矿山测量学--第十章露天矿测量

第十章露天矿测量露天矿开采方法来开采有用矿物，具有投资少，建设期短，经济效益高等优点。我国有很多适于露天开采的矿藏，露天开采煤炭在我国煤炭工业中占有极为重要的位置。在露天矿的建设和生产过程中，需要进行一系列的测量工作，这些配合露天矿开采所进行的测量工作统称为露天矿测量。露天矿测量工作与地形测量的自然条件基本相同。露天矿测量的主要任务也是测定测量对象的空间位置，并根据测量中获得的资料和绘制的图纸来解决生产中所遇到的问题。露天矿测量的基本原理和所使用的仪器与地形测量基本相同。然而由于露天矿生产的特殊性，与其相对应的测量工作也有其自身的特点。第一节概述1测量对象方面在地形测量中，是以地形点和地物点为主要测量对象，这些点的位置，在一定时期内可以视为是固定不变的。而露天矿测量的主要对象是各种工程，它们的位置随着采矿工程的进展是经常变化的。2测量条件方面地形测量和露天矿测量，虽然都是在露天条件下进行的，然而，露天矿需要在全年各个时期进行相应的测量工作，而且露天矿矿坑中运输繁忙紧张、灰尘大、测点经常被电铲和推土机破坏，因此，露天矿的测量方法与地形测量也有所不同。3测量精度方面在地形测量中，测量精度主要是以制图精度为依据，故测绘不同比例尺的图纸，精度要求也不相同。露天矿测量的精度，则是以能否满足解决生产问题为标准，其测量的精度也是依据要解决的生产问题来确定。本次课主要从以下三个方面介绍露天矿测量方面的知识：露天矿控制测量露天矿生产测量露天矿矿图一、露天矿平面控制测量露天矿平面控制测量分为基本控制网测量和工作控制网测量两类。1露天矿基本控制网露天矿基本控制网应根据露天矿坑四周的地形条件、采矿场的形状、采矿工作的发展方向以及在矿坑内建立工作控制网的方法等因素采用不同的方法来布置。地面三、四等三角网、边角网、测边网或一级小三角网、一级小测边网、一线导线网均可作为大型露天矿的基本控制网。小型露天矿可采用二级小三角网、二级小测边网或二级导线网作为矿区的基本控制网。第二节露天矿控制测量布设露天矿基本控制网时，应尽可能满足下列要求：(1)应根据露天矿的地形条件，使控制点均匀分布在露天矿四周的边帮上；(2)选择控制点时，应注意采矿场的轮廓和露天矿的边坡角度，使每个控制点能控制较大的范围；(3)布设控制点时，应考虑采矿工作的发展方向和边坡的稳定性，使控制点能长时间的保存。该图为某露天矿基本控制网的布设情况。该矿在由9个点组成的矿区四等三角网的基础上，跨越矿区布设了一级小三角锁，同时在矿坑的深部布设了一条小三角锁，控制矿坑深部的测量。2露天矿工作控制网露天矿工作控制网分为两级，Ⅰ级工作控制网是在基本控制网基础上的加密，Ⅱ级工作控制网是在Ⅰ级工作控制网或基本控制网基础上的加密。(1)交会法在未知点P上安置仪器观测水平角α、β以及检验角ε，以确定P点平面位置的方法，称为后方交会法。采用后方交会法建立工作控制点时，为了防止P点在危险圆(即A、B、C的外接圆)附近，要求交会角α、β与固定角∠ABC之和不应在160°～200°之间。(2)断面线法断面线法是沿大致垂直于矿床走向方向布设一系列间距相等、相互平行的直线(即断面线)，由于断面线的方向是一定的，测量时只需丈量出已知基点或工作点与待求点间的水平距离，即可求得待求点的平面位置。断面线法的关键是布设断面线。断面线应根据基本控制网来布设，断面线的方向应大致垂直于矿床的走向；断面线的间距通常与勘探线的间距一致，根据矿坑的规模一般可采用100m或200m。断面线的控制点可以采用基本控制点或Ⅰ级工作控制点。二、露天矿高程控制测量露天矿的高程控制也分为基本控制和工作控制两大类。地面三、四等水准点均可作为高程的基本控制点，等外水准点可作为小型露天矿的高程基本控制点。露天矿的高程工作控制也分Ⅰ、Ⅱ两级。Ⅰ级是在基本高程控制点上的加密，Ⅱ级是在基本高程控制点或Ⅰ级工作高程控制点基础上的加密。露天矿的工作高程控制路线一般应布设成环形网、附合路线或结点网，在困难地区，也可采用支水准路线，但支水准路线的长度不应超过同等精度附合水准路线长度的1/4。露天矿的工作高程控制一般是与平面工作控制同时进行的，平面工作控制点同时也是高程工作控制点。其测量方法可采用水准测量或三角高程测量。第三节露天矿生产测量一采剥场验收测量在露天矿的日常生产过程中，必须及时测定采剥工作面的位置，验收采剥工作面地规格和质量，计算岩石的剥离量和矿物的采出量，这些测量工作统称为采剥场验收测量。为了检查生产任务的完成情况，计算实际采剥比，及时填绘有关矿图，验收测量必须按旬，半月或月进行。