论测绘地理信息在地矿工作中的作用*

潘宝玉

(山东省地质测绘院，山东 济南 250002)

0 引言

测绘地理信息工作与地质矿产工作关系紧密，在地质调查、矿产普查、地质勘探、矿产开采、矿山环境治理及矿政管理等找矿、采矿、管矿的不同阶段，都离不开测绘地理信息工作的支持［1］。过去，地形图是传统测绘支持矿产资源开发最基本的成果形式，现在，信息化测绘已经和矿产资源开发应用实现了融合发展，卫星遥感、卫星导航定位、激光雷达、航空重力测量等信息化测绘技术已经成为地质矿产工作的基础性、保障性技术手段。它不仅为地质勘探和矿山生产建设服务，而且是矿山安全生产的重要保障［2，3］。因此，测绘地理信息在矿山开采中有着重要作用。

1 测绘地理信息在地质找矿中的作用

1.1 地质找矿不同阶段都离不开测绘地理信息工作

区域地质调查、矿产普查、地质勘探等地质找矿工作及其所依据的地学理论研究，均不同程度地依赖测绘科技的发展和具体的测绘成果。对于地质找矿，测绘地理信息既是基础性工作，也是不可或缺的重要组成部分，地质找矿工作没有测绘地理信息工作的先行和保障作用是无法进行的。新中国成立初期，国民经济百废待兴，地质找矿与资源开发工作被国家摆在优先发展的战略位置。作为地质找矿的先行官，地质测绘工作也得到国家及地质部门的高度重视。20世纪五六十年代，全国约80%的测绘工作者踏遍祖国的山山水水，栉风沐雨，披星戴月，在地质找矿的各条战线上，积极发挥“三光荣”精神，为我国地质找矿事业的发展作出了突出贡献。

地质找矿主要是野外工作，需要利用地形图导航，尤其是大区域地质调查工作，更离不开地形图的指引、定位。各种地质内容的准确标绘、物化探测网布设、勘探网布测、探矿工程定位等均需要测量工作，它决定着矿体及其它地质体规模和空间位置的准确性，不仅影响着矿产资源储量的估算，还直接影响到后期矿山开采方法的选择和采矿工程布置。

为解决资源、环境、重大工程建设和地球科学发展等重大地质问题，近年来，广大地质工作者利用测绘地理信息部门提供的地理底图，完成了我国青藏高原和大兴安岭空白区1∶25万区域地质调查，重点成矿区带、重要经济区、重大地质问题区、重大工程建设区1∶5万区域地质调查等工作，建成了1∶5万、1∶25万区域地质图成果数据库和不同层次的区域性地质空间数据库，实现了我国陆域中比例尺地质调查全覆盖，成矿带大比例尺地质调查程度显著提高，为地质找矿、重大工程建设提供了有力支撑。班公湖－怒江成矿带、冈底斯成矿带、西昆仑成矿带、大兴安岭成矿带等都有重要找矿发现，其中尼雄特大型富磁铁矿的铁储量达数亿吨［4］。此外，地质图还为矿产资源远景调查提供靶区，从而带动省区开展矿产调查评价工作，并拉动商业性地质找矿工作。

1.2 测绘地理信息成果质量对地质工作成败有着重要影响

地质找矿工作需要利用地形图作底图来标绘或测绘各类地质要素，形成区域地质图、水文地质图、环境地质图、矿产地质图、地球物理图、地球化学图等图件。地形图是地质图的底图，地形图的质量和各类地质要素测绘精度，直接决定着地质图上各类地质要素空间展布的真实性，以及据此总结的成矿规律的可靠性。因为地质工作者利用所收集的测量数据结合地质要素进行3D对比分析，从而推断矿体的产状(倾向、倾角、走向等)，帮助地质工作者分析矿体的空间形态，预测矿体变化，进行资源量估算等，为其后的进一步勘探提供依据。相反，如果基础测绘数据是错误的，就不能为地质工作提供真实可靠的数学基础，会直接影响地质成果的准确性，甚至会导致地质工作的失败。

