談如何提高深部巷道控制測量精度

周仕勇

（玉溪礦業有限公司，云南 玉溪 653100）

1 大紅山銅礦深部找探礦概況

根據大紅山銅礦深部找探礦工作的規劃，本次深部找探礦高程范圍為385標高至330標高段，Cu金屬設計礦石量10252218噸，品位為0.6%，金屬量為61683噸；TFe礦石量 1796655t，品位 21.69%，TFe金屬量389608.83t。并根據鐵銅含量的情況將整個片區分為三個部分，東翼部分（B12線至B22線）為銅鐵合采，中翼部分（B22線至B48線）考慮分采，西翼部分（B48線至B54線）考慮銅鐵合采，整個片區開采方式為無軌開采有軌運輸，找探礦工程布置在400、410水平，運輸中段在330中段，中段高50米，中段長度大于1.5KM，后期將有多條巷道長距離貫通。為保證深部找探礦工程的控制測量精度、長距離巷道貫通精度及該工程的控制點基礎資料的精度，及時、準確、有效的服務于該工作，必須對涉及該工程的相關導線資料進行歸納、總結、分析，并擬定相應的提高其控制測量精度的實施方案。

2 大紅山銅礦導線資料情況

2.1 導線資料存在的問題

大紅山銅礦深部找探礦工程施工測量的控制基點來自于東西兩邊斜坡道的主干導線。該主干導線資料存在如下問題：（1）以近井點為起始，均以支導線的方式引入井下，且后期并沒有相應的條件進行導線閉合或附和并平差；（2）“U”形彎較多及導線布置不合理導致部分邊長比超限，如部分導線的邊長比大于1:3，有的甚至達到了 1:8；（3）東翼較新巷道的開拓使用的控制點與西翼老巷道使用的控制點雖是同一坐標系統，但測量的時間段不同、使用的儀器不同、測量方式不同、不在同一控制網進行平差等，導致控制統一巷道貫通總存在一定差值。

2.2 東西斜坡道導線資料分析

西斜坡道于1997年以前二期工程基建時進行建設，該斜坡道有3條支導線，分別是：井口至485中段、485中段至435中段、435中段至385中段，各段導線精度情況如表1：

東部斜坡道于2006年開口建設，開始時使用控制點資料來自于2003年的界樁測量的四等控制網，后于2007年改用GPS四等控制網的控制點作為起始資料并重新平差計算；該斜坡道導線分為5段，分別是井口至680中段，680中段至600中段，600中段至550中段，550中段至485中段，485中段至385中段，各段導線精度情況如表2：

表2 東部無軌斜坡道各段導線精度情況

從以上導線的情況來看，各條支導線均符合7″級控制網的相關規定。

3 施測方案

根據現場的實際條件、現有導線資料的情況，本次施測方案的重點從以下幾個方面進行：

3.1 導線資料重新平差

統一起算資料：將使用2007年礦區GPS控制網的控制點資料作為東西兩邊控制導線的起算資料對原導線進行重新計算；檢測、加測：將對東西部分段導線進行加測，使其分別形成兩條主干支導線；對部分因巖石情況或其它原因致使控制點不能使用的地方進行布點并加測；對原有導線進行部分進行抽查測量，確定其變化情況；550中段至485中段的這條導線因采掘條件的限制，中間分段較多，加測、重測部分較多，因此應加強該段導線的測量工作。

表1 西部無軌斜坡道各段導線精度情況

3.2 儀器的選定

本次施測方案將選用Leica1202+R400型號的全站儀，其精度為 2″，（2+2*pp*D）mm；該全站儀在使用前進行鑒定；1001工廠生產的Y/JTD-1自動積分式陀螺儀，其精度為5″，全站儀測角精度為3″。

3.3 井下陀螺邊的選定

為保證此次支導線施測達到要求，在東邊的520、385標高處及西邊的680、385標高處加測四條陀螺邊，如圖1中的黑方框處，東邊520標高及西邊680標高加測的陀螺方位邊作為導線方位的檢測條件，而東西邊385標高處的陀螺方位作為導線方位附合及改正的條件。

3.4 相關精度要求及規范規定

導線測量的方式為復測支導線，達到7″級導線的要求，測回差小于等于7″，邊長40-140米，順序推進的短長邊邊長比不得大于1:3，方位閉合差為，相對精度為1/6000；由于受巷道傾斜的影響，高程采用三角高程測量，相鄰兩點往返測量高程差互差小于10+0.3dmm（d以百米為單位），高程閉合差小等于±30；陀螺全站儀定向的地面已知邊坐標方位中誤差小于等于10″，定向邊長度大于30米，同一邊任意兩次獨立測量陀螺方位角的互差不應大于10″（5″級儀器）。

