国外研究矿山论文

RTK技术在矿山地质工程测量中的应用研究论文

矿山地质工程建设而向信息化趋势，以高端科技为手段展开地质测量，实现了区域资源优化分配及调度控制。RIK技术作为矿山地质工程建设新支撑，为测绘人员提供了更为完整的技术应用平台，加强了区域地质结构测量范围管理力度，提高了区域内部资源规划与开发的可持续性。

1、RIK技术特点

实时动态控制系统(RTK)是一种新的常用的RIK测量方法，与以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度不同，为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了户外作业效率。

(1)兼容性。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据及己知数据传输给流动站接收机。RIK系统由此兼容了CIS, CPS, RS等实用性控制技术，能够为矿山勘察与作业提供科学的指导。

(2)无线性。随着通信科技快速发展，无线传感器技术得到了普及化应用，其与路由器共同构建成新型传输模式，体现了数字通信技术应用的先进性。RIK技术作为无线网络的新技术，可以结合不同算法对网络路由传输进行控制，帮助用户选定最优化数字运算方式，解决了传统无线传输平台的不足。

2、基于RIK矿山测量系统设计

(I)图形结梅“RIK技术”是信息时代的变革趋势，也是诸多产业机构协调发展的新方式，利用信息技术带动事业发展是必然决策。结合“RIK技术”发展内涵，对矿山测量功能升级趋势及改造对策进行总结，提出切实可行的改造方案。煤矿地质测量空间信息管理系统的建立为各采矿企业设计、生产、通风、调度、安全、救护、机电、运输等其他应用系统提供一个基础的数据及图形管理平台。

(2)模型结构。矿山测量建设关系着安全，以RIK技术为基础构建定向测量系统，可实时掌握相关的数据信息，降低定向测量操作的失误率。设计定向测量系统要考虑多方而内容，以“高效率、高进度、高水平”为标准展开一系列的测量活动。系统的建立能够实现地质、测量成图的自动化，实现地质、测量有关计算、管理的自动化;及时准确地根据三维勘探、钻探、井下揭露等最新资料和信息，高效准确地修改各种生产图件。

(3)管理结构。通信网络传输过程中，无线网形成了相对复杂的传输平台，各种路径数据传输至服务器之后，必须及时对无线信号及数据进行实时分析，才能掌握准确的数据处理结果。路由器作为无线传感网络的中转模块，其承载着更多逻辑数据运算程序，准确地抓住数据处理流程任务。在采矿企业生产处和各个矿分别建立相应的地质、测量管理系统，将原来手工处理的数据、图件等资料实现电子化处理。

(4)层次结构。结合地质测绘行业发展局势，利用集成技术辅助矿山勘察作业，体现了新技术用于产业规划的优势。系统按照三层客户/服务器结构(数据库层、应用服务层和用户界而层)和C/S + B/S二级管理模式进行系统整体设计，将整个系统按数据库、业务逻辑和用户界而三层功能进行组织。同时，以CIS, CPS, RS等技术平台，能够为矿业勘察与规划提供指导，实现了区域矿物资源的一体化建设。

3、地质测量中RIK系统的功能模块

由于人员、设备、技术等方而因素，通信监控系统存一些问题，限制了地质测量信号传输与控制性能。“RIK技术”是现代信息社会的风向标，任何产业发展与RIK系统形成了紧密关系，为了体现矿山测量设备在新网络格局中的应用价值，必须对矿山测量系统进行优化升级。RIK技术在矿山地质工程测量中的功能价值，主要应用功能体现在相关系统应用，具体包括:

(1)地质通信系统。选择一项可靠的无线通信技术是不可缺少的'，RIK技术在无线网络传输中体现了明显的优势，成为无线传感器网络路由算法常用的方式之一。结合RIK技术特点，选用网络路由算法主要思路，对算法系统设计、数据串口运行等，提出切实可行的网络操作方案。未来，RIK技术将朝着网络化、自动化、智能化等趋势发展，为用户建立更加全而的监控服务平台。基于RIK技术的无线传感器改造中，对路由算法系统设计进一步优化，加强无线通信网络结构改造力度，摆脱了传统系统网络化调控流程，这些都是RIK技术下路由算法系统结构性优化的先进性表现。

(2)地质数据网络系统。而对早期矿山测量设备结构的功能缺失，地质测量自动化必须要重新建立更具稳定性的功能作业平台，帮助用户进一步实现网络化运营目标，才能实现办公经营水平的一体化发展。该子系统在功能上划分为系统管理、数据录入、数据处理、数据查询、报表输出5个部分，采用C/S方式设计。系统充分考虑了煤矿地质测量空间信息多源化的需要。在数据内容上则以煤矿地质、水文地质、测量、采掘信息为基础，通过对生产技术信息的动态更新，及时准确地控制煤矿地质体的形态，动态反映井下生产的状况。