采剥场验收测量的主要任务(1)及时、全面地测量采剥进度并绘制成图；(2)按区域、阶段平盘、工程项目、电铲号等计算实际采剥工程量；(3)在验收测量图纸上量取实际工程技术指标。与露天矿采用工作网的形式有关，常用的测量方法有经纬仪视距测量、平板仪测量和光电测距极坐标法等。一个露天矿可以根据其具体情况，选用其中的一种或多种配合进行。这里主要讲以经纬仪视距测量方法为例介绍。经纬仪视距测量方法具有适应性广，外业时间短等优点，目前广为我国露天矿验收测量所采用，这里重点阐述它在露天矿验收测量中使用时的特点和要求。二采剥场验收测量方法：三验收量的计算露天矿验收量的计算，通常是先计算每台电铲的采剥量，再将该矿井的所有作业电铲的采剥量求和，即可得到该矿的总采剥量。每台电铲的采剥量应独立计算两次，且两次计算出的体积之差不应超过计算体积的1.5%。露天矿验收量的计算方法有垂直断面法、水平断面法和解析法等。一般情况下多采用垂直断面法，当阶段平盘和阶段高度变化较小，阶段坡顶和坡底线的形状有很复杂时，可采用水平断面法。二、开沟时的测量工作2用上装车方式开沟和用吊斗式电铲开沟时的标定(1)根据沟道设计图标定出沟道的起点和中线位置；(2)根据沟道的断面尺寸，标定两条肩线上的点4、5、6等，并设置边桩；(3)为指示作业方向，每隔两三个标桩，在中心桩和边桩上插上带小旗的标杆;(4)沟道开挖后，应及时恢复中心桩，并将测量的高程标注在中心桩上，以便检查沟道的坡度。总的来说，爆破测量工作主要包括下面四个方面的内容：①为爆破设计提供图纸资料；②按设计实地标定炮孔位置；③爆破地区的测量工作；④爆破测量的内业工作。三、爆破工作测量1准备图纸资料在爆破工作进行之前，应根据已有的阶段采剥工程平面图绘制爆破地区的平面图2炮孔位置的标定标定前，运用图解的方法，求出标定数据。实地标定时，首先用经纬仪，按极坐标法先标定一个炮孔的位置，然后根据炮孔至坡顶线的垂直距离和炮孔中心相互间的距离标定出其他炮孔的位置。3爆破地区的测量工作当炮孔打好后，需要对爆破地区进行一系列的测量工作。主要包括测定炮孔的位置和深度、炮孔中心间的距离、炮孔距坡顶线的距离、爆破区台阶的位置、爆破岩石散落范围内的建筑物以及炮孔断面测量。4爆破测量的内业工作测绘爆破区的平面图和炮孔的断面图以及确定最小抵抗线等。四、排土场测量排土场是用来堆积露天开采过程中剥离下来的岩石、低品位矿物和沙土等的场所，在露天矿开采范围之内的叫内排土场，在露天矿开采范围之外的称为外排土场。1在露天开采初期要确定排土场的面积首先计算出该露天矿的全部剥离体积，再将其乘以松散系数换算成松散状态下的剥离体积。然后根据内部排土场的面积和规定的排土高度，计算出内部排土场的容量。总的剥离量减去内部排土场的容量即为外部排土场必须具备的容量，再按照规定的排土高度即可求出外部排土场的面积S。2在生产过程中应定期对排土场进行测量排土场测量的主要对象有：(1)排土场台阶的坡顶线和坡底线；(2)排土场内运输线路的位置；(3)排土场内的设施和取样地点；(4)排土场内下沉点的观测。排土场的工作控制可考虑使用三角网、线形锁或光电测距导线。碎部测量可采用经纬仪视距、平板仪或其他测量方法。3排土场下沉的观测布设观测站的最方便的一种方法是在排土场平盘上建立方格网形的观测站。每个排土带上一般至少应布设三条观测线，以便于研究下沉的规律。五、露天矿技术境界的标定露天矿技术境界通常是指露天矿最终境界、滑坡处理境界、干线站场境界、露天矿工程境界和月计划境界等。这些境界都需要测量人员在现场标定出来。标定方法可根据具体情况选用极坐标法、断面线法或其他方法。标定数据可通过解析法和图解法求取。为了反映露天矿地面的地物、地形、采剥工程情况和矿体的埋藏情况，合理地进行采剥工程设计，科学地今夕生产指挥和管理，露天矿也要绘制一整套的矿图。露天矿的基本矿图有以下八种：(1)矿田区域地形图，比例尺为1∶1000或1∶2000；(2)工业广场平面图，比例尺为1∶500或1∶1000；(3)分阶段采剥工程平面图，比例为1∶500或1∶1000；(4)采剥工程断面图，比例尺为1∶500或1∶1000；第四节露天矿矿图(5)采剥工程综合平面图，比例尺为1∶1000或1∶2000，也可加绘1∶5000的；(6)排土场平面图，比例尺为1∶1000或1∶2000，也可加绘1∶5000的；(7)防排水系统图，比例尺为1∶1000或1∶2000，也可加绘1∶5000的；(8)排水井巷平面图，比例尺为1∶1000或1∶2000。一、分阶段采剥工程平面图二、采剥工程断面图三、采剥工程综合平面图结束