全站仪测量技术在露天矿山测量中的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：赵凯（1987），男，汉族，四川冕宁人，助理工程师，本科，中稀(凉山)稀土有限公司，研究方向为矿山地质测量技术。-161-全站仪测量技术在露天矿山测量中的应用研究 赵 凯 中稀（凉山）稀土有限公司，四川 凉山 615600 摘要：摘要：随着科技的发展，全站仪测量技术在露天矿山测量中起到了关键作用。全站仪为矿山提供了高度准确和综合地测量数据，从而大大提高了矿山的设计、开采和管理效率。为确保其在露天矿山的有效应用，本文提出了技术培训、数据整合、设备维护、标准化操作和安全应急响应等使用全站仪测量技术的建议。预计随着技术进步，全站仪在矿山测量中的应用将进一步扩展和深化。关键词：关键词：全站仪测量技术；露天矿山；标准化操作；安全响应 中图分类号：中图分类号：TD823 0 引言 在矿山的发展历程中，测量技术一直是支撑其高效、精确开采的关键要素。正确的测量不仅关乎资源的充分利用，还涉及采矿的安全与经济效益。随着技术的进步，全站仪测量技术应运而生，并迅速成为现代矿业的标配。它集多种先进功能于一身，大大提高了测量的精度与效率，为矿山的可持续发展注入了新的活力。全站仪的兴起与普及不仅代表了测量技术的一个新高峰，更是现代矿业追求高效与创新的生动体现。1 露天矿山测量的核心需求 露天矿山测量作为矿业发展中的一项关键任务，面临着多样化的核心需求。首先，精度是至关重要的。矿山的资源开采涉及巨大的经济投入与产出，一点小小的测量偏差都可能导致大量的资源浪费或利润损失。其次，实时性与可靠性也是露天矿山测量的核心需求。在短时间内获取准确的数据，可以有效指导采矿作业，减少不必要的等待与调整时间。再次，测量数据的持续性和完整性也至关重要，这能确保矿场的长期稳定运营，并为未来的开采计划提供宝贵的参考。同时，考虑到露天矿山的工作环境，测量设备和技术必须具有强大的适应性与稳定性，以应对各种天气条件和地理环境。最后，考虑到安全性，精确测量可以预防潜在的危险，确保作业人员与设备的安全。因此，露天矿山测量是一项复杂且至关重要的任务，需要满足多方面的核心需求，以保障矿山的高效、安全与可持续运营。2 全站仪技术概述与应用 2.1 全站仪测量技术的定义 全站仪测量技术是现代地籍测量和工程测量中广泛应用的一种先进技术。全站仪是一种集角度测量、距离测量和数据处理于一体的高精度测量设备。它能自动或半自动地对目标进行跟踪和测量，生成关于目标的详细空间数据。通过与计算机软件的集成，全站仪能够为用户提供直观的三维模型和高度精确的地形图。其高度的精确性、便携性和自动化功能使全站仪在各种工程项目中，如建筑、道路、桥梁和矿业等领域，成为不可或缺的测量工具。2.2 全站仪的基本工作原理 全站仪的基本工作原理结合了角度测量、距离测量以及数据处理技术。它通过高精度的光学或激光系统来对目标进行观测，测定水平和垂直的角度。在距离测量方面，全站仪主要采用电磁波测距技术，通过发送到目标并接收反射回的信号来计算与目标之间的距离。这通常基于电磁波在空气中的传播速度以及信号往返的时间来确定。随后，基于角度和距离的测量数据，全站仪内部的微处理器会计算出目标的三维坐标。现代全站仪还配备了电子数据存储和传输功能，允许测量数据被实时地存储、显示或传输到外部设备，如中国科技期刊数据库 工业 A-162-计算机或平板，以进行进一步的处理或可视化展示。2.3 全站仪策略技术在露天矿山测量中的应用价值 露天矿山的开采往往涉及巨大的土地面积和复杂的地形，任何测量的误差都可能导致资源的浪费，或甚至引发安全事故。全站仪提供的高精度测量能够确保矿区的准确划分、精确的矿石定位以及准确的开采深度。其自动化和半自动化的测量方式大大提高了测量速度，降低了人工误差。现代全站仪通常都配备有数据传输功能，可以将测量数据实时发送到中央数据库或其他分析工具。这意味着，工程师和决策者可以即时获得最新的测量数据，做出及时和准确地决策。在矿山开采过程中，工作安全是首要考虑的问题。全站仪能够提供实时的地形图和地下结构模型，帮助工程师及时发现潜在的危险区域，如不稳定的岩石或即将坍塌的区域。这为矿工提供了一个更安全地工作环境，同时降低了企业的潜在风险。