礦山測(cè)量學(xué)科創(chuàng)建及在中國(guó)的發(fā)展

1、礦山測(cè)量學(xué)科創(chuàng)建及在中國(guó)的發(fā)展礦山測(cè)量學(xué)是綜合運(yùn)用測(cè)繪、采礦和地質(zhì)等多學(xué)科的理論、技術(shù)與方法，研究礦產(chǎn)資源勘查、規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，從 地面到井下， 從礦體（煤層）到圍巖， 從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的空間信息采集、 處理、表達(dá)、利用，據(jù)此解決礦產(chǎn)資源合理開(kāi)發(fā)與礦區(qū)資源環(huán)境保護(hù) 問(wèn)題，帶有交叉學(xué)科性質(zhì)的一門科學(xué)技術(shù)。礦山測(cè)量學(xué)科的創(chuàng)建礦山測(cè)量工作在幾百年前甚至幾千年前就已存在，但作為一門獨(dú)立的學(xué)科出現(xiàn)則是近百年的事。在中國(guó)，礦山測(cè)量作為一門新興的獨(dú)立學(xué)科，只有幾十年的歷史，并且是在新中國(guó)成立以后逐步形成和發(fā)展起來(lái)的?，F(xiàn)在，它已經(jīng)在礦業(yè)部門，如煤炭系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)，形成了與 采礦、 礦建、地質(zhì)、

2、環(huán)境等學(xué)科相互獨(dú)立， 又彼此滲透、 交融的態(tài)勢(shì)。礦山測(cè)量作為一門獨(dú)立的學(xué)科始于德國(guó)、 俄國(guó)和東歐等國(guó)家。 在德國(guó)，1556年出版了由格 阿格里柯拉著的采礦與冶金一書(shū)，其第五章專門論述采用羅盤(pán)測(cè)量井下巷道，以解決采礦過(guò)程中的一些幾何問(wèn)題。16 世紀(jì)后期，德國(guó)采礦業(yè)中出現(xiàn)了專門從事測(cè)量工作的人員，被稱為礦山測(cè)量員。他們把為解決不同采礦業(yè)的開(kāi)采邊界及其地面界線等技術(shù) 問(wèn) 題叫 作礦 山 測(cè)量 術(shù)。在 德 文中 ， “礦 山測(cè)量 術(shù) ”一 詞為Markscheideku nst,它的原意是地界劃分術(shù)。這一技術(shù)傳入俄國(guó)后，許 多學(xué)者曾建議改為 “礦山幾何學(xué) ”，但由于礦山測(cè)量術(shù)一詞已叫成習(xí)慣， 很難更改

3、。在前蘇聯(lián)，礦山測(cè)量科技一直比較受重視，發(fā)展較快。羅蒙諾索夫著 的冶金與采礦的首要基礎(chǔ)一書(shū)成稿于 1842年，到 1863 年由俄國(guó) 科學(xué)院出版。 該書(shū)中專有一章 “礦井測(cè)量 ”，論述了解決采礦過(guò)程中主要 幾何問(wèn)題的理論和方法。 1904 年在俄國(guó)的托姆斯克工學(xué)院成立了第一 個(gè)礦山測(cè)量專業(yè)。 1932 年舉行全蘇聯(lián)礦山測(cè)量代表大會(huì)， 建立了“中央 礦山測(cè)量科學(xué)研究局 ”，之后改建成 “全蘇礦山測(cè)量科學(xué)研究院 ”。他們 還在莫斯科礦業(yè)學(xué)院 （現(xiàn)稱莫斯科國(guó)立礦業(yè)大學(xué)） 、列寧格勒礦業(yè)學(xué)院、 頓涅茨工學(xué)院等高校設(shè)立有礦山測(cè)量專業(yè)。 此外，當(dāng)時(shí)在波蘭、 捷克、 德國(guó)也設(shè)有礦山測(cè)量專業(yè)。目前，在澳大利亞

4、的西澳礦業(yè)學(xué)院仍設(shè)有 礦山與工程測(cè)量專業(yè)。在印度的礦業(yè)學(xué)院、技術(shù)大學(xué)中也設(shè)有礦山測(cè) 量或測(cè)量工程專業(yè)。礦山測(cè)量學(xué)科在我國(guó)的發(fā)展礦山測(cè)量學(xué)科的發(fā)展是與社會(huì)的需求和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)的，并且顯示出不同的時(shí)代特點(diǎn)和內(nèi)涵。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，測(cè)量學(xué)科有了革命性的發(fā)展。地理信息系統(tǒng)（GIS、遙感（RS、全球 衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS的發(fā)展，帶動(dòng)了礦山測(cè)量學(xué)科的發(fā)展。我國(guó)礦山 測(cè)量科技工作者將3S技術(shù)廣泛應(yīng)用于礦山建設(shè)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的過(guò)程 中，使礦山測(cè)量學(xué)科得到了較快發(fā)展。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于礦區(qū)控制及地面測(cè)量，還 被集中應(yīng)用在礦山變形監(jiān)測(cè)、卡車調(diào)度等方面。我國(guó)一些大型金屬礦

