山东省招远市河西金矿 山东省招远市 265402
摘要：为了掌握煤矿开采过程中地表沉陷的规律，必须对开采沉陷进行现场测量。随着工程测量技术的发展，计算机信息技术、传感技术、电力电子技术等现代技术应用在工程测量环节，促使工程测量技术的自动化发展。基于此，本文探究矿山测量技术在采矿工作中的作用及发展，仅供参考。
关键词：矿山测量技术、采矿工作、作用发展
中国煤矿多采用井工开采方法，在开采时通常采用垮落法管理顶板，这会引起工作面一定区域的地表发生下沉。若开采区域内无人居住或没有重要设施，则开采引起的地表沉陷可以忽略不计。然而，现在很多矿区都有一些重要的设施或村落，这就要求不得不考虑到开采沉陷的影响。在开采沉陷区内，地表不均匀下沉会导致一些建筑物或设施出现破坏，影响其安全正常的使用。为了评估煤矿开采对地表建筑物及设施的影响程度，需要建立地表观测站来测量地表的下沉，这主要通过矿山测量工作完成。本文分析了煤矿开采地表沉陷的原因、危害及测量方法，探讨了矿山测量对矿山安全生产的作用。
一、矿山测量工作的重要性分析
矿山测量工作是综合运用测量、地质以及采矿等学科的知识，来研究采矿工程中井下和井上遇到的各种几何问题。矿山测量的主要目的是建立井上和井下测量的参考坐标系，以及确定采矿工程中施工的比例尺；为矿井各种巷道及硐室的施工提供测量依据；绘制采掘工程平面图及煤矿位置几何图；实时地对生产情况进行检查。矿山测量工作最重要的任务之一是确定矿井的“三量”（开拓储量、准备储量和回采储量），这是矿井开采计划中重要的参考指标。矿山测量工作中的井下测量工作对于各巷道的施工十分重要。由于煤矿井下巷道施工是在岩层中进行的，没有空间上的参考标准，必须要依赖测量工作提供的坐标。与此同时，施工时还要确定各个巷道、硐室、采煤工作面以及重要参考点的位置关系，而这些都是借助测量工作提供的导线和高程来完成的。为了便于巷道排水，巷道必须具有一定的坡度，这就要求在巷道施工时严格按照测量的基准线来掘进。此外，为了连接不同层位的巷道，需要对巷道进行贯通，这就需要两个巷道的准确位置坐标，而巷道位置坐标是通过矿山测量工作获得的。
二、煤矿开采地表沉陷的原因危害及测量方法
1.地表沉陷引起的危害分析
若在地表沉陷区域内有一些建筑物和设施，则这些建筑物与设施不可避免地会受到影响。不同设施的破坏形式可能表现得不同。对一些民房造成的损害，早期表现为墙体上出现1条或数条微小的裂缝。工作面与这些民房的水平距离越来越近时，房屋将因受到强烈的采动影响而倒塌。而采煤对一些公共设施的威胁更大，例如公路、铁路等。工作面穿过公路下方时，可能一段时间内公路没有出现明显变化，但由于采空区的不稳定性，可能在某一天公路会出现大面积塌陷，这会引起重大的交通事故。此外，地表沉陷有时会破坏岩层的完整性，导致岩层的隔水层被破坏。若工作面附近有大型水库等水源，则水会顺着裂缝流入到煤矿井下，轻则导致矿井工作面被淹没，重则导致整个矿井被淹没。因此，必须注意工作面的采动影响范围。
2.开采引起地表沉陷的原因分析
中国煤矿多采用井工开采，在井工开采时通常采用垮落法管理煤层顶板，即让采空区上方的煤层顶板完全垮落填满采空区。煤矿顶板垮落后不能完全填满煤层开采所产生的空间，导致煤层上方的岩层发生运动。采空区上方的岩层可以分为垮落带、冒落带及弯曲下沉带。随着采空区面积的增大，岩层移动的范围也会增加。当岩层移动波及到地表时，就会出现地表下沉。地表下沉值在采空区的中心处达到最大，随着远离采空区，下沉值会呈现非线性递减。地表下沉的不均匀特性，会引发一定的煤矿地质灾害。地表下沉的剧烈程度与煤矿的开采方法、开采强度、开采深度及覆岩岩层的特性有很大的关系。