实践证明，凡是在地质找矿工作中重视测绘工作的地区和单位，所进行的地质勘探测量和提交的地质报告就能做到准确可靠，反之就会造成很大的失误或损失浪费。例如，2009～2013年，由中科院地质所主导的江西赣州于都—赣县矿集区国家深部立体探测与综合研究项目，测绘工作为项目提供了控制测量、二维地震、AMT、高精度磁测、高精度重力测网布设、3 000 m科学钻探预导孔测量定位等工作，由于测绘工作做得细致扎实、成果准确，使得设计符合要求，作业符合规范，为地质、物探、钻探作业提供了详实可靠的依据，使这一国家深部探测项目得以顺利实施，并为项目取得优质成果提供了保证。如果在物探异常区3 000 m钻探的钻孔定位出现严重偏差，仅此一项将会带来上千万元的经济损失，甚至会影响到项目能否顺利完成。

2 测绘地理信息在矿山生产建设中的作用

测绘地理信息是矿山建设和生产的重要环节。矿产资源的开采有许多复杂的技术问题需要通过测绘工作来解决，如主巷道的定向、井下巷道贯通、弯道设置、竖井联测、斜硐布设、井下开拓回采、储量计算、井上下对照等，都离不开测绘，巷道贯通如果不经过精确测量就不能正确开挖，将造成大量巷道作废，甚至发生安全事故。在矿产开发督察工作中，尤其是中小矿山，经常见到矿山开拓工程不进行精准测量，只能根据矿体的大体位置进行掘进，最终偏离矿体，造成浪费的现象。由于矿山测绘工作涉及地面和井下，不但要为矿山生产建设服务，也要为安全生产提供信息。因此，测绘地理信息在矿山生产建设中有着重要作用。

2.1 为生产计划提供依据

矿山测量工作可以及时提供图纸资料和各种数据，是矿山生产的重要依据。作为测量的矿山对象，在时间上或者空间上都是在不断地变化着。如果不能及时、准确地将这个变化着的空间以及由此而暴露出来的各种地质现象和其他信息加以记录或绘制成图，就无法作出下阶段的采掘计划。实践证明，一旦矿山测量工作有误，或者提供资料、图纸不及时，就会立即造成采矿生产的盲目性以及管理工作的混乱，从而给矿山的生产造成不应有的损失。所以人们把矿山测量工作比作采矿工程的眼睛是有一定道理的。

2.2 为安全生产提供保障

搞好安全生产工作是矿山企业最重要的工作之一，它是保证矿山企业正常运行和实现经济效益目标的基本条件。依法安全办矿是矿山企业应自觉履行的责任，科学合理地开矿是矿山企业确保安全生产的重要前提，一定要避免盲目和无序开采。准确的测量为矿山从事安全生产工作提供了可靠的安全技术保障，特别是井下导线点的高程精度尤为重要。没有高精度的导线点，将会给地质测量工作带来较大的误差，进而会给生产工作带来不必要的损失。有了精确的数据，才能使施工单位合理、有效地控制和解决施工中遇到的复杂多变的地质问题，才能及时正确地安排矿山生产的安全工作。

2.3 为资源利用提供参考

矿山测量工作可以通过对矿石产量、矿产损失以及贫化资料的统计，为研究和指导矿山均衡生产，降低损失，使之充分利用地下资源提出有效措施。特别是通过三维数字矿山建设，可合理地指导矿山生产，提高矿山作业效率，科学有效地利用矿产资源［5］。

2.4 为工程质量提供保证

矿山测量可以通过施工放样、质量检查和工程验收等测量手段，保证各种采矿工程按设计要求进行施工。地下矿山开采所形成的特殊空间，给施工、检查和验收工作带来许多困难。例如，巷道之间的连接，本来是十分简单的几何关系。但是由于互不通视，所以要通过大量的测量工作给予保证。同时，矿山的工程质量又与矿山的安全紧密相连。因此，没有准确的测绘地理信息数据，就不能保证矿山工程质量;没有工程质量也就没有矿山的安全。

