淺析GPS技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用

王育杰

摘 要：GPS技術(shù)具有測量精度高、測量所需時(shí)間短、外業(yè)作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在地質(zhì)勘測中應(yīng)用十分廣泛，本文主要就GPS技術(shù)進(jìn)行簡要的概述，重點(diǎn)就GPS技術(shù)煤礦測量中的實(shí)際應(yīng)用問題進(jìn)行分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；煤礦測量；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.057

煤礦測量工作貫穿于煤礦工作的全過程，煤礦測量的精確度會(huì)影響到煤炭資源開采的安全性，GPS技術(shù)在工程地質(zhì)測量中應(yīng)用十分的廣泛，將GPS技術(shù)應(yīng)用于煤礦測量之中，能夠有效的提高測量的精確度，這對(duì)于保證礦區(qū)的安全有著重要的意義。

1 GPS技術(shù)概述

GPS技術(shù)起源于1958年，最初是用于軍用領(lǐng)域，全名為全球定位系統(tǒng)，主要的目的是為海陸空軍提供實(shí)時(shí)的全球性的全天候的導(dǎo)航服務(wù)，用于情報(bào)搜集、應(yīng)急通訊等軍事目的，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)逐漸開始應(yīng)用于民用領(lǐng)域。1994年，GPS系統(tǒng)全球覆蓋率達(dá)到98%，共布設(shè)24顆GPS定位衛(wèi)星。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)工作時(shí)，首先測量出用戶接收機(jī)與已知衛(wèi)星之間的距離，然后通過對(duì)多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析，最終得出接收機(jī)的詳細(xì)位置。GPS設(shè)備的放樣精度能夠達(dá)到厘米級(jí)別，與傳統(tǒng)導(dǎo)線測量相比，GPS技術(shù)的作業(yè)效率是導(dǎo)線測量的2～4倍，作業(yè)效率明顯提高。GPS技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行野外觀測，數(shù)據(jù)可以現(xiàn)場校核，這是傳統(tǒng)的測量手段難以實(shí)現(xiàn)的。GPS技術(shù)中，移動(dòng)站與基站之間不需要通視，觀測的距離自然就會(huì)更遠(yuǎn)，可以進(jìn)行全天24h作業(yè)?；驹O(shè)置完成后，整個(gè)系統(tǒng)只由一人操作即可，能夠有效的節(jié)省人力、物力資源，可以有效提高測圖的精準(zhǔn)度，十分的便捷。

2 GPS技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用

（1）在煤礦近井控制網(wǎng)布設(shè)中的應(yīng)用。煤礦從礦井中運(yùn)輸出來需要經(jīng)過煤礦井筒，與其它巷道相比，井筒的貫通工程精確度要求較高，為了保證新建礦區(qū)的主副斜井能夠完全精準(zhǔn)的貫通，新建礦區(qū)地表需要建立一個(gè)地面近井控制網(wǎng)，地面近井控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)利用GPS技術(shù)，按照相關(guān)測量規(guī)范，制定出科學(xué)合理的建網(wǎng)方案，然后布設(shè)煤礦近井控制網(wǎng)。

（2）利用GPS技術(shù)監(jiān)測煤礦的地面沉陷情況。煤礦開采過程中難免會(huì)遇到地面沉陷問題，為礦區(qū)安全埋下隱患，地面沉陷檢測是保證礦區(qū)安全的重要措施之一，根據(jù)地面沉陷檢測結(jié)果礦區(qū)可以及時(shí)采取對(duì)應(yīng)的解決措施，避免煤礦出現(xiàn)坍塌等不良現(xiàn)象，威脅工作人員人身安全，為煤礦帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。利用GPS技術(shù)能夠?qū)ΦV區(qū)地面沉陷情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，及時(shí)了解沉陷地區(qū)水平位移情況，進(jìn)而綜合分析礦區(qū)的可開采數(shù)量，合理的安全礦區(qū)的開采工作，避免造成安全事故。

礦區(qū)地面沉陷情況監(jiān)測過程中，首先現(xiàn)場工作人員需要在地面沉陷范圍外的安全區(qū)域設(shè)置參考基準(zhǔn)，參考基準(zhǔn)優(yōu)先選擇基巖點(diǎn)。然后，參考滑坡變形監(jiān)測方式布設(shè)沉陷區(qū)域監(jiān)測點(diǎn)，將這些監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置為獨(dú)立的坐標(biāo)，專門用于監(jiān)測地面沉陷情況，然后利用GPS接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)觀測，使用相關(guān)的數(shù)據(jù)分析處理軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)比分析兩期以上監(jiān)測結(jié)果，就可以得出大地高變化值，根據(jù)這一變化量以及時(shí)間可以分析出礦區(qū)地面的沉陷速度，評(píng)估采空區(qū)安全系數(shù)。