(3)地质结构分析系统。RIK系统是基于矿山测量设备的操控模式，其在推广RIK技术模式过程中，也要重视矿山测量功能升级与改造，才能体现出新时代与新设备的联合应用特点。地质测量系统是企业办公自动化核心部分，基于RIK技术时代可对地质测量系统功能进行升级改造，共同构建先进地质测量系统，体现RIK技术时代的技术特点。主要包括:①成分特征:独特的点型、线形、岩石符号、以及专业对象的表现形式;②时代特征:地层时代的先后顺序;③空间特征:地层和地层之间，地层和构造之间以及构造与构造之间的空间拓扑关系。

(4)地质远程管理系统。RIK是矿山测量定向测量的支撑技术，利用远程网络构建先进式定向测量体系，保持矿山地质信息传递与控制的和谐性。结合地质勘测设备改造趋势，RIK技术在定向测量作业中的应用，为矿山地质信息化建设提供可行性建议。该模块采用JavaScript技术编写，可根据用户的使用权限对服务器中存储的各类基础数据和图形文件进行更新与访问。管理层可直接通过网络下达指令，及时解决现场问题，指导煤矿生产。

4、结语

总之，矿山测量信息化水平关系着事业发展，不仅体现了当代信息技术发展趋势，也标志着测绘科技创新成果。而对信息化发展总体趋势，矿山地质工程测量也要建立科学的技术体系，以RIK技术为中心设定测量系统，成为推动区域地质改造建设的新方式。通过RIK技术设计现代化地质测量系统，将各个模块功能应用于具体的测量步骤，大大提升了矿山资源开发与利用效率，从而带动了矿山地质测量的一体化发展。

一、国外矿山地质环境保护现状

矿山地质环境保护是生态环境保护的重要组成部分，国外发达国家在矿山地质环境研究与防治方面起步较早，20世纪70年代初已开展了矿山地质环境保护的系统研究，并提出了矿山环境保护及矿山复垦的方法；制定的环境保护法规也较为齐全、系统，对环境保护与防治的要求标准较高，如美、英、法、德及澳大利亚等国，他们在矿山开发设计中就有矿山环境保护的设计部分，在开采中的环境保护措施较为系统，执行也比较严格，对矿山生态环境恢复、土地复垦都有时空约定。它们将矿山环境影响评价制度付诸法的地位，制定法规，强化矿业开发与生态环境一体化进程。在矿业地质环境影响评价中，不仅在勘查阶段和采矿期间，而且在闭矿阶段及以后一定时期内都要预测生态环境影响。在整个矿山环境管理过程中把直接管制和经济手段有机结合，这也是目前国际矿山环境管理的发展趋势。

所谓直接管制，就是通过对采矿过程的管理，制定限制特定污染物的排放，或者在特定的时间和区域内采取限制某些活动的制度措施。其特征是：对污染排放或削减进行规定，采矿公司只能按规定行事。如果违章违规，采矿公司只能接受处罚以及法律诉讼。

所谓经济手段，就是确保经济政策和环境政策结合并且产生经济效益，具体包括收费、税收、可交易许可证等形式，保证更广泛、更有效地利用市场的力量。

如美国《露天采矿控制和复垦法》规定，要求矿山生产者在采矿许可证颁发之前，应支付履约保证金。保证金标准大致是每公顷土地为1500～4000美元。保证金种类包括现金、保证金债券、联合储备债券、联邦（或州）债券、商业信用证、不动产信托证书，或由银行、保险公司担保，承担责任。

加拿大在矿山环境治理和管理、整顿等方面在全球范围内树立了一个典范。早在20世纪，加拿大分别通过了《加拿大环境保护法案》（《the Canadian Environmental Protection Act，1999》）（简称CEPA，1999）和《加拿大环境评估法案》（《Canadian Environmental Assessment Act》）（简称CEAA），这两个法案以系统的、全面的、法律的形式对加拿大的矿山环境评估和环境保护进行了约束。

澳大利亚政府对采矿业也制定出了一系列完善的法规体系，他们首先将矿区复垦作为获得开采的先决条件，并根据政府颁发的《国家生态可持续发展战略》，确立预防为主的原则。如WesterMstralia州的矿业项目环境评价程序中明确规定：在采矿或矿山建设前，矿业主都必须提交矿山环境影响评价报告。