2.5 为防灾减灾提供数据

准确详细的测绘地理信息数据是制定矿山安全预案的重要基础资料，据此可规划视频监控、人员定位、逃生路线等。一旦发生安全事故，可据此迅速组织人员撤离和应急救援，最大限度地减少事故造成的损失。例如，2010年3月28日13时40分，中煤集团王家岭煤矿发生透水事故，153人被困井下。由于救援及时，最终有115人成功获救，创造了矿难救援史上的一个奇迹。这次成功救援是与党和政府的高度重视、坚强领导、科学部署、救援措施得力分不开的，同时参与救援的地质测绘人员也功不可没。因为如果没有测绘人员及时提供透水巷道位置平面图与补给钻孔准确的坐标位置，钻探施工人员就难以在两米宽的巷道上准确施工，被困矿工就难以及时得到给养。此次矿难成功施救，充分证明了测绘地理信息工作在矿山生产建设中的重要性。

3 测绘地理信息在矿山综合治理中的作用

有些地区由于矿产资源开采强度的加大，导致开采区域岩层松散破碎，水循环系统破坏，沟坡、陡坡等处存在着诱发滑坡和坍塌等地质灾害的潜在危害;个别区域由于采空区猛烈塌陷甚至引发局部地(矿)震，成为地质灾害的隐患。针对这些情况，测绘地理信息主管部门开展了相应的地质灾害和矿山环境监测工作。

为配合当地政府开展矿山综合治理，国家测绘地理信息局在抚顺市启动了地理国情监测试点项目，选择矿山环境监测作为工作内容之一，为政府决策提供科学实时的地理信息数据。2014年年初，央视报道了抚顺煤矿区的监测成果，引起了广泛关注。监测数据显示:抚顺煤矿区的西露天矿作为亚洲最大的露天矿，其矿坑南部千台山南坡形成了一条长约3 100 m的地裂缝，并以每天8～10 cm的速度向北移动。这给在矿区生活的老百姓带来了严重的困扰。基于这项监测结果，为从根本上解决抚顺的生态环境问题，抚顺市人民政府明确提出:到2021年，要完成环境治理与生态恢复面积57.8 km2。

近年来，由于采矿活动和地下水过量开采，山东省地面沉降面积已达13 200 km2，鲁北沉降区已与河北沧州市地面沉降连成一片，已造成建筑物地基下沉、房屋开裂、地下管道破损、井管抬升、地裂缝、海(咸)水入侵等一系列地质环境问题［6］。为此。山东省在煤炭、石油等重点采矿区的济宁、枣庄、东营等地区开展了地面沉降监测工作，并于2014年12月与北京、天津、河北、河南签署了《华北平原地面沉降联防联控工作补充协议》，标志着华北三省两市开始联防联控华北平原地面沉降问题。通过监测防控，一方面可掌握监测区域因资源开采造成的地表塌陷范围和幅度，为矿山环境恢复治理和灾害补偿工作提供参考依据;另一方面，掌握该区域地表沉降现状和发展趋势，可以为监测区域人口聚居区、交通干线、大型工业场地等的安全评估和灾害预警提供参考依据，辅助政府科学决策，实现区域经济可持续发展与社会和谐稳定。

4 测绘地理信息在矿政管理中的作用

近年来，随着测绘地理信息的快速发展，测绘地理信息技术在矿政管理中应用范围不断扩大。随着全国矿业权实地核查、矿产规划编制等项工作逐步开展，按照矿产开发管理、地质勘查、地质环境、资源储量、矿山规划等工作需求，基于地理信息系统平台，以矿业权实地核查工作为数据基础，建立了以矿业权与储量动态核查为核心、以实际矿政监督管理为基础、以资源开发管理为重点的矿政管理体系。矿政管理部门利用空间数据库技术，实现矿业权实地核查成果入库、查询、统计、储量动态监管、矿政管理等功能，实现一张图管矿的工作目标。地理信息系统技术与矿政管理工作的紧密结合，能够在规范日常业务管理、提高工作效率的同时，实现矿政管理部门在矿产资源开发管理中基础资料的整理、相关数据的叠加分析、行政行为的监管等多种功能。

