪是现代煤矿地质勘测工作所不可或缺的一项先进的仪器设备.智能化的全站仪是集电、光、机、磁于一体的科学结晶,集测角与测距于一体的先进测绘仪器.先进的全站仪通过电子手簿、存储卡或内部存储器来记录数据,具有双向传输的功能,它能接受外部计算机发出的指令且直接由计算机进行数据输入,还能与外部计算机进行数据传输.全站仪具有测距仪与经纬仪的优点,可以通过数字方式来表示测量结果.它具有容易操作、稳定性强且可将数据由电子手簿传输至计算机等优点,目前在地形测量、地面控制测量、工程测量、井下控制测量等方面都得到了广泛的应用,且随着数字化仪器的广泛兴起,智能化全站仪将会大量的应用到煤矿地质的测量工作当中.

（1）角度测量.角度测量是煤矿工程测量中重要的环节,其准确度决定着整条线路上的控制点误差大小.使用全站仪进行角度测量相当简便,在确定两个目标的同时,全站仪显示屏幕上已经测出了角度数值.

（2）距离测量.使用全站仪进行距离测量操作简单,使得井下导线的精度有大幅度的提高.使用全站仪在进行距离测量时,还具有很多辅助功能,它不仅可以对温度气压进行修正,还可以对会受气压和温度影响的光进行自动修正.

（3）放样测量.用全站仪进行放样,可以很便捷的找到工程中某个特殊点位,不仅如此,煤矿井下需要进行放样测量时,依据设计图纸计算出坐标再找到那个坐标点同样可以完成放样工作.

（4）定向测量.煤矿的井下暗部挖掘和巷道贯通,控制中心方向是最为重要的,可以利用全站仪进行定向测量.智能化全站仪可以通过对巷道的中线及腰线进行标定来提高定向的精确度.

二、测量数据处理新技术

1、便携式矿井地质探测仪的应用.便携式矿井地质探测仪将嵌入式系统有效地应用于煤矿地质的超前探测方面,在很大程度上提高了煤矿开采的安全性,它填补了嵌入式系统在矿井地质探测安全方面应用的空白.便携式矿井地质探测仪利用波的分裂、转换特性及其在不同介质中的传播速度不相同的特征,可以分析得出能反映工程特性的物理量,并由此来进行工程的探测.便携式矿井地质探测仪是由数据采集和数据处理两大子系统以及其他配套子系统所组成的一款嵌入式系统探测仪器.数据采集系统主要由检波器和数据采集电路组成.检波器是基于速度或加速度传感器的装置,它能把机械震动信号转换为电子信号；数据采集电路的核心是ADS1271芯片,它的A/D分辨率为24位,且具有高速SPI接口,负责把检波器接收到的模拟信号转换成能被计算机处理的数字信号.数据采集系统的软件部分采用了模块化的设计思想,其软件系统主要由即时采样模块,延时采样模块和超前采样模块组成,实现了三种不同的数据采集过程,为不同的数据处理要求提供了数据来源.数据采集系统是探测仪最为关键的部分,它关系到拾取信号是否为真,也就为采集后的数据处理和分析提供了保障.适用于煤矿地质构造的超前探测,实践表明它能够及时预测预报煤矿采区内和前方的各种地质破坏与异常情况,可为煤炭矿井的安全开采提供有力的保证.

①设计原理

采用弹性波勘探原理,对被测介质的厚度（距离）和速度进行探测,采集地震波,经仪器进行放大、滤波、A/D转换,再经过软件解析系统的综合分析,而后确定异常界面,之后再结合地质基础资料,最终定性和定量确定其探测结果,达到探测目的.

②技术基础

矿井震波探测技术是在对矿井震波运动学和动力学特征理论研究基础上,对数字建模,反演算法,图像处理,数据采集,地质解析等专项技术以及井下观测系统进行应用研究而形成的.该技术可以对所采集的震波信号进行处理,并对所有波场信息进行综合判定,从而达到高分辨的探测结果171.矿井震波探测技术以巷道掘进前方、回采工作面内构造探查,巷顶巷底及煤层顶底板的赋存特征和形态探查,煤层开采覆岩破坏规律探查和煤层瓦斯集中区的探查为主导研究对象.由于探测异常界面的两边介质特性的差异,震波的波阻抗会产生明显的变化（物性差异）,这为利用震波探测技术进行介质分层、利用震波层析成像技术探测断裂构造及异常区、利用震波MSP技术超前探查巷道构造提供了物理前提.利用矿井震波探测技术进行探测,其探测深度可达百米以上,在回采工作面上下巷道之间通过面内震波CT技术进行多波联合反演,可以查出落差大于1/3煤层的断层或落差大于lm的断层.

2.数字化制图与测量信息系统

数字化制图技术是以数字形式将地球表面的空间要素信息进行高度的抽象,用坐标、属性、图像和关系来描述对象,并把它们有机地组织起来,存储为相关的数据文件.数字化制图主要采用数字化仪输入、智能扫描矢量化输入、人工跟踪矢量化输入等多种灵活方便、高效的图形输入方式.采用数字化制图使得获得测量信息的手段发展为集遥感、数字摄影、GPS（全球定位系统）,以及三维地震勘探和其他地面物探、矿井物探等手段为一体的立体勘探模式.数字化制图技术为制图领域带来了新的生机,改变了传统地形图应用的概念,数字煤矿的发展战略将会是企业振兴和发展的必由之路.主要变现为以下几方面：

（1）图形数据编辑处理.数字化图形编辑器提供了对空间数据和图形属性进行编辑的强大功能,图形编辑系统包括点编辑、线编辑、区编辑及图层等其他内容的编辑.

①编辑点、线图元符号和子图库：根据编图要求,可利用系统怎么写作库子系统生成图库、填充图案和矢量字库,存放至系统库中,供编辑制图时随时调用.

②图形编辑：图形编辑是制图的最重要环节,利用图形编辑子系统可进行图形整饰、编辑修改,并可自动校正拓扑关系等.

③误差校正：图形数据误差可分为源误差、处理误差、应用误差.主要是在数据采集和录入过程中产生的误差,数字化过程中因纸张变形、比例尺变换、采集点的密度等引起的误差,在校正时主要校正数据误差.

（2）先进的数据输出技术

①图形输出：图形输出能将已完成数字地图的数据信息转化成图形输出装置可识别的信号,以驱动图形输出装置产生地图图形.

②文件输出：文件输出能把图形数据编辑成一个工程文件,输出栅格文件,然后在绘图仪或打印机上将成品地形图以白纸图或其它要求的数据格式输出.

三、结语

随着我国经济的快速发展以及科学技术的不断进步,我国的煤矿测量新技术陆续出现在我们面前,煤矿地质测量人员要不断进行专业培训,学习并掌握测量新技术,来促进煤矿工程测量事业的发展.