基于礦山井下工程超深越界檢測、貫通測量的探析

歐澤華

（湖南省有色地質勘查局二一四隊 湖南株洲 412007）

基于礦山井下工程超深越界檢測、貫通測量的探析

歐澤華

（湖南省有色地質勘查局二一四隊 湖南株洲 412007）

為了保證礦山井下工程超深越界檢測、貫通測量在允許精度內施測，以及對已施測的測量成果資料進行相應的精度計算。為提高坑道測量的精度，簡單介紹了礦山井下工程超深越界檢測、貫通測量的實踐工作、量測方法、數據處理和誤差分析而對礦山井下工程地表、坑道控制測量方案進行設計。理論聯系實踐，由此獲得了一些有實用價值的實踐經驗，為今后類似測量工作提供參考依據。

礦山超深越界檢測；坑道貫通；設計；精度估算

1 前言

為進一步加強礦山生產的動態監督管理，規范和統一礦山生產動態管理的要求，為國土資源部門適時、準確掌握礦山開采順序、范圍、深度，生產、開采變化情況及變化原因，促進礦山資源的有效保護和合理利用，依法處理超深越界的采礦行為，并為礦山生產建設提供技術咨詢、依據，指導礦山科學開采。

對礦山井下工程的測量，特別是對有些需要貫通的礦山井下工程，地表、坑道控制測量精度的高低直接影響到礦山檢查測量和坑道貫通測量的誤差。為保證坑道控制測量在允許精度內施測，我們首先要對礦山地表、坑道控制測量進行設計，為保證控制測量精度還要采取相應的測量方案，對已施測的測量成果進行相應的精度估算。本人結合工作中的一些實踐經驗，就以下幾方面進行探析。

2 地表控制測量

礦山井下工程地表控制測量目前主要采用靜態GPS測量方法。由于各個礦山分布較為分散，且距離國家控制點又較遠，為滿足礦山井下工程超深越界檢測和坑道貫通的要求及精度，GPS控制網一般按E級GPS控制網精度施測。GPS控制點沿礦山井下工程的連線方向布設，礦山的各個井口（包括輔助井口），均布設兩個以上且相互通視的控制點。各測區應采用國家統一的坐標系統、高程系統或與測繪主管部門的要求標準一致。

2.1 選點布網

根據實際情況、精度要求、接收機類型和數量以及測區已有的測量資料進行綜合設計。E級GPS網在四等三角控制網下或國家D級（含D級）以上等級GPS控制（網）點下布設，本著經濟的原則，應充分利用GPS測量的優點，GPS控制點應選在土質堅實、穩固可靠、視野開闊、交通方便的位置，以便于長期保存和以后有利于其他測量手段的擴展和聯測。GPS網設計邊長過長或網形不規則、起算控制點距離礦區較遠，可在合適位置布設傳導點，GPS網主要采用邊連接形式，選點埋石必須按規范規定的工序要求進行[4]。

2.2 GPS網觀測

在外業觀測過程中，同時使用4臺以上雙頻雙星GPS接收機靜態采集數據，每個觀測時段應＞90min，以保證盡可能長的時段長度，提高采集數據的質量，為后面的數據檢核、平差處理打好基礎。觀測完成后經檢查，符合規范要求，記錄和資料完整無誤后，方可遷站。地表GPS控制網測量應采用雙頻雙星GPS接收機，靜態定位精度平面（±2.5mm+1ppm）、高程（±5mm+1ppm）。

2.3 數據處理

根據規范的規定，外業觀測完成后應及時將數據輸入計算機，進行外業數據的檢核。GPS控制網的各項測量中誤差，應滿足相應等級控制網的基線精度要求。當觀測數據不能滿足檢核要求時，應對成果進行全面的分析，并舍棄不合格基線，但應保證舍棄基線后，所構成異步環的邊數符合規范要求，否則，應重測該基線或有關的同步環圖形[1]。

2.4 平差計算

GPS控制網應在WGS-84坐標系下進行三維無約束平差，并提供各觀測點WGS-84坐標系統中的二維或三維坐標、各基線向量三個坐標差觀測值的改正數、基線長度、基線方位及相關信息等。GPS控制網以國家D級（含D級）以上等級控制點為起算點進行三維約束平差，E級GPS控制網約束點間的相對中誤差不超過相關規范要求。解算模式采用單基線解算模式，解算成果采用雙差固定解。

