矿山储量动态检测技术的应用研究

古金明

1 矿山储量动态检测的目的和任务

资源储量动态检测的目的是为各级政府和国土资源管理部门管理矿产资源储量提供依据,为矿山开采进行合理总体规划,科学开发利用当地有限矿产资源及制定年度开采计划,编制年度开采设计提供准确可靠的资料。其主要任务是测量矿山保有矿产资源储量、开采储量、损失储量,及储量变化情况,编制资源储量计算图等图件,调查评价矿产资源储量利用中存在的问题,并提出相应的建议,编写矿山矿产资源储量年度测量报告。

2 储量检测的技术方法

2.1 露天开采矿山的测量

(1)原有资料的收集和检查。

矿山资料的收集主要包括矿区所在的地理位置和气候条件、上一年度矿区基本生产情况、权属及法人变更情况、开发利用方案、储量核查报告、采矿证、生产许可证以及原有的测量资料、测量和地质图件如:最新采掘现状图纸、储量计算图纸、剖面图、地形地质图等。对原有的控制点、图根点要认真检查,是否保存完好,用CORS或全站仪检查其精度是否符合规范要求,检查矿区拐点坐标是否与采矿证坐标保持一致,要调查清楚所使用的坐标系统和高程系统、控制等级,采矿证坐标使用的坐标系统、分度带号等。

(2)控制测量。

在我们进行矿山储量检测的实际工作中,常常发现原有的控制点很多都已在矿山开采过程中破坏了,因此,必须重新布设控制网,布网方法我们一般是采用GPS静态测量方法,按照《地质矿产勘查测量规范》GB/T18341-2001《全球定位系统城市测量技术规程》中D级或E级网的要求测量。每个矿区至少要布设三个控制点,控制点要至少有两个能通视,点位要能覆盖整个矿区并且以便于查找、保存、交通方便为原则,控制桩要采用能永久保留的预制混泥土桩或现浇混泥土,中心以钢筋刻十字为标志,同时现场做好GPS点之记。

礦区内部的控制点采用全站仪一级图根导线或RTK进行加密。点位尽量选在视野开阔,土质坚硬、稳固易保存的地方。

在CORS网覆盖的地区,可以用CORS直接测设控制点,但在作业时应架设三角架,对中整平后,读数三次,取平均值。

(3)实测。

用RTK检测矿区拐点坐标,详细测量本年度采剥工程、采空区范围,实测地质技术人员指定的矿体厚度;对原有矿山地形地质图进行修测,没有矿山地形地质图的,则进行适当的补测,矿区地形地质填图所用底图应采用同比例尺地形图(或更大比例尺地形图),重要地质点(露头点、构造点,岩体和矿体的界线点、重砂点等)采用RTK或全站仪定位,测量精度符合《地质矿产勘查测量规范》;根据地质技术人员设计的剖面位置和方位,测绘2～3条比例尺不小于1/500地质剖面图。

2.2 地下开采矿山的采矿工程测量

地下开采的矿山测量首先要做好地面控制测量,其作业方法和地面开采矿山控制测量方法相同,但为了将控制点引入井下,必须在洞口附近测设2～3个控制点。若收集到原有的控制点,要认真检查核对,精度符合要求即可使用。

(1)井上下联系测量。

采用斜井、平垌进行地下开采的矿井,可以用复测支导线的方法将地面控制点的坐标和高程引入地下巷道,而采用竖井开采的矿井要通过竖井联系测量的方法将地面控制点引入地下巷道,包括竖井定向测量、定向连接测量和导入高程测量。竖井联系测量的方法:陀螺定向法、钻孔投点法和联系三角形法。

①陀螺定向法。

陀螺定向法是采用光学垂准仪(或重锤球)投出井上、井下在同一铅锤线上的点位,根据井上、井下陀螺定向成果,求算投点在空间的平面夹角,使得井上、井下的导线连成一体,把井上导线坐标、方位传递到井下导线。主要仪器:全站仪、陀螺经纬仪、光学垂准仪等。

②联系三角形法。

联系三角形法是一种传统的竖井联系测量方法就是在井筒内挂两根钢丝,其一端固定在地面,另一端系有定向专用的垂球自由悬挂于定向水平,一般称为垂球线,再按地面坐标系统求出两垂球线的平面坐标及方位角,在定向水平上把垂球线与井下永久点连接起来,便能将地面的方向和坐标导入井下,仪器设备主要有全站仪;10kg重锤2个;Φ0.5mm高强钢丝80m;小绞车、导向滑轮及经过比长的钢卷尺等。

进行联系三角形测量时,为保证精度,要重复观测数组。每组只将两垂线位置稍加移动,测量方法完全相同。由各组推算井下同一导线点之坐标和同一导线边之坐标方位角。各组数值互差满足限差规定时,取各组的平均值作为该次测量的最后成果。

2.3 生产井巷碎部测量

井下碎部测量在导线点上用全站仪极坐标法测量,对测制的各测量点应做好永久性标记,测量重点对象是能控制开采范围的井巷。测量巷道起始点、转折点、交叉点、变坡点、分界点、风门、密闭巷道位置、掘进位置、技改位置、风井、主井、副井等,沿脉井巷要连续观测矿层厚度,地质技术人员对矿层的结构、产状及其变化作好记录,记录矿层的特征,将小柱状图标注于图上;穿脉井巷应连续观察记录岩性及其变化,至见矿点时还应对其顶板特征作详细记录和描述;对采准切割巷、联络巷应调查采区布置、长度及采空区范围,记录标定保安矿柱的位置;对井巷内发现的岩层产状变化、隐伏断层及破碎带应作详细观察记录和标定,做好地层描述,调查对采区布置及回采的影响;观察记录井巷内岩性、井巷变形、井巷支护及空区充填情况;访问收集井巷内的涌水方式及水量大小,以及矿井瓦斯、热害及通风系统的布置情况。

2.4 数字制图和储量计算

将外业观测数据通过随机软件输出,所有野外资料100%自检、互检,检查无误后利用CASS7.0或MAPGIS制图软件修编矿区的地形地质图、采掘(剥)工程图,地质剖面图、矿体几何图、井上井下对照图、储量计算图等,根据矿体的实际地形以及现场的勘察、调查结果,依据一定的工业指标、方法及参数计算动用和保有储量,编制报告。

3 结语

矿山储量动态检测是矿山企业每年必须做的重要的基础性工作,是测量技术和地质技术在矿山科学合理开发、开采及管理中的综合运用,大力推广应用新产品、新技术如GPSRTK、CORS技术,不断提高自动化、数字化水平是我们在矿山储量动态检测中的研究方向。

参考文献

[1] 矿山储量动态管理要求.国土资发［2008］163号.

[2] 江西省矿产资源储量检测技术指南.

[3] 张国良主编.矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2006.

[4] 地质矿产勘查测量规范GB/T18341-2001.