表3 地表測量數據

表4 井下測量數據

表5 不同計算公式子午線收斂角對比

4 陀螺定向方位作為附和方位的論證及注意事項

根據此次方案的特點，在以后實施的過程中，由于全自動積分式陀螺儀測量的方位將作為整個導線的附和方位，所以，其精度的高低直接影響了整個導線的方位精度，因此，有必要對陀螺儀進行充分測試與數據分析。

4.1 陀螺儀測量相關數據：在該陀螺儀投入使用之前，對其進行了多次試驗，選用地表三條已知邊及井下兩條較高精度已知邊進行測試，均進行了對向觀測，獲得相關測量數據，如下表3及表4：

4.2 子午線收斂角計算公式選擇：根據工程應用上使用的子午線收斂角計算公式有兩種：一種是利用經差與維度進行，即γ=△λ*sinψ；第二種是利用平面直角坐標結合“子午線收斂角系數K表”進行計算，兩種方法計算結果對比如表5：

由表三可知，兩種計算方法的差值相當小，在實際生產應用中可以忽略不計，由此可知，以上兩種方法可以任意使用。

4.3 子午線收斂角差值改正：由于地表及井下控制點不在同一鉛垂線上，因此，它們的子午線收斂角總存在一定的差值，根據陀螺方位與真北方位間的轉換關系，△γ=γ地表-γ井下，將井下陀螺方位計算的真北方位減去△γ即可，通過這項改正之后，表一中的α陀-α實的差值如表6。

4.4 井下陀螺方向邊坐標方位角平均值中誤差的確定：根據及ma=±可計算出此次陀螺儀測試的井下陀螺方向邊坐標方位角平均值中誤差，如表7。

所以，儀器常數一次測定中誤差為：

井下陀螺方向邊坐標方位角平均值中誤差為：

其中

n△-儀器常數觀測次數；

nT-井下定向邊陀螺方向角觀測次數；

V-儀器常數觀測值與平均值之差。

綜合以上表格相關數據及GPS測量D級控制網的高精度坐標數據可以看出，陀螺儀井下定向精度達到4″，其精度遠遠高于7″級控制網的精度，因此，完全可以使用陀螺儀定向的方位來作為井下7″級導線的附和方位。

陀螺測量需注意的事項：下井前地表需進行陀螺邊獨立測量三次，井下定向獨立測量三次陀螺方位角，上井后再在已知邊上獨立測量三次陀螺方位角，這三步工作必須在同兩天內完成。

表6 加入子午線收斂角差值改正后的陀螺方位與實際方位差

表7 儀器常數及精度測定

5 整個方案實施過程的注意事項

5.1 由于東西斜坡道均是二期工程的主要運輸巷道，因此，導線的加測、抽測必須考慮到巷道的交通運輸問題，應選擇在交通流量較小的時間段迅速完成測量作業。

5.2 由于東西斜坡道也是礦山主要的通風巷道，其風速較大，所以，設站時應使用激光上對點器進行激光對中。

5.3 全站儀在使用前必須對儀器進行組合校正，保證儀器的左右盤讀數的差值達到相關規定及要求。

5.4 為防止因人員差異而引起的誤差，此次測量工作的陀螺測量及加測、抽測均應有同一人進行。

5.5 該最新導線成果只能運用在深部找探礦工程或新開工程，不能用以改變各個中段已有的導線成果。

總結

由于深部找探礦工作涉及到運輸中段的軌道安裝、后期長距離巷道施工及貫通的精確度，因此，其基準控制點精度的高低直接影響到這些工程施工及控制測量的精度，而控制基點的高精度保障主要來自于原始導線精度情況及陀螺方位的測量，因此陀螺方位測量將關系到此次“加測陀螺方位，提高深部巷道控制測量精度方案”的成功實施與否。

[1]吳瀾晶.平水銅礦生產豎井三期延深掘砌安精密貫通測量[J].現代礦業，2010，6（6）.

[2]秦洪奎.陀螺經緯儀定向精度的研究[J].測繪信息與工程，2009，34（3）.

[3]韓志勇.關于子午線收斂角校正問題[J].石油鉆探技術，2006，34（4）.