三、在采矿实践中的技术创新
1.对矿区变形监测技术进行创新
采矿工作在多年发展过程中，有很多传统的矿区变形监测技术方法，具体测量安装根据实际情况选择合适的方式，传统方法虽然很多但是在测量过程中还会存在着不同程度的缺陷，最主要的问题就是矿区变形测量精度不够，现代矿产行业快速发展，采矿工作实践中传统方式已不能适应发展需求。目前，采矿工作进行矿区变形监测时，需要结合现代信息技术，充分发挥全球定位系统的作用，构建完整的系统进行全面空间测量，未来一段时间内此种测量方法将成为主导。当前人工智能化发展，利用全球定位系统和卫星激光测距，实现矿区变形监测的动态仿真建模，为实际工作提供技术支持，并且在具体应用过程中不断进行理论丰富，目前已经有了一定的突破。
2.保证工作面开采
在地质条件确定区域进行在工作面进行开采时，必须在规定的区域内进行。这是由于在规定区域以内，地质条件已经探明，并且已经采取了一些安全措施。若工作面回采范围超出矿区的边界，不仅会引发越界开采问题，还容易引发其他一些重大的安全问题。很多矿区边界的地质条件存在很大的不确定性，若贸然开采，则很可能诱发一些重大的灾害，例如水灾、瓦斯突出以及冲击地压等，特别是在矿区周围存在废弃的小煤窑时，越界开采的风险极大。因此，工作面开采必须在矿区边界线以内进行。为了使工作面在边界线以内开采，就要不断地测量工作面的实时位置并更新采掘工程平面图，而这项工作是通过矿山测量完成的。在过去，一些煤矿企业为了尽可能多地开采煤炭，虚报工作面的准确位置，导致越界开采的现象经常出现。虽然中国法律明令禁止越界开采，但是在实际中很难实行。若不进行准确的矿山测量，很难知道有无出现越界开采。目前，随着国家对煤矿安全生产要求的提高，煤矿企业开始重视矿山测量工作，这在很大程度上杜绝了煤矿越界开采的问题，从而保证了工作面开采在地质条件确定区域进行。
3.为地表沉陷下沉值预计提供参数
考虑到地表沉陷的影响范围对煤矿开采十分重要，因此必须要对地表沉陷进行测量。有时需在开采之前对地表下沉值进行预计，这对工作面上方村庄和建筑物保护措施的选择十分重要。然而由于煤矿开采沉陷的力学机理十分复杂，涉及过多的连续、非连续岩层参数的选择问题，采用数值模拟方法很难准确地对开采沉陷进行预计。通常采用一些经验方法来进行地表沉陷下沉值的预计，在预计过程中只需要给定几个关键参数即可。这些关键参数在同一个矿区基本上变化不大。因此，矿区内其他工作面地表沉陷测量的数据可以为下个工作面地表沉陷的预计提供相应参数。
4.保证设计的保护煤柱满足安全要求
煤矿井下开采过后，会导致地面对应的区域形成沉陷区。在沉陷区，一些重要的基础设施或建筑物需要保护，例如公路、铁路以及信号塔等，需要在煤矿开采时留设一定的保护煤柱。若保护煤柱的宽度留设得过小，则不能起到保护作用，反之则会导致煤炭资源浪费。为了留设合理的保护煤柱，需要确定工作面的采动影响范围。由于煤矿开采引起地表沉陷的机制比较复杂，很难通过解析方法或数值模拟方法获得准确的边界，通常需要通过现场测量来确定。
结语
矿山测量工作是煤矿开采安全进行的基础，必须要充分认识到其重要性。为了掌握煤矿开采过程中地表下沉的规律，必须对开采沉陷进行现场测量。从而，了解自动化技术在煤矿中的应用价值，以及自动化技术在煤矿中的应用，最终实现自动化技术在煤矿开采中的利益最大化。
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