提高聯系測量中井下水平角觀測精度方法的探討

■張景文

（河北省煤田地質局物測地質隊河北邢臺054000）

提高聯系測量中井下水平角觀測精度方法的探討

■張景文

（河北省煤田地質局物測地質隊河北邢臺054000）

聯系測量工作在礦山巷道貫通，地下事故救援等方面起著至關重要的作用。但是聯系測量工作在新技術新方法的應用方面遠落后于其他測量工作。為了提高聯系測量的精度，各位測量人在聯系測量的各個環節精益求精。本文就減小影響貫通精度最大的因素-方位角導入的方法為主要討論對象，結合其在高店鐵礦中的應用，探討這種方法的可行性和可靠性。

聯系測量水平角觀測精度方法

1 聯系測量概述

1.1 聯系測量的概念

將礦區地面平面坐標系統和高程系統傳遞到井下的測量，稱為聯系測量。聯系測量的目的就是使地面和井下測量控制網采用同一坐標系統。其必要性在于：1）、確立地面建筑物、鐵路和河湖等與井下采礦巷道之間的相對位置關系。2）、確定相鄰礦井的巷道與老塘（采空區）間的相互關系，正確地劃定兩相鄰礦井間的隔離礦柱。3）解決重大工程問題，例如巷道貫通，定點鉆孔等。聯系測量的主要任務包括三個方面：1）、確定井下經緯儀導線起算邊的坐標方位角；2）、確定井下經緯儀導線起算點的平面坐標x和y；3）、確定井下水準基點的高程H。其中坐標傳遞的誤差對貫通的影響是一個常數，不會隨導線長度的增加而增大，而方位角傳遞的誤差則會隨導線長度的增加而增大。

1.2 聯系測量的方法

按照地下控制網與地面上聯系的形式不同，定向的方法可分為四種：經過一個豎井定向（一井定向）；經過兩個豎井定向（兩井定向）；經過橫洞（平坑）與斜井的定向；應用陀螺經緯儀定向。在實際工作中，一井定向最為常見。

1.3 聯系測量的流程

我單位經過多年的實踐經驗總結出了一套單井單鋼絲結合陀螺經緯儀進行聯系測量的方法。這種方法的基本流程是：1、地面人員固定絞車，準備鋼絲下放；井下人員帶好井下所用設備儀器下井；2、地面人員下放鋼絲；井下人員準備好木板，水桶等準備搭建平臺；3、鋼絲下放到井底后，地面人員撤離井口位置；井下人員搭建平臺，水桶，懸掛重鉈，穩定鋼絲擺動；4、井下人員撤離井口；地面人員開始觀測；5、地面人員觀測完成后撤離井口；井下開始觀測；6、井下觀測完成后取下重鉈；提升鋼絲；7、井上拆平臺；井下拆平臺后人員升井。

2 高店鐵礦聯系測量項目介紹

沙河市高店鐵礦已建成了部分開拓工程，目前已有的地下開拓工程有主井、副井、回風豎井和井底車場等。為保證副井（主井）和風井間的巷道貫通及滿足后續井下生產的需要，沙河市高店鐵礦于2013年04月委托我單位進行主、副井、風井的井上下聯系測量工作。

井上下聯系測量的具體任務為：建立礦區近井控制網，施測近井控制點5個，主井、副井附近3個、風井附近2個；在主井、副井、風井進行聯系測量，將地面近井點的坐標、高程傳遞至井下；施測主井-226水平3個導線基準點、1條陀螺邊，-335水平3個導線基準點、1條陀螺邊；副井-410水平3個導線基準點、1條陀螺邊；風井3個導線基準點、1條陀螺邊，共計12個井下7″導線基準點，4條陀螺邊。

3 水平角觀測

聯系測量主要包括定向測量和導入高程測量。定向測量又包括地面近井點聯測和井下導線聯測。測量工作是環環相扣，步步傳遞的，有些是常量傳遞，有些是增量傳遞，每一步都很重要很關鍵，但是這些步驟中的難點和重點主要在井底鋼絲的聯測這一環。下面就主要探討井底鋼絲聯測中水平角觀測這一環。這其中的難點就是如何在鋼絲不規則的擺動中找到鋼絲的垂點位置。

3.1 影響鋼絲擺動的因素分析

不管煤礦還是鐵礦，所有地面下的空間，只要是人可以走到的地方都要通風，這是最起碼的要求，而且井筒位置是風比較大的地方，這會增大鋼絲的擺動。一般的豎井深度都在幾百米，也就是都在含水層以下，井筒中都會有水滴落，這是高店鐵礦井筒最大的特點，目前我們單位鋼絲的下方是用絞車人工手搖下放的，下放的過程沒法保證絕對的勻速，那么下放過程引起的擺動也是難免的。

3.2 消弱鋼絲擺動的措施

針對以上影響擺動的因素，在施測前我們都做了相應的減弱措施。針對風的影響，會在不影響通風的情況下，把井底車場鄰近的風門關掉，來盡量減小井口附近的風力。

針對水的影響，我們采取的措施是，在水桶上加一蓋子，并留出鋼絲擺動范圍的空洞，來減少水滴對桶中水的砸力，并且在觀測過程中在視線上方打傘，來減弱水流對儀器讀數的影響。針對下放過程產生的擺動余量，我們把重陀沉于井底放置的水桶中，并在水中放適量的鋸末或油增加阻力，來減弱鋼絲擺動的影響。

3.3 提高鋼絲垂點位置精度的方法

由于鋼絲在井筒中一直是擺動的，且各方面受力不均勻，擺動并不是一種完全規則的擺動，通過以上措施只能使其最大程度的接近規則運動，但是水平角讀書仍是不好抓取的。具體操作方法是在擺動的鋼絲后面固定一刻度明顯的鋼尺，通過全站儀目鏡觀察鋼絲左右擺動的最大值和最小值，求取多組刻度值的平均值，然后讀取平均值位置的水平角作為觀測值。這樣就控制住了與導線起始邊垂直方向的誤差，與導線平行方向的誤差可以通過距離觀測來控制。

3.4 高店鐵礦水平角的觀測

高店鐵礦此次任務是對三個井筒的四個工作面進行聯系測量工作。我們取兩個工作面的定向聯測數據來看一下上述方法的實際應用結果。由于起始邊長都在15米至30米之間，按規程規定都采用的兩次對中，兩個測回讀數的讀數方法。當然鋼絲擺動的穩定也是經過了比較長的時間，中間經過多次的讀數比較，最終結果取得是鋼絲擺動比較規則以后的成果。

利用我們聯系測量的成果，高店鐵礦風井和副井已于2013年6月成功貫通，事實證明我們的方法是可以滿足巷道貫通要求的。

4 結束語

由于煤礦鐵礦等地下工程環境條件的影響比如GPS，光電測距等新的儀器和技術很難在這些工程中有用武之地，傳統的鋼絲投點法和鋼尺法還會應用很長時間,在新儀器新技術得到應用之前，我們只有不斷總結過去的經驗，不斷精益求精，才能使聯系測量工作的精度一步步提高，為巷道貫通做好服務。

[1]李青岳，陳永奇。工程測量學（修訂版）。測繪出版社。1995。

[2]李超，張建亮。立井聯系測量方案設計的探討。科技情報開發與經濟，2010（25）

P271[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-355-1