高精度测量技术在煤矿开采中的实践分析

引言

煤矿开采是我国能源产业的重要组成部分，其开采过程涉及地质勘探、巷道掘进、工作面回采等多个复杂环节。在煤矿开采中，精确的测量数据是保障生产安全、提高开采效率、合理利用资源的关键。传统的测量技术由于精度有限、效率低下、受环境影响大等问题，已难以满足现代煤矿开采的需求。而高精度测量技术凭借其高精度、高效率、实时性强等优势，在煤矿开采中得到了越来越广泛的应用。因此，深入研究高精度测量技术在煤矿开采中的实践具有重要的现实意义。

1.煤矿开采对测量技术的要求

煤矿开采环境复杂，地质条件多变，对测量技术提出了严格的要求。首先，需要高精度的测量数据，以确保巷道掘进的方向准确、工作面回采的边界合理，避免因测量误差导致的资源浪费和安全事故。其次，要求测量技术具有实时性，能够及时反映开采过程中的地质变化和巷道变形情况，为生产决策提供及时依据。此外，测量技术还应具备良好的抗干扰能力，能够在煤矿井下恶劣的环境中稳定工作，如高湿度、高粉尘、强电磁干扰等。

2.常见高精度测量技术及其在煤矿开采中的应用

2.1 全站仪测量技术

在巷道掘进过程中，全站仪可以精确测定巷道的中线和腰线，指导掘进设备的施工，确保巷道的掘进方向和坡度符合设计要求。例如，在某煤矿的主斜井掘进工程中，采用高精度全站仪进行测量控制，将巷道的中线偏差控制在 ±20mm 以内，腰线偏差控制在 ±10mm 以内，有效提高了巷道的掘进质量。在工作面回采时，全站仪可用于测量工作面的推进度和采高，为合理控制回采速度和调整采煤工艺提供依据。

2.2 三维激光扫描技术

在煤矿地质勘探中，三维激光扫描技术可以对井下的地质构造进行快速扫描，获取地质体的三维形态和空间分布信息，为煤矿的地质建模和资源评估提供准确的数据支持。在巷道变形监测方面，定期使用三维激光扫描仪对巷道进行扫描，通过对比不同时期的点云数据，可以精确计算巷道的变形量和变形趋势，及时发现巷道的失稳迹象，采取加固措施。例如，某煤矿在一条主要运输巷道中应用三维激光扫描技术进行变形监测，提前发现了巷道顶板的下沉和两帮的收敛问题，及时进行了支护加固，避免了巷道坍塌事故的发生。

2.3 惯性导航测量技术

在煤矿综采工作面，惯性导航测量技术可以为采煤机提供精确的定位和导航信息，实现采煤机的自动割煤和智能控制。通过将惯性导航系统安装在采煤机上，实时测量采煤机的位置和姿态，结合预先设定的开采工艺参数，自动调整采煤机的牵引速度和滚筒高度，提高采煤的效率和质量。例如，某煤矿在综采工作面引入惯性导航测量技术后，采煤机的截割精度提高了 30% 以上，煤炭资源的回收率提高了 5% 左右。

3.高精度测量技术在煤矿开采中的应用效果分析

3.1 提高测量精度

高精度测量技术的应用显著提高了煤矿开采中各项测量工作的精度。全站仪、三维激光扫描技术和惯性导航测量技术等都能够达到毫米级甚至更高的测量精度，为煤矿的精准开采提供了可靠的数据保障。与传统测量

技术相比，高精度测量技术大大减少了测量误差，避免了因测量不准确而导致的生产事故和资源浪费。

3.2 提升生产效率

高精度测量技术实时性与自动化程度高，能速获测量数据并分析，为煤矿决策提供及时依据。如三维激光扫描可短时完成大面积巷道或工作面扫描并生成模型，减人工工作量；惯性导航测量实现采煤机等自动定位导航，提升设备运行效率与开采速度。

3.3 增强安全保障

高精度测量技术实时监测煤矿井下地质构造、巷道变形等并预警，能及时发现隐患、采取防范措施保障矿工安全。如三维激光扫描可提前发现巷道失稳迹象防坍塌；高精度测量工作面顶板压力，能为支护设计提供依据，提升支护可靠性与安全性。

4.高精度测量技术在煤矿开采中的发展趋势

4.1 多技术融合

未来，高精度测量技术将朝着多技术融合的方向发展，将全站仪、三维激光扫描、惯性导航、卫星定位等多种测量技术有机结合，充分发挥各技术的优势，实现煤矿开采全过程的全方位、高精度测量。例如，将三维激光扫描技术与惯性导航技术相结合，可以在动态测量中提高点云数据的精度和完整性。

4.2 智能化发展

随着人工智能、大数据等技术的不断发展，高精度测量技术将实现智能化。智能测量系统能够自动识别测量对象、选择测量方法和参数、处理和分析测量数据，并生成测量报告和建议。同时，智能测量系统还可以与其他煤矿生产系统进行集成，实现信息的共享和协同工作，提高煤矿生产的智能化水平。

4.3 微型化和便携化

为了满足煤矿井下复杂环境下的测量需求，高精度测量设备将朝着微型化和便携化的方向发展。微型化和便携化的测量设备具有体积小、重量轻、操作方便等优点，便于矿工在井下携带和使用，能够及时获取测量数据，提高测量工作的效率。

结束语

综上所述，高精度测量技术在煤矿开采中具有重要的实践价值和广阔的应用前景。通过全站仪、三维激光扫描、惯性导航等高精度测量技术的应用，能够显著提高煤矿开采的测量精度、生产效率和安全保障水平。未来，随着多技术融合、智能化发展和微型化便携化等趋势的不断推进，高精度测量技术将在煤矿开采中发挥更加重要的作用，为煤矿的可持续发展提供有力支持。因此，煤矿企业应积极引进和应用高精度测量技术，加强技术创新和人才培养，推动煤矿开采技术的不断进步。

参考文献

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