现代测绘技术在矿山地质灾害防治中的应用研究

祖立庆

（河钢集团矿业有限公司，河北 唐山 063000）

进入二十一世纪而以后，随着我国经济的高速健康发展，国家大力投入基础建设，钢材需求量加大，对矿产资源需求也迅速增加。矿山开采虽然给人类社会带来了丰富的矿产资源，但也伴随着各种各样地质灾害的发生，对自然环境产生了极大的破坏，也严重影响着矿山从业人员的生命安全。因此，矿山地质灾害的防范与治理就成了矿山工作中特别重要的一环。目前，随着现代测绘技术的不断发展，“3S”技术、无人机航测等新型测绘技术手段正在发挥越来越重要的作用，使矿山地质灾害防治工作迈上了一个新的高度。

1 矿山地质灾害类型和成因

矿山地质灾害主要包括山体滑坡，边坡塌陷，矿坑泥石流，采空区地面裂缝和沉降等灾害等类型，是受到自然因素或矿山开发建设等人为活动影响而产生的与地质条件变化有关的灾害现象，严重危害人民生命财产安全和周边环境。

矿山地质灾害主要表现在以下四个方面：

（1）在露天矿山开采过程中，急功近利，开山造成了大量的弃石，也加速了矿山周边环境大量水土流失，再加上自然环境、天气影响，从而引发了山体滑坡、边坡崩塌、矿坑泥石流等地质灾害的发生。

（2）近年来随着露天矿产资源日渐枯竭，地下矿产开采逐渐增多，随着地下井巷工程建设及工作面过度开采，而没有及时进行充填，诱发了地震、冒顶片帮、突水淹井、地面开裂及地面沉陷等地质灾害。

（3）随着矿山建设和开采，矿产资源以外的剥岩、堆土等需要配置石渣场、排土场，选矿后产生的尾矿废渣排放，需要建设尾矿库，这些都对周边环境造成了污染。石渣场、排土场失稳产生滑坡，尾矿库尾矿泄露、产生溃坝等，都造成了严重地质灾害现象。

（4）矿山建设及开采过程中，为便于工程施工及矿产开采，会持续进行抽排水，也会采取注浆等方式对矿山地质条件进行加固，这就造成周边地下水资源枯竭且产生严重污染，地下水位下降，导致附近村庄水井无水可吃。

2 现代测绘技术发展现状

2.1 测绘技术的定义

测绘工程技术就是测量和绘图，是一门交叉型的科学技术，是以科学采集、处理、分析、表达与应用地球表面和空间信息的技术。该门技术同空间信息科学，计算机、光电通讯、数字摄影等方面的基础理论和技术知识息息相关，用于研究地球形状、建构筑物的三维特征以及它们之间的关系。通过指定一定的参考系统，能够广泛应用于工程建设，工业开发和人类生活的方方面面。

2.2 现代测绘技术的发展

目前，随着相关专业科技水平的提高，我国现代测绘技术也在不断发展和完善，从传统测绘走向数字化、智能化、网络化。现代测绘技术的主要指以“3S” 技术（GNSS、RS、GIS）为核心，配以先进的无人机系统、测量机器人、三维激光扫描仪等测绘设备，以空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术等多专业为基础的综合性技术。无论是军用卫星轨道、飞机驾驶、导弹定位还是民用车载导航、船舶定位，现代测绘技术已经从传统的束缚中迈出，正起着不可替代的作用。

3 基于现代测绘技术的矿山地质灾害防治的重要性

3.1 矿山地质灾害防治现状

目前我国的矿山行业存在着比较严重的地质灾害现象，对矿山地质结构和人员生命财产安全，乃至矿山的长久发展都是极为不利的，矿山开采单位急需根据地质条件的实际情况来开展相关的灾害防范与治理工作，而根据积累的实践经验分析，矿山地质灾害防治工作主要从以下几方面开展。

3.1.1 加大矿山地质监测力度

矿山地质灾害的发生，除了矿山本身地质构造和自然环境变化的影响外，主要是受到人类不合理的建设及开采活动的影响，包括不合理的矿井建设、违规地面建筑、不规则开采、爆破或大型机械振动等，造成的后果往往不可控制，损失巨大。因此地质灾害防治工作，重在预防，加大地质检测力度，构建预警监测体系，才能掌握地质情况实时变化，及时调整地质灾害防治措施。

3.1.2 精准测量地质情况

在矿山地质灾害防治工作中，为了提高防治水平和效果，要采取最新科技手段，达到对地质情况的高精度检测，才不断提高矿山地质灾害防治措施的有效性和针对性，进而实现矿山地质灾害防治的目标。

3.1.3 采取多种手段联合的防治方式

对矿山的地质灾害防治工作，涉及到了采矿工程、水文地质、岩土工程、测绘工程等很多方面。采用单一的技术手段都有各种各样的不足,因此需要运用不同专业手段联合防治矿山地质灾害。

3.2 现代测绘技术在矿山地质灾害防治工作中的意义

在矿山地质灾害的防治工作中，现代的测绘技术可以提供必要的空间地理信息，更加准确的地质信息，在数据的收集、处理、管理、传播等方面，更加的智能、科学、规范，也更加的多样化和社会化，在地质灾害的防治工作中发挥着越来越重要的作用。

