数字化矿山测量技术在矿山开采动态监测中的应用

摘要：伴随着科技的迅猛进步，数字化的矿山测量技术在矿业开发中得到了广泛的应用。本文深度探讨了数字化矿山测量技术在矿山动态开采监控应用中的重要性，目的是为矿山行业的持续发展奠定坚实的理论基础和实践参考。

关键词：数字化矿山测量；动态监测；矿山开采

引言

由于矿山开采是一项既复杂又带有一定风险的活动，因此，对其进行持续和有效的动态监控变得尤为重要。由于传统矿山测量技术在精度、效率和信息处理能力方面存在不足，它很难满足现代矿山开采对于实时性、准确性和全面性的高标准要求。随着数字化矿山测量技术的涌现，矿山开采过程中的动态监控获得了新的机会。这种技术结合了众多的尖端技术，可以对矿山的开采活动进行全面且高度精确的监测，从而为矿山的安全操作和科学管理奠定了稳固的基石。

一、数字化矿山测量技术概述

1.技术原理

数字化矿山测量技术的进步主要取决于一系列先进的仪器和技术，包括全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）和全站仪等。GPS具备了对测量点进行高度精确定位的能力；GIS的主要功能涵盖了数据的储存、管理、分析和可视化展示；RS拥有获取大型矿山地面详细资料的功能；在进行局部的测量工作时，全站仪起到了不可或缺的角色，它可以准确地捕获角度、距离等核心数据。

2.技术特点

（1）高精度

利用GPS、GIS和无人机航拍等尖端技术，数字化矿山测量技术可以达到亚米级或厘米级的测量精度，这极大地增强了我们对矿山地形、资源分布和变化情况的精准掌握能力。这样的方法不仅有助于降低由于测量误差引发的资源浪费和安全事故，还可以为矿山的规划、设计和生产流程提供可靠的数据支持。

（2）高效率

从传统角度看，矿山的测量方法通常需要投入大量的人力和物资，而这些技术的实际效果往往并不尽如人意。数字化技术通过自动化的数据采集和高速的数据处理，显著地减少了测量所需的时间，从而提升了整体的工作效率。例如，使用无人机在极短的时间内就能完成大量的航空摄影和数据收集任务，这种效率远远超过了人工步行或攀爬的方法，高出了好几倍。

（3）实时性

借助物联网和云计算等先进的信息技术，数字化矿山测量技术能够实现数据的实时传输和处理，这使得矿山管理人员能够在任何时间、任何地点对矿区的安全状况、资源消耗和开采进度进行实时的监控和评估。这一实时反馈机制在灾害预防和生产流程优化方面具有不可替代的重要性。

（4）可视化

通过数字化矿山测量技术，可以把收集到的数据转换成三维模型或二维图形，这为我们提供了一种直观且易于理解的视觉展示方式。这种方法不仅简化了复杂数据分析的所有步骤，而且使得整个规划和决策过程变得更加科学和直观。例如，通过运用虚拟现实（VR）技术，管理团队能够在模拟的虚拟环境中模拟采矿活动，评估各种采矿策略的效果，从而做出更加精确的选择。

二、数字化矿山测量技术在矿山开采动态监测中的应用

1.开采边界监测

矿山的开采边界被视为矿山安全操作的一个重要指标，其变化将直接影响矿山的稳定性和操作人员的安全状况。借助高精度GPS定位系统和遥感技术，数字化矿山测量技术可以实时监测开采边界的位移和形态变化。这项技术不仅可以提供高度精确的空间信息，还可以利用三维建模方法，直接展示采矿边界的实时状况。当探测到矿山开采边界发生不正常的变化时，该系统能够迅速发出预警信号，为矿山管理团队提供关键的决策依据，以确保边界坍塌不会带来潜在的安全风险。此外，通过整合GIS（地理信息系统）技术，能够实时更新和可视化矿山开采的边界信息，这为管理团队提供了一个能够实时了解矿山开采边界情况的高效工具。

2.地表变形监测

在矿山的开采活动中，地表的变形是一个频繁出现的地质难题，这种变形有可能触发地面塌陷、裂痕等多种地质灾害。数字化矿山测量技术结合了如InSAR（合成孔径雷达干涉测量）和DInSAR（差分合成孔径雷达干涉测量）等技术，旨在对地表的细微变化进行高度精准的观测。这些先进的技术手段主要是通过卫星或无人机平台来收集信息，这些技术能够持续地监测广泛的地表变化，并有能力及时地识别和预警潜在的地表灾害风险。另外，借助地面沉降监测网络的应用，对关键区域进行更为集中的观测活动，从而确保数据的准确性和时效性得到保障。此外，借助数据分析模型的应用，预测地表变形具体走向和覆盖范围，从而为实施预防性措施提供了科学的支持。

3.采空区监测

矿山开采后形成的空洞区域被称为采空区，其稳定性和安全性会直接影响整个矿山的安全状态。数字化矿山测量技术利用了先进的三维激光扫描和无人机航拍技术，能够对采空区的空间布局和形态变化进行高度精确的测量。借助这些先进的技术手段，能够迅速地创建采空区的三维模型，并清晰地揭示其空间构造和稳定性特点。借助数值模拟工具，模拟采空区稳定性的能力，并能估算其潜在的坍塌危险。更深入地讲，通过对采空区变动的持续观察，及时识别可能的安全隐患，这为实施必要的支援或补充策略提供了坚实的科学根据，进而保障了矿山的生产稳定与安全。

4.生产进度监测

在矿山的开采活动中，对生产进度的精确监控是保障采矿效率与安全的关键所在。数字化矿山测量技术融合了GPS定位、遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和无人机巡查等多种技术手段，能够对矿区的地面和地下作业区域进行实时的监控和管理。更为明确地说，这些先进的技术手段能够准确地追踪到采矿设备的移动轨迹、矿石的开采量以及开采区域的推进状况，从而为企业提供一份全面而详细的生产进度报告。经过深入的数据分析，管理团队可以迅速地识别出生产过程中的关键问题，例如设备效率低下和资源分配不均等。根据这些研究成果，调整他们的生产战略，以更高效的方式分配资源，并确保矿业活动能按照预定计划顺利进行。此外，利用三维建模的方法，可以清晰地看到矿石的形态变化，这为决策者提供了一个直观的参照，从而提高了管理决策的准确性和效率。

三、结语

数字化矿山测量技术凭借其独有的优点，正在逐渐改变传统矿山的操作和管理模式，为矿山开采过程中的动态监控提供了一种创新的解决方案。随着科技的持续发展和应用领域的不断拓宽，这项技术将在确保生产安全、提高资源利用效率以及推动环境友善型矿业发展等多个方面发挥更为关键的作用。在一个充满各种可能性和机会的未来，持续的技术革新和社会各方的齐心协力将成为推动数字化矿山向前发展的核心因素。

参考文献：

[1]邱本立，周青青，王建有.数字化测量技术在矿山测量的应用[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术， 2022（19）.

[2]孙姿鑫.数字化测量技术在矿山测量中的应用探讨[J].  2024（10）：352-354.

[3]李翰洋.数字化测量技术在矿山测量中的应用试析[J].世界有色金属， 2024（22）.