尽管全站仪的初始投资可能相对较高，但其高效率、高精度和减少的重复测量工作意味着，长期来看，这是一种经济高效的解决方案。它可以减少人工测量的时间和劳动力，降低由于测量错误导致的再开采成本1。通过全站仪，矿山公司能够得到准确的矿石和废土的估计。这不仅有助于优化资源开采策略，确保矿石的最大化利用，还能减少废土的处理成本，促进资源的可持续开采。精确的测量可以确保矿山活动对周边环境的影响最小化，如确保不破坏重要的生态区域或水源地。因此，全站仪策略技术在露天矿山测量中的应用价值是显而易见的。它不仅提高了开采的精确性和效率，还为矿山工作提供了更高的安全性，促进了资源的可持续管理，最终为矿业企业带来了长远的经济与环境双重收益。3 如何在露天矿山测量中实施全站仪测量技术 3.1 技术培训与人员能力建设 在露天矿山测量中，全站仪测量技术的应用已不再是新鲜事物。但要确保其实际效益，关键在于操作者的技能和知识。因此，技术培训和人员能力建设显得尤为重要。为保证测量准确性和效率，所有操作全站仪的员工都应接受系统性的培训。这不仅仅是熟悉设备的基本操作，更包括对测量原理、数据处理和应用等方面的深入了解。例如，当测量一个复杂的矿体形态时，操作者不仅要知道如何设置和调整设备，还要明白如何选择最佳的观测点，如何避免潜在的误差来源。露天矿山的环境多变，可能包括陡峭的斜坡、不稳定的岩石或多变的天气条件。因此，针对现场的特定情况和挑战，培训内容应当具有针对性。员工需要了解如何在这些特定环境下进行有效测量。以不稳定的岩石为例，培训中应该强调如何快速而安全地完成测量，同时避免可能的风险。除了实地操作，培训还应该涵盖数据分析和解释。全站仪收集的数据量庞大且复杂，操作者需要知道如何筛选、解析这些数据，并转化为实际的开采建议或策略。例如，通过全站仪得到的矿石储量和位置数据，可以帮助决策者确定最佳的开采路径和方法。持续的能力建设同样重要。随着技术的不断进步，全站仪的软硬件可能会有所更新或升级。定期的复训和新技术学习，可以确保员工始终跟上技术的步伐，充分发挥设备的潜力。技术培训与人员能力建设是确保全站仪在露天矿山测量中成功实施的基石。只有拥有熟练、知识丰富的操作者，全站仪测量技术才能在矿山中发挥其应有的价值。3.2 数据整合与系统兼容性 在露天矿山中使用全站仪进行测量，数据的收集只是第一步。真正的挑战在于如何高效地整合这些数据，并确保其与现有系统的兼容性，从而最大化数据的使用价值。全站仪产生的数据量通常非常庞大，涉及地形、矿体分布、岩石结构等多方面的信息。为了便于管理和查询，这些数据需要被整合到一个统一的管理系统中2。可以使用地理信息系统（GIS）来存储、分析和展示这些数据，从而为决策者提供直观、全面的信息支持。但数据的整合并非简单地“复制与粘贴”。全站仪和数据管理系统可能由不同的供应商提供，其数据格式和结构存在差异。这时就需要数据转换工具或中间件来桥接这些差异，确保数据可以顺利导入。除了格式问题，数据的准确性和完整性也是整合过程中需要重点关注的问题。中国科技期刊数据库 工业 A-163-错误的数据或缺失的信息可能会导致错误的决策或资源的浪费。因此，数据整合的过程中需要有严格的质量控制机制，确保数据的真实性和可靠性。系统的兼容性同样至关重要。露天矿山的管理可能涉及多个不同的系统，如物资管理、人力资源管理、生产调度等。为了确保全站仪的数据能够为这些系统提供支持，需要确保数据能够在这些系统间流通，而不是仅仅被封闭在一个单一的系统中。因此，数据整合与系统兼容性是确保全站仪测量技术在露天矿山中成功应用的关键。只有当数据可以被有效地管理、分析和使用，全站仪测量技术才能真正为矿山带来价值。3.3 设备的定期检测与维护 露天矿山是一个复杂且多变的工作环境。尘土、高温、潮湿、机械振动和其他恶劣条件可能对精密的测量设备产生影响，包括全站仪。为了确保全站仪能长期、稳定地工作，并提供准确的数据，定期的检测和维护成为不可或缺的环节。首先，全站仪的外部清洁至关重要。镜头或传感器上的灰尘和污渍会影响测量的准确性。尤其是在露天矿山，这种情况尤为常见。因此，每次使用后，都需要对全站仪进行清洁，确保其表面无污渍和灰尘。同时，设备的外壳也应检查，以确保没有裂缝或损坏，这些裂缝会让水分或尘埃进入，对内部机制造成损害。其次，设备的内部也需要定期检查。