此外，由于采矿工作的复杂地质条件和相对危险的作业环境，一旦发生地质灾害，往往会造成更加严重的后果。必须要充分发挥现代测绘技术的作用，快速准确地预测预判矿山地质灾害，并有针对的展开救援。其中的关键任务是利用现代测绘技术对矿区的基本地理数据进行完整的地质测绘。根据测绘结果，结合周边自然环境的影响，对可能发生的地质灾害进行综合分析，为矿山规划和治理提供数据支持；做到实时监测，及时发现灾害迹象，并采取有针对性的预防措施来减少矿山地质灾害的发生。

4 现代测绘技术在司家营矿区地质灾害防治中应用

司家营矿区隶属于河钢集团矿业公司，位于唐山市滦州市、滦南县境内，为国有大型冶金矿山，分北区、南区两部分，司家营北区包含司家营、研山两座露天矿山，目前已经投入生产；司家营南区为地下矿山，是目前国内最大的在建充填法冶金地下矿山，目前已完成竖井掘进，进入二期平巷、硐室施工。

测绘工作是矿山的“眼睛”，在近年来的司家营矿区生产、建设也逐渐采用了日益成熟的“3S”技术、无人机航测技术等先进测绘技术和设备，测绘手段实现质的飞跃，它在司家营矿区地质灾害的预防和控制中也正起着关键作用。

4.1 全球卫星导航定位系统（GNSS）的应用

GNSS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。全球定位技术目前主要有静态和快速静态定位，差分GPS，RTK，CORS基准站等作业方式，在矿山地质灾害防治工作中发挥不同的作用。

司家营矿区结合该矿区实际情况对测量方法进行了优化，及时优选测量设备并建立了基于GNSS技术的CORS基准站系统，该系统建成以来，运行稳定。首先，利用CORS基准站对矿山开采的施工范围的进行确定，同时测量采集三维坐标等数据，构建矿区控制网及施工控制网。其次，该系统配套Leica GS15流动站使用，具有极强的灵活性，定位精度优于±0.1 m，在应用过程中可有效管理减少各种外界因素的影响。

在实际矿区生产、建设过程中，在CORS基准站系统的基础上，通过制定变形监测方案，在不同的检测地点分别设置定位设备，从而建立自动监测装置实现连续自动化监测的功能。从而保证监测工作的长期性与动态监控的要求。目前已应用到矿区两个露天矿坑的边坡监测，三座尾矿库坝体变形监测，采空区地面沉陷观测等项目中，对所涉及地质灾害的区域的受灾界线、灾区地势、面积等进行精准监测，从而提高矿山地质灾害管理水平。

4.2 摄影测量及遥感技术（RS）的应用

摄影测量是运用声、光、电等遥感技术设备（摄像机、扫描仪、雷达）测量被测物，生成图片或者声像数据的技术手段，是遥感技术的在几何学方面的一个分支。近年来，由于高质量摄像设备和精密测量设备的出现以及计算机软件的发展，人们现在可以通过数学处理方法来模拟消除摄影测量中的系统误差，测量精度和效率都显着提高了。而目前地面和近景摄影测量技术都是搭配无人机系统来开展的。

司家营矿区为了更好的应用摄影测量及遥感技术，根据需要测绘的矿区地理条件及飞行环境，采购了搭载高分辨率摄像设备的无人机系统。利用无人机系统进行摄影测量，可以观测整个矿区地形图，地质灾害变化以及由开采引起的大面积矿区的地面沉降情况，获得数字的、影像的、线划的多种形式的地图成果。特别是近景摄影测量技术，广泛应用于矿区地质灾害防治中边坡滑坡体监测、泥石流监测、排土场及废渣堆积场监测及运动状态变化的研究等方面。

4.3 地理信息系统技术（GIS）的应用

地理信息系统(G IS)是一种能提供强大空间查询、分析、处理能力的空间测绘系统。它是在计算机及遥感硬件及技术的支持下，结合系统工程和地理地图学的理论而成的综合性系统。基于GPS技术、摄影测量技术获得的地形图及相关细节信息，在空间原貌的基础上进行数字化模拟，进而获得点位分布数据，从而起到辅助决策、监测预报的作用。其交叉性和前沿性显著，所做出的决策辅助对矿山测绘和灾害预警有着极为重要的意义。

司家营矿区在充分利用CORS基准站系统和无人机摄影测量技术的基础上，积极同GIS技术科技公司进行合作，充分利用GIS技术强大的空间数据库管理与空间分析模型方面的功能，针对矿区地质灾害防治进行整体建模，构建灾害防治体系。在矿区地质灾害防治和合理监督过程中，设置数字监控，实时掌握地质的变化情况；对所获取的地质灾害数据信息进行空间处理，合理分析矿山地质灾害发生的诱因及产生的风险，对地质灾害易发程度进行分区，对地质灾害进行定量仿真模拟；从而评估灾情、预测灾难强度和后续影响，在矿山灾害预防中发挥重要作用。

5 结论

综上所述，随着矿山资源的不断开采，地质灾害问题也变得越来越复杂、越来越严重。而以“3S”技术为代表现代测绘技术向自动化、智能化、多样化、实时化的发展，为预防和控制矿山的地质灾害创造了有力的条件，提供了技术保障。现代测绘技术已逐渐应用于矿山地质灾害防治的各个阶段，为我国矿产资源的开采保驾护航，促进了我国矿山行业的进一步发展，推动国民经济高质量发展。