静态GPS定位在煤矿矿井地质勘探中的运用探讨

王超发　雷乐乐

【摘 要】GPS 技术也称全球定位系统，由空间星座、用户设备和地面控制三部分组成，可实现快速、准确、高效定位点线面三维坐标，全天候自动化、高效益高精度实现军事、民用交通的导航，摄影和大地测量，土地利用调查和野外考察探险等。本文主要探讨静态GPS定位在煤矿矿井地质勘探中的运用。

【关键词】GPS定位；煤矿；矿井地质；勘探

矿井地质勘探钻孔定位，复测，过去采用经纬仪或测距仪边角导线，求得钻孔位置。投入人力多，工作量大。还要受地形，地物限制。近期发展采用全站仪在等级三角点基础上，发展小三角点，施测极坐标法，一站一站求得钻孔位置，符合另一高级点或采用其它检查条件。作业繁索，4～6人，工作量大。2001年勘探队引进诺瓦泰静态GPS3台套。给钻孔定位，复测带来优越性，也是矿井地质勘探钻孔复测的飞跃。减少了人力（3人）和物力及劳动强度。提高工作效力几倍～几十倍。静态GPS定位是矿井勘探钻孔复测新方法，新工艺。购买仪器价格低，一般勘探队都能接受。操作简单，培训4～6h，即能上岗操作工作。

1.静态GPS定位对矿山地质勘探的重要意义

（1）定位是矿山勘探或矿井地质勘探整个工作重要一环，地表及井下布置钻孔，井下矿体（层）位置、构造位置以及其它地质信息位置的确定在整个地质勘探等工作中都需要精确的定位。布置钻孔力求最短的距离，最好的时间，最佳的地质效果。无论地表或是井下（地下），由于地形、地貌多变，矿体（层）及地质构造等地质因素变化也是无规律的，地质勘探定位工作量大，测试点多，定位工作力求准确。

（2）通过静态GPS定位系统对开采矿山的勘测，可以优化采区范围，操作比传统技术更简单、迅速，节省时间和人力的投入并减少工程施工的盲目性。利用先进的静态GPS定位技术能够快速准确的查明采区地质构造的发育情况，获得地质情况的全部信息，包括更加详细的矿体地质资料。在井下开采过程中，地应力在矿体（层）中不断汇聚，同一应力场中各部分的应力不均衡，不规范的采掘会破坏的原来的应力平衡，使记忆形成的参与应力突然释放，进而引起坍塌、帽顶等异常，给采掘生产带来极大的安全威胁，而先进的静态GPS定位技术可以利用三维地震勘探技术控制小构造的发育情况，可以起到预测作用，防治隐患，三维地震勘探技术可以有效的减少突发事件的发生，提高了矿井勘探工作的安全性。

2.静态GPS技术在煤矿矿井地质勘探中的特点

2.1作业效率高

静态GPS技术复测时，矿山工作网络需要与国家控制网连接的矿区三角控制网连接，其工作半径平均变长为4km左右，最长的边长也在10km内，静态GPS工作半径是在20km左右，满足了静态GPS工作半径在数据处理时速度高和准确。有3台套仪器，每站1人来完成仪器操作、搬运，每站工作40min以上，基本可求得该站三维值，作业效率高。

2.2定位精度高

静态GPS技术应用在矿区的工作范围很广，如用于地形测量、工程（点）测量，又如用于矿体（层）界线、构造位置、地质观测点、以及采样点定位等。静态GPS定位技术的应用可避免由于工作范围不够所造成的数据误差，其工作范围达到2-5km，应用静态GPS技术在规程要求时间内工作，得出平面高程精度在5mm内，而且不存在误差积累，应用GPS观测的精度要明显高于一般的常规测量手段，GPS基线向量的相对精度一般在0.00001～0.000000001之间，这是GPS技术的优越性，是普通测量方法难以达到的。

2.3全天候作业

静态GPS技术的工作受限因素很少，它只需要满足电磁波通视和对空间通视的要求，不受光线云层等环境因素的影响，不需要满足光学通归，因此在夜晚和多云的天气也基本可以正常工作，提高了工作效率，和传统测量相比，静态GPS技术作业有着不可比拟的优势，几乎可以实现全天候作业。

2.4内业解算

静态GPS内业解算通常按照解算程序进行4—6min解算一组，方法简单，数据清晰准确。

3.静态GPS定位在煤矿矿井地质勘探中的运用

静态GPS出现到运用只有20几年，普及近10a。但却显示出它的巨大潜力。全球定位系统由美国研制使用人造卫星的定位系统，由GPS星座，地面监控站和用户接收机组成。实践证明，GPS系统具有精度高，作业时间短，直接测定三维（经度、纬度、高度）位置，具有全天候作业的优点。目前，GPS应用于建立三维控制网、道路测量、地形测量、海洋测量、地籍测量、变形测量和工程测量等领域。静态GPS在煤矿勘探钻孔定位有着很大优越性，以其独特的功能解决常规测量中的许多难题。灵活性强，不受地形、地物限制。按规程作业，精度满足要求。

3.1 RTK测量工作条件

在RTK测量过程中，应满足以下基本工作条件：①基准站应有高精度的、正确的已知坐标；②基准站要选在地势较高，周围无高度角超过15b的障碍物，有利于卫星信号的接收和数据链电台发射的位置；③为避免数据链丢失及多路径效应的影响，基准站和移动站必须设置在周围无大功率的无线电发送源和高压电线，无大面积水域或其他对电磁波反射或吸收强烈的物体（高层建筑）；④移动站距基准站不得超过6km。

3.2 RTK测量作业流程

RTK野外作业一般用于测量和放样。

3.3 RTK控制测量数据采集及放样测量

RTK控制测量：陕西彬长矿区、永陇矿区丘壑纵横、果木茂盛，通视困难，采用RTK的技术优势得以展现。布设控制点时在无法避免障碍物的情况下，可采取延长观测时间、增加观测次数等方法以提高观测精度。RTK数据采集：利用RTK技术测量，采集速度快，精度高，节省劳动成本，省时省力。利用电子手簿存储野外采集的数据，通过数据接口下载，利用AUTOCAD等成图软件成图。RTK放样测量：采用RTK技术放样，只需将所要放样的坐标输入RTK手簿中，便可手持移动站根据系统提示确定出放样的点位。其效率可比拟手持GPS机，而其精度是手持GPS机远远达不到的。

3.4 RTK测量中需要注意的问题

虽然RTK技术已相当成熟，并被广泛应用，但是由于煤田地质勘探测量工作通常在山地、丘陵地区，使用RTK进行测量时经常遇到卫星跟踪受影响和数据通讯不稳定的问题。这种情况下，只能采用快速静态测量与常规测量相结合，运用解析法或图解法进行测量。

4.结论

静态GPS定位在地质勘探中的应用拥有重要地位，已经被很多勘探单位以及矿山所采用，其技术先进，操作方法简单，测量精度高、速度较快，可以满足对矿山乃至矿井地质勘探钻孔定位的要求，与过去的测量技术相比，它的应用使地质勘探勘测技术上了一个台阶，提高了工作效率和数据的可靠性，为勘探矿山的高效、矿井的高产奠定了有力基础。

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