这通常需要专业的技术人员来完成。他们会检查全站仪的电路、传感器、存储设备等是否工作正常，并确保软件版本是最新的3。例如，一台全站仪的距离测量模块如果出现偏差，那么需要立刻重新校准或修复。再次，预防性维护也很重要，这可以在出现问题之前采取措施。如果即将进入雨季，可以提前检查全站仪的密封性，确保其防潮防水措施到位。或者在高温季节到来前，确保设备的散热系统工作正常。还需要强调的是，定期检查和维护的频率应根据实际情况来确定。在尘土飞扬或极端天气条件下的露天矿山，需要更频繁的检查。而在相对稳定、干净的环境中，这一频率可以相对较低。设备的定期检测与维护不仅能延长全站仪的使用寿命，还能确保其始终处于最佳工作状态，为露天矿山提供准确、可靠的测量数据。3.4 建立标准化操作流程 在露天矿山的复杂环境中进行测量，每一步都必须精确而有序。为此，建立一套标准化的操作流程对于全站仪测量技术的应用尤为关键，它不仅确保数据的准确性和可靠性，还能提高工作效率和安全性。明确测量的目的和需求是操作流程的起点。不同的测量目的，如地形勘查、矿体边界定义或开采进度追踪，都可能需要不同的测量方法和设备设置4。例如，在进行矿体边界的测定时，可能需要更密集的测量点，而在追踪开采进度时，测量频率可能更为关键。随后，选择适当的设备位置和测量策略。全站仪的位置会影响到其测量范围和准确性。在露天矿山中，可能需要考虑地形、视野阻挡、安全性等因素。例如，将设备放置高点获得广阔的视野的同时，也要确保设备的稳定性和操作者的安全。数据的收集、处理和存储也需按照标准流程进行。这意味着定义如何开始和结束测量，如何校正和验证数据，以及如何将数据安全地转移到其他系统或存储介质。数据获取后要经过初步的筛选和清洗，以去除异常值或背景噪音。流程中还应包括定期的评估和修正。随着技术的发展和现场条件的变化，原有的操作流程可能不再适用。定期评估流程的效果，并根据实际情况进行调整，可以确保测量活动始终高效、准确。标准化操作流程不仅为操作者提供了明确的指导，还为整个测量活动设定了质量标准和期望。通过遵循这些流程，露天矿山可以充分利用全站仪测量技术，实现其最大的价值。3.5 安全考量与紧急响应机制 露天矿山是一个充满挑战的工作环境，其中安全始终是最重要的考虑因素。在实施全站仪测量技术时，安全问题不容忽视。从设备操作到数据收集，每一个环节都可能存在潜在的风险。为此，结合紧急响应机制确保每次测量活动都能在安全的条件下进行是至关重要的。全站仪和其他相关设备必须稳固地安装。考虑到露天矿山可能存在的风吹、雨打，或者地面的不稳定性，这就需要确保设备的稳定性，避免因为摇晃或倾斜导致的测量误差5。如果在斜坡上工作，需要额外的固定装置避免设备倾倒发生损坏。中国科技期刊数据库 工业 A-164-操作人员的安全培训需要包括风险处置内容，如设备的电气安全、潜在的地形障碍，以及如何在紧急情况下快速撤离等。再者，紧急响应机制应该清晰并为所有人员所知。这包括在设备故障、天气突变或其他突发事件时的行动计划。所有的测量活动都应有专人监控，以确保整个过程的安全。在较大的矿山或复杂的项目中，甚至需要专门的安全团队来进行监督。通过细致的安全规划和严格的紧急响应机制，可以确保露天矿山的测量活动既准确又安全。4 总结 全站仪测量技术在露天矿山测量中已经展现出其不可替代的重要性。它为矿山提供了准确、高效且综合的测量数据，极大地优化了矿山的设计、开采与管理流程。随着技术的不断进步，可以预见全站仪的能力和精度将持续提升，进一步满足矿山复杂环境下对精确测量的需求。在未来，全站仪不仅将继续为矿山测量提供支持，而且在自动化、数据整合和实时监控等方面的应用将更加凸显，为露天矿山带来更高的效益和安全性。参考文献 1段蕾.矿山测量中全站仪测量技术的应用探究J.内蒙古石油化工,2022,48(06):82-84,88.2兰舜涯,李德佳.试论全站仪与 RTK 在露天矿山中的联合运用J.世界有色金属,2019(17):220,222.3李涛.探析全站仪在矿山测量中的应用J.决策探索(中),2019(04):17-18.4程明飞.全站仪测量技术在矿山测量中的应用J.能源与节能,2018(10):53-54+57.5王磊,张琦,于诗深.浅谈 RTK 技术与全站仪在露天矿山中的联合作业J.露天采矿技术,2011(06):78-80.