山东省在矿政管理工作中，应用测绘地理信息技术已经取得了实效。山东省测绘主管部门按照国土资源部的统一部署，整合矿业管理与测绘管理两部门的力量，开展了探矿权采矿权实地测量、坐标系转换、数据汇总、地理信息系统建设等矿业权核查工作。通过实地测量与调查，确定勘查和开采工程空间分布，获取矿业权人勘查与开采活动的二维或三维坐标，并与登记范围进行对比，核实矿业权人实际活动范围，解决矿业权交叉重叠、超层越界和基本数据偏差、错误等问题;对难以解决的问题进行分析和归类，提出处理意见;无争议的露天采矿权，按规定设桩标界;根据核查成果，更新矿业权登记数据库，建立适应矿业权监督管理的信息支撑系统。通过实施矿业权实地核查，全省探矿权共发现问题70个，其中范围不一致的6个，勘查矿种不一致的1个，勘查实际投入不足的26个，界线交叉重叠的37个。采矿权发现问题中，矿界漂移的2 172个，井口界外的76个，巷道界外的85个，标高不一致的2 096个，矿界交叉重叠的107个，开采方式不一致的6个，开采矿种不一致的15个。

此外，山东省还开展了科技管矿工作，综合运用卫星定位、地理信息、航天遥感、虚拟现实、井下定位、视频监控、震源定位和网格等技术，建立矿产资源开发利用“天上看、地上查、地下控、网上管”的监管体系，创新监管机制，提升监管效能。其主要任务是对露天开采的重点矿山实行视频监控，对地下矿山推广应用“地下采矿三维动态监管系统”，实现了矿山开采活动的三维化、实时性的远程监控，使矿山超范围开采和超能力开采等违规行为得到有效控制，对矿产资源开发合理、健康、持续发展起到了积极作用。

5 结束语

综上所述，在地质矿产工作的找矿、采矿、管矿的不同阶段，都离不开测绘地理信息工作的支持。近年来，随着科学技术的迅猛发展，传统的矿山生产与管理正逐渐被信息化技术所替代。特别是通过数字矿山、数字地矿建设，可为分析、研究各种地质信息之间的相互关系提供有力的技术支撑，它不仅能够利用GIS强大的对空间数据综合分析处理的功能，将各种不同来源的地质信息进行叠加、对比和综合，研究它们在解决某种具体地质问题中的作用，并从中找出规律性，而且能够模拟一定区域内各种地质现象随时间的演绎过程，这对于矿产资源科学预测、地质灾害防治以及环境保护、资源合理开发利用等都具有非常重要的意义［7－9］。因此，要充分利用新技术新方法，加快测绘地理信息工作的转型升级，提高测绘地理信息成果的精确度和现势性，逐步实现地矿工作的网络化、实时化和智能化，为地质事业和地矿经济健康快速可持续发展提供基础保障。

［1］潘宝玉，王贵祥.3S技术集成及其在地质领域中的应用［J］.地矿测绘，1999(1):10－13.

［2］吴立新，汪云甲，丁恩杰，等.三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿［J］.煤炭学报，2012，37(3):357 －365.

［3］Wu L X.Topological relations embodied in a generalized tri－ prism(GTP)model for a 3D geosciences modeling system［J］.Computers＆Geosciences，2004，30(4):405 －418.

［4］高阳，屈新原，李玉龙，等.矿产资源管理系统的设计与实现［J］.地理空间信息，2013，11(2):59 －61.

［5］潘宝玉，于广婷.数字地矿建设基本架构［J］.地矿测绘，2014，30(1):5－8.

［6］王海芹.基于GIS的矿产资源评价信息系统分析与设计［J］.山东国土资源，2008，24(3):50 －52.

［7］刘同文，姚明朝，潘宝玉，等.数字矿山建设的研究及实现［J］.地矿测绘，2014，30(2):15 －18.

［8］吴冲龙，田宜平，张夏林，等.数字矿山建设的理论与方法探讨［J］.地质科技情报，2011，30(2):102 －108.

［9］李国清，胡乃联，陈玉民.数字矿山中多源异构数据融合技术研究［J］.中国矿业，2011，20(4):89 －93.