浅析GPS技术在煤矿测量中的应用

王育杰

摘 要：GPS技术具有测量精度高、测量所需时间短、外业作业效率高等优点，在地质勘测中应用十分广泛，本文主要就GPS技术进行简要的概述，重点就GPS技术煤矿测量中的实际应用问题进行分析总结。

关键词：GPS技术；煤矿测量；应用

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

煤矿测量工作贯穿于煤矿工作的全过程，煤矿测量的精确度会影响到煤炭资源开采的安全性，GPS技术在工程地质测量中应用十分的广泛，将GPS技术应用于煤矿测量之中，能够有效的提高测量的精确度，这对于保证矿区的安全有着重要的意义。

1 GPS技术概述

GPS技术起源于1958年，最初是用于军用领域，全名为全球定位系统，主要的目的是为海陆空军提供实时的全球性的全天候的导航服务，用于情报搜集、应急通讯等军事目的，随着科学技术的不断发展，GPS技术逐渐开始应用于民用领域。1994年，GPS系统全球覆盖率达到98%，共布设24颗GPS定位卫星。GPS导航系统工作时，首先测量出用户接收机与已知卫星之间的距离，然后通过对多颗卫星数据进行综合的分析，最终得出接收机的详细位置。GPS设备的放样精度能够达到厘米级别，与传统导线测量相比，GPS技术的作业效率是导线测量的2～4倍，作业效率明显提高。GPS技术能够实时进行野外观测，数据可以现场校核，这是传统的测量手段难以实现的。GPS技术中，移动站与基站之间不需要通视，观测的距离自然就会更远，可以进行全天24h作业。基站设置完成后，整个系统只由一人操作即可，能够有效的节省人力、物力资源，可以有效提高测图的精准度，十分的便捷。

2 GPS技术在煤矿测量中的应用

（1）在煤矿近井控制网布设中的应用。煤矿从矿井中运输出来需要经过煤矿井筒，与其它巷道相比，井筒的贯通工程精确度要求较高，为了保证新建矿区的主副斜井能够完全精准的贯通，新建矿区地表需要建立一个地面近井控制网，地面近井控制网布设时利用GPS技术，按照相关测量规范，制定出科学合理的建网方案，然后布设煤矿近井控制网。

（2）利用GPS技术监测煤矿的地面沉陷情况。煤矿开采过程中难免会遇到地面沉陷问题，为矿区安全埋下隐患，地面沉陷检测是保证矿区安全的重要措施之一，根据地面沉陷检测结果矿区可以及时采取对应的解決措施，避免煤矿出现坍塌等不良现象，威胁工作人员人身安全，为煤矿带来重大经济损失。利用GPS技术能够对矿区地面沉陷情况进行实时的监测，及时了解沉陷地区水平位移情况，进而综合分析矿区的可开采数量，合理的安全矿区的开采工作，避免造成安全事故。

矿区地面沉陷情况监测过程中，首先现场工作人员需要在地面沉陷范围外的安全区域设置参考基准，参考基准优先选择基岩点。然后，参考滑坡变形监测方式布设沉陷区域监测点，将这些监测点的坐标系统设置为独立的坐标，专门用于监测地面沉陷情况，然后利用GPS接收机进行静态观测，使用相关的数据分析处理软件对这些数据进行处理，对比分析两期以上监测结果，就可以得出大地高变化值，根据这一变化量以及时间可以分析出矿区地面的沉陷速度，评估采空区安全系数。

（3）利用GPS技术监测煤矿的垂直形变。传统的测量方法中，煤矿工作人员主要利用水准测量法测量煤矿高程的变化，然后利用视准线法、导线法、三角网等技术方法测定经纬平面，观察位置变化情况，监测煤矿的垂直形变，这种测量方法很容易受到地理环境的影响，导致测量的精度及测量速度难以满足煤矿的实际工作需求。且这种监测方法只能对变形体上离散点的形变情况进行监测，监测范围具有很强的局限性。GPS技术能够实现三维大地测量及连续监测，自动化程度高、精度高、劳动强度低，就目前来说，GPS静态定位测量精度完全可以满足矿区垂直形变监测的需求。

在具体的测量过程中，首先选择GPS接收机作为主要的观测仪器，然后根据大地高、矿区经纬度等编制卫星几何图形强度因子预报表以及卫星可见性预报表，编制矿区观测计划。在此过程中，必须要保证所有的GPS接收机对中整平，间距120°方向分别进行一次测量，计算平均值，做好相关的记录。观测过程中，开始阶段及结束阶段要分别测量一次，观测所得数据取平均值即为仪器高观测值。GPS监测控制网布设时，采用边连式连接方式，观测人员以及监测网布设人员分为不同的小组，每组两个成员，由专门的工作小组专门负责GPS接收机的观测，每次观测分为5各时段，每个时段的时间控制在1.5h左右。矿区静态测量数据采集完成后，分析监测数据，得出矿区大地高，然后绘制沉降值曲线，可以反映出煤矿的垂直形变情况。

3 GPS技术在煤矿测量中的发展前景

煤矿测量在煤矿生产中占据着重要的地位，随着GPS技术的引进及应用，煤矿能源勘测技术得到了迅速的发展，利用GPS静态检测及快速静态方法为矿区管道及线路勘测，矿区地形图测绘、采矿区域总体控制测量等工作奠定了良好的基础，为矿区开采工作的开展提供了技术支持，就目前来说，GPS技术已经基本取代了以往传统的煤矿测量控制方法，广泛的应用于煤矿行业之中。但GPS技术并不是完美无缺的，实际上，GPS技术对信号接收的要求比较高，但在具体的地质勘测中，由于卫星信号需要穿越非真空状态的地质层，很容易受到干扰，这在一定程度上可能会影响定位的精确度。随着煤矿开采规模的不断扩大，部分矿区的信号质量难以得到保证，阻碍了该技术的推广应用，因此实际的测绘工作中可能需要与传统的测量手段结合起来使用。比如，超声波可以有效地穿透岩层，井下岩层利用超声波作为信号的传输载体，可以提高井下定位精度。

4 结束语

利用GPS技术进行煤矿测量时，不会受到地形、天气、通视条件等因素的限制，测量过程中操作十分的方便，测量精度较高，目前已经广泛的应用到各种地质勘测工作之中。但这种测量方法还存在着一些不足之处，还需要相关人员深入的研究分析。

参考文献：

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[2]吴新恒.矿山测量中GPS技术应用与优势探索[J].世界有色金属，2017（01）.

[3]吕俊沛.浅析煤矿测量中GPS技术的应用[J].能源与节能，2015

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