国外矿山环境管理体系的基本制度构成如图6-1。

其中，有以下几点经验值得我们借鉴。

图6-1 国外矿山环境管理体系框架图

（一）矿山环境影响评价制度方面

矿业项目的环境影响评价制度，就是在矿业项目规划阶段查明项目可能对所在地及邻近地区的环境带来的影响，据此提出或最大限度减轻其不利影响的措施。作为负责对矿业项目进行环境影响评价的主管部门对提交报告书进行审查，发表评审意见，并以此作为矿山管理部门审批矿山申请的基本依据，从而达到预防或减轻环境影响的目的。矿山环境评价，是政府管理部门审批矿山申请的基本依据。

（二）矿山闭坑计划方面

矿山闭坑计划是矿山环境管理中的重要部分，许多国家都要求矿业项目申请者提交矿地恢复计划，如美国煤矿开采恢复计划、南非的环境管理计划和加拿大安大略省“闭坑计划”等，都将矿地恢复纳入有关法规或计划中，成为矿山环境管理中的重要组成部分和实施政府管理的基础。因此，矿山在提交的“闭坑计划”报告书中，规定必须包括复垦的目标，可选择的复垦工程和技术，闭坑后所期待的矿山状态和影响评价，复垦的时间进度表，每一阶段的耗费资金进度，以及保证金附件等。

（三）环境许可证制度方面

环境许可证制度是政府以非市场途径对环境资源利用的直接干预的一种手段。在美国，环境许可证制度作为矿山环境保护管理体系中的一项重要内容，被作为矿山开发前必经的法律程序，对于末获许可证的矿山，不得进行开发活动。环境许可证附有相应的文件及附图，明确了矿业主在矿山环境保护和土地复垦方面的主要责任，如对建筑物的布局、废物排放、堆放地、矿山环境整治、土地复垦都有明确的要求和规定。

（四）矿山环境监督检查制度方面

矿山环境监督检查制度明确了矿山环境监督检查的具体执行者，省级监督检查员要不定期地抽查各市（州）矿产开采计划、环保计划和复垦计划的执行情况；市（州）政府的矿山环境监督检查员，要按照各自的分工，直接对管辖的煤矿和其他矿山进行监督检查。矿山企业设有专职的环保工程师，负责矿山的环境保护工作。

（五）环境恢复保证金制度方面

环境恢复保证金制度是要合理要求矿业公司提交保证金，增加矿业公司主动恢复由于开采行为所带来的环境损害，并通过保证金制度的实施，刺激矿业公司主动实现环境保护义务。每完成一个阶段的任务就退还部分履约保证金，不达到法规要求，就由主管部门对许可证实行冻结，并在法律法规允许的尺度内，给予一定的时间采取补救措施，进行改正。

（六）排污许可证制度方面

排污许可证制度被称为污染控制法的支柱，在各国环境法中被广泛采用，在国外是一种切实减少污染物排放的控制措施。在美国固定源污染排放管理政策体系中，许可证制度是核心政策手段。

（七）监督管理和执法制度方面

矿山环境保护的监督管理工作涉及面广，明确监督管理部门并严格执法，是搞好矿山环境的根本保障，国外发达国家经过几十年的摸索，已取得了较为成功的经验。

二、国内矿山地质环境保护现状

我国采矿历史悠久，目前已成为世界第三矿业大国。由于观念、法制、体制、管理等多方面的原因，历史矿山开采导致的矿山环境问题非常严重。改革开放以来，特别是近10年来，我国政府和人民在保护环境与发展方面做出了不懈的努力，矿山地质环境保护工作得到了高度重视。但总体来说，我国的环境保护管理起步比较晚。

1973年8月召开了《全国第一次环境保护会议》，使我国的环境保护事业进入一个新的发展时期。

1986年《中华人民共和国矿产资源法》颁布，确立了矿产资源开发必须贯彻“开发利用与环境保护并重，预防为主、防治结合”的方针。

1994年政府通过了《中国21世纪议程》，将持续发展列为我国经济与社会发展的战略方针和基本国策。

1996年，我国正式提出将科教兴国和可持续发展作为国家发展的基本战略，开始走入经济与环境发展的新征程。

自2000年开始，中国地质调查局组织并相继开展了一系列矿山地质环境调查与评估工作，如“全国矿山地质环境调查与评估”、“重点矿区环境地质问题专题调查”、“全国不同类型矿产开发环境地质研究”等，以及31个省市开展的矿山地质环境调查与评估工作。与此同时，国土资源部地质环境司2002年编写了《矿山地质环境调查技术要求》（讨论稿）、《矿山地质环境影响评价技术要求》（讨论稿），中国地质环境监测院2002年编写了《全国矿山地质环境调查技术要求实施细则》、《全国矿山地质环境数据库建设》，以及由西安地质矿产研究所2003年完成的《典型矿山地质环境调查方法研究》和《大型矿山地质环境调查与监测技术要求》。