（3）利用GPS技術(shù)監(jiān)測煤礦的垂直形變。傳統(tǒng)的測量方法中，煤礦工作人員主要利用水準(zhǔn)測量法測量煤礦高程的變化，然后利用視準(zhǔn)線法、導(dǎo)線法、三角網(wǎng)等技術(shù)方法測定經(jīng)緯平面，觀察位置變化情況，監(jiān)測煤礦的垂直形變，這種測量方法很容易受到地理環(huán)境的影響，導(dǎo)致測量的精度及測量速度難以滿足煤礦的實(shí)際工作需求。且這種監(jiān)測方法只能對(duì)變形體上離散點(diǎn)的形變情況進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測范圍具有很強(qiáng)的局限性。GPS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)三維大地測量及連續(xù)監(jiān)測，自動(dòng)化程度高、精度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低，就目前來說，GPS靜態(tài)定位測量精度完全可以滿足礦區(qū)垂直形變監(jiān)測的需求。

在具體的測量過程中，首先選擇GPS接收機(jī)作為主要的觀測儀器，然后根據(jù)大地高、礦區(qū)經(jīng)緯度等編制衛(wèi)星幾何圖形強(qiáng)度因子預(yù)報(bào)表以及衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表，編制礦區(qū)觀測計(jì)劃。在此過程中，必須要保證所有的GPS接收機(jī)對(duì)中整平，間距120°方向分別進(jìn)行一次測量，計(jì)算平均值，做好相關(guān)的記錄。觀測過程中，開始階段及結(jié)束階段要分別測量一次，觀測所得數(shù)據(jù)取平均值即為儀器高觀測值。GPS監(jiān)測控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，采用邊連式連接方式，觀測人員以及監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)人員分為不同的小組，每組兩個(gè)成員，由專門的工作小組專門負(fù)責(zé)GPS接收機(jī)的觀測，每次觀測分為5各時(shí)段，每個(gè)時(shí)段的時(shí)間控制在1.5h左右。礦區(qū)靜態(tài)測量數(shù)據(jù)采集完成后，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出礦區(qū)大地高，然后繪制沉降值曲線，可以反映出煤礦的垂直形變情況。

3 GPS技術(shù)在煤礦測量中的發(fā)展前景

煤礦測量在煤礦生產(chǎn)中占據(jù)著重要的地位，隨著GPS技術(shù)的引進(jìn)及應(yīng)用，煤礦能源勘測技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，利用GPS靜態(tài)檢測及快速靜態(tài)方法為礦區(qū)管道及線路勘測，礦區(qū)地形圖測繪、采礦區(qū)域總體控制測量等工作奠定了良好的基礎(chǔ)，為礦區(qū)開采工作的開展提供了技術(shù)支持，就目前來說，GPS技術(shù)已經(jīng)基本取代了以往傳統(tǒng)的煤礦測量控制方法，廣泛的應(yīng)用于煤礦行業(yè)之中。但GPS技術(shù)并不是完美無缺的，實(shí)際上，GPS技術(shù)對(duì)信號(hào)接收的要求比較高，但在具體的地質(zhì)勘測中，由于衛(wèi)星信號(hào)需要穿越非真空狀態(tài)的地質(zhì)層，很容易受到干擾，這在一定程度上可能會(huì)影響定位的精確度。隨著煤礦開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，部分礦區(qū)的信號(hào)質(zhì)量難以得到保證，阻礙了該技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此實(shí)際的測繪工作中可能需要與傳統(tǒng)的測量手段結(jié)合起來使用。比如，超聲波可以有效地穿透巖層，井下巖層利用超聲波作為信號(hào)的傳輸載體，可以提高井下定位精度。

4 結(jié)束語

利用GPS技術(shù)進(jìn)行煤礦測量時(shí)，不會(huì)受到地形、天氣、通視條件等因素的限制，測量過程中操作十分的方便，測量精度較高，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到各種地質(zhì)勘測工作之中。但這種測量方法還存在著一些不足之處，還需要相關(guān)人員深入的研究分析。

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