5、山和露天煤礦運(yùn)用無(wú)線通信和 GPS技術(shù)調(diào)度系統(tǒng)，較好地解決了車鏟 設(shè)備的最佳配合和設(shè)備中途出故障后的動(dòng)態(tài)重組等問(wèn)題，提高了設(shè)備 的臺(tái)時(shí)效率，實(shí)現(xiàn)了爆破孔的自動(dòng)定位。在礦料場(chǎng)的體積測(cè)量與重量 計(jì)算工作中，有關(guān)單位針對(duì)工程測(cè)區(qū)范圍大、礦料種類多、分布廣等 特點(diǎn)，采用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分測(cè)量技術(shù)，多快好省地完成了這項(xiàng)工作。遙感（RS近年來(lái)已發(fā)展成為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境受米礦影響的監(jiān)測(cè)、調(diào)查 與分析的重要手段。 中國(guó)與荷蘭合作項(xiàng)目 “中國(guó)北方煤田自燃環(huán)境監(jiān)測(cè) 應(yīng)用遙感技術(shù)首次全面系統(tǒng)地掌握了中國(guó)北方煤田自燃災(zāi)害分布、區(qū) 劃、等級(jí)及危害程度， 提出了煤田火區(qū)遙感技術(shù)探測(cè)方法和工作程序， 建立了中國(guó)北方煤田火區(qū)計(jì)算

6、信息系統(tǒng)，并將圖像處理技術(shù)和地理信 息系統(tǒng)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，為各級(jí)政府對(duì)煤火的防治決策、滅火工 程設(shè)計(jì)施工、監(jiān)測(cè)提供了現(xiàn)代方法和手段。 “礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān) 測(cè)”項(xiàng)目利用不同分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)試驗(yàn)區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)及其引發(fā)的 生態(tài)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，取得了成功，使我國(guó)延續(xù)多年的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用狀況逐級(jí)統(tǒng)計(jì)上報(bào)制度逐步被遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)所替代。地理信息系統(tǒng)（GIS在礦業(yè)界出現(xiàn)了應(yīng)用推廣與理論研究并重的局面。 應(yīng)用研究涉及礦山地測(cè)信息系統(tǒng)、礦山安全、工況監(jiān)測(cè)及生產(chǎn)調(diào)度指 揮系統(tǒng)等專業(yè)信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制?；贕IS的礦區(qū)資源評(píng)價(jià)、開(kāi)采沉 陷環(huán)境影響評(píng)價(jià)、土地復(fù)墾規(guī)劃、煤巖煤質(zhì)資料分析、礦井地質(zhì)

7、構(gòu)造 及煤礦底板突水預(yù)測(cè)、 煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)表達(dá)、 礦體實(shí)體模型建立等方面， 已有一些專業(yè)性的礦山地理信息系統(tǒng)投入應(yīng)用，帶動(dòng)了礦山地測(cè)信息 數(shù)字化管理、礦圖自動(dòng)維護(hù)與網(wǎng)絡(luò)共享、礦山開(kāi)采損害可視化評(píng)估等 技術(shù)的發(fā)展。地下固體、氣體、液體資源的開(kāi)采，導(dǎo)致巖層及地表移動(dòng)變形，由此 引起一系列的生態(tài)環(huán)境災(zāi)害。多年來(lái)，我國(guó)礦山測(cè)量工作者以測(cè)繪及 其相關(guān)學(xué)科的理論為指導(dǎo)，以規(guī)律研究為基礎(chǔ)，以控制地面沉陷和保 護(hù)建（構(gòu)）筑物為目標(biāo)，形成了不同礦山地質(zhì)條件及開(kāi)采方法的開(kāi)采 沉陷與防護(hù)理論及方法體系，處于國(guó)際先進(jìn)水平。目前，以信息論、 系統(tǒng)論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、突變論等非線性科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合非線性動(dòng) 態(tài)力學(xué)，建立礦山開(kāi)

8、采沉陷的非線性預(yù)測(cè)理論已成為該領(lǐng)域研究的主 流。我國(guó)學(xué)者針對(duì)采動(dòng)巖體移動(dòng)破壞特性， 建立了將覆巖、 采場(chǎng)圍巖、 表土層作為統(tǒng)一力學(xué)體系的動(dòng)態(tài)力學(xué)模型，將礦山開(kāi)采對(duì)巖體破壞視作一個(gè)力學(xué)的演變過(guò)程，據(jù)此建立了相應(yīng)的理論體系和在三維條件下 進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的方法，并獲得了三項(xiàng)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新發(fā)明礦山測(cè)量與礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)綜合運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)及多學(xué)科知識(shí)解決資源開(kāi)發(fā)技術(shù)與管理難題也 是礦山測(cè)量學(xué)科發(fā)展的重要方向。我國(guó)礦山測(cè)量科技工作者創(chuàng)造性地 將資源條件評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、開(kāi)發(fā)開(kāi)采決策連成一體，使礦 山開(kāi)采由經(jīng)驗(yàn)決策向符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求的科學(xué)定量的發(fā)展推進(jìn)，產(chǎn)生 了重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益?；谫Y源價(jià)值理論及現(xiàn)行資源補(bǔ)償費(fèi)征收標(biāo) 準(zhǔn)，通過(guò)理論分析和計(jì)算機(jī)模擬，給出了 三下”（水下、建筑物下、道 路橋梁下）開(kāi)采資源補(bǔ)償費(fèi)減征的理論依據(jù)，提出了三下”開(kāi)采資源回 收難度綜合評(píng)價(jià)模型、補(bǔ)償費(fèi)征收模型、合理采出率等有關(guān)參數(shù)的確 定模型，研究了三下”邊界及壓煤量、采出率快速準(zhǔn)確確定方法，設(shè)計(jì) 開(kāi)發(fā)了三下”開(kāi)采評(píng)價(jià)與資源補(bǔ)償費(fèi)征收程序系統(tǒng)，為搞好 三下”開(kāi)采 及補(bǔ)償費(fèi)征收提供了理論與方法指導(dǎo)。基于現(xiàn)行放頂煤開(kāi)采采出量及 采出率確定方法，推導(dǎo)出了這種工藝采出量及采出率計(jì)算值的誤差估 計(jì)模型，為放頂煤開(kāi)采