2002年，在《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》中，明确要求加强矿山生态环境恢复治理工作。在《“十五”生态建设和环境保护重点专项规划》中，将矿山生态环境恢复治理列为重点工程内容。国土资源部已经开始利用“两权流转资金”安排一些矿山地质环境恢复治理项目。

到2003年11月，由国土资源部地质环境司、中国地质调查局、西安地质矿产研究所等单位发起并举办了“首届全国矿山环境保护研讨会”，出版了我国首部以矿山环境地质为主题的论文专辑《西北地质（2003年增刊）》。随着新建、扩建矿山项目对矿山地质环境影响评价制度的实施，以及矿山地质环境调查研究成果的不断积累，矿山环境地质学的理论建设正在逐步丰富和不断发展。

2007年召开了党的十七大，大会强调了“绿色发展”的重要性，并首次在党代会的政治报告中提出了“生态文明”的新理念。

2008年3月的“两会”上，把环境问题纳入国务院的重大决策中。2008年7月国土资源部、发展和改革委员会、环境保护部、国家安全生产监督管理总局共同下发了《关于加强废弃矿井治理工作的通知》。2008年8月《矿产资源法》修订第六稿，拟专章增加“矿山地质环境”一章，将矿山环境保护提到战略高度。

2009年3月5日，《矿山地质环境保护规定》出台，弥补了《矿产资源法》的立法不足，同年4月，发布实施了《全国矿山地质环境保护与治理规划》。

2010年，我国开始组织、创建“国家级绿色矿山”，推动矿山生态环境建设。

2013年12月，十三届三中全会召开，会上提出要紧紧围绕建设美丽中国，深化生态文明体制改革，加快建立生态文明制度，健全生态环境保护的体制机制，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局。说明国家将生态文明建设提高到了一个新高度。

自2001年开始，财政部、国土资源部就安排资金用于矿山地质环境治理，主要解决历史遗留的矿山地质环境问题。2010年起三年内重点开展国务院确定的38个资源枯竭型城市的矿山地质环境治理工程。

经过几十年的努力，虽然取得了以上成绩，但也要清醒地认识到还有不少问题亟待解决。具体地说存在以下几方面的突出问题：

1）政府和社会对于矿山地质环境治理工作的认识尚未到位。很长一段时间以来，各级政府、各企业将GDP的增长率看作衡量自己工作成绩的主要指标，甚至是唯一指标。将发展经济与保护资源、保护环境绝对化、对立化，忽视、漠视对资源和环境的保护，结果造成巨大损失和严重后果。由于地方政府过分强调经济效益，忽视了土地的保护和资源的合理开发，结果造成了非常严峻和突出的矿山地质环境问题：土地破坏、水土流失、土壤退化、植被破坏、地质灾害频发、“三废”污染加剧等。

2）矿山地质环境治理的法制体系建设仍需加强。国外一些发达国家都有专门的法律或法律体系来确保矿山地质环境治理工作的顺利开展，但我国目前还没有一部专门的法律，这与我国的资源环境战略以及土地复垦的形势和任务不相适应。新修订的《土地管理法》、《矿产资源法》、《环境保护法》和制定的《煤炭法》、《铁路法》等法律中虽然都有矿山地质环境治理方面的相关规定，但仍有很多原则性问题无法得到解决。而且现有制度大多局限于矿山地质环境治理，即单一的事后控制措施，在矿产资源开发前的规划和采矿、冶炼中的环境保护则很少涉及。未在制度设计上走“事前预防、事中控制”的途径，单纯依靠事后的治理和问责，制度完善还需在理念上重新定位。

3）需要切实可行的措施保障矿山开采备用金的投入。在我国，由于缺乏矿山复垦保证金及废弃矿山复垦基金，使得矿山地质环境治理的资金渠道无法保持通畅。而且，对于计划经济时期遗留下来的矿山地质环境问题，有关各方也没有提出切实可行的解决方案。所以如何确保充足的资金来源是我们当前亟待解决的难题。

4）矿山地质环境治理工作需要在制度、机制等方面进一步创新。由计划经济转变为目前的社会主义市场经济，要做好矿山地质环境治理工作。首先要在理论上进行研究，结合国外发达国家的经验和我国国情，探索出切实可行的道路。其次要在协调机制、约束机制、监督机制等方面制定相应的配套政策，为矿山地质环境治理工作创造良好的制度环境。