2.5 GPS擬合高程測量

GPS擬合高程測量，一般僅適用于平原或丘陵地區的五等及以下等級高程測量，GPS擬合高程測量應與GPS平面控制測量一起進行施測。在針對于礦山檢查測量的礦山一般都是小面積區域，由于目前GPS技術的快速發展，GPS高程測量的技術精度可以達到或超過等外水準（五等水準），所以GPS高程測量的精度可以滿足礦山（檢查）測量工作的精度要求[4]。

GPS控制網（點）應與四等或四等以上的水準點聯測，求得較為準確的大地高與正常高的平均高程異常，來提高GPS高程擬合精度。擬合高程平差計算采用三個已知點（水準點）與待定點進行擬合計算，將GPS大地高轉化為GPS正常高。對GPS點的擬合高程成果，應進行檢驗，檢測點數不少于全部點數的10%且不少于三個點，高差檢驗可采用相應等級的水準測量方法或電磁波測距三角高程測量方法進行。

2.6 GPS控制網平差成果的外業檢查

根據GPS軟件平差處理后的測量成果，對礦山GPS控制網點的邊長和高差，應采用精度較高的全站儀實地進行檢核，各項誤差均須符合規范要求，方可進行下一步的工作。

3 坑道控制測量

3.1 坑道平面控制測量

在承擔國土部門礦山井下工程超深越界檢測或礦山井下工程貫通測量工作時，首先要根據礦山采掘坑道的掘進長度、深度來設計測量精度要求，對坑道導線進行設計，估算預期的誤差、確定坑道導線施測的等級，以保證測量工作的正確性，便于更為合理、經濟地選擇測量設備及方案。坑道平面控制網宜采用導線形式，并以坑道井口控制點為起始點沿坑道中線布設成附和導線、閉合導線、支導線等。一般按二級導線施測就可滿足礦山井下工程（檢查）測量精度要求，礦山井下工程貫通測量則需要滿足一級導線的精度。

坑道控制測量在導線未閉合或附和前都是支導線。坑道支導線的終點是支導線精度的最弱點，坑道橫向貫通誤差是由導線測角誤差及導線邊長誤差所引起，而坑道橫向貫通誤差主要影響坑道導線的閉合精度。布設導線點應加大導線邊長，減少導線點數。為限制測角誤差的傳遞，當導線前進一定距離后應使用高精度陀螺經緯儀定向以檢驗方位角誤差。坑道導線控制點應設在頂板或底板較為牢固的基巖上，用快干水泥固定小號不銹鋼釘作為測量標志。坑道導線測量應采用測角精度2″以上，測距精度在（±2mm+2ppm）以上的全站儀測量。

3.2 坑道導線點布設施測

根據礦山提供的已知坑道測量成果及坑道概略平面圖，合理的選定導線點位置，根據設計位置結合實地的情況布設導線點。布設導線點時須充分考慮坑道施工時對測量環境的影響。

3.3 坑道高程控制測量

礦山井下工程坑道高程控制測量。一般采用水準測量方法或導線測量方法，坑道井口的水準點（GPS點）相關水準點（含豎井和平巷井口）和必要的坑外水準點（GPS點），應組成閉合或往返水準路線。高程測量線路一般與坑道導線測量的線路重合，在坑道貫通之前，高程測量線路均是支導線，因此需要往返觀測及多次觀測進行校核。礦山井下工程的高程控制測量精度直接影響的是高程閉合中誤差，應選取方便施測、經濟合理，又能保證高程傳遞精度的測量方法，選點、觀測等工作應嚴格按相應的技術要求進行施測[3]。

3.4 坑道控制測量精度的估算

為保證坑道平面控制測量的質量精度，在測量工作施測前應進行測量誤差的估算，因坑道通視條件的限制及施工等多方面的原因而未能按設計路線進行施測，則要根據已施測的成果對該導線進行精度估算。坑道直伸導線的邊長誤差只對坑道的縱向貫通誤差產生影響，對直伸型坑道，量邊誤差對橫向坐標誤差的影響完全可忽略不計。當坑道長度測量大于4km，且坑道內具有長邊通視條件時，為了減少導線測角誤差對貫通誤差的影響，應采用基本導線基礎上在坑道內用長邊組成主要導線的方法進行施測。

4 結語

以上探析的地表、坑道控制測量設計適應于坑道開采長度為8km以內的檢查測量、坑道貫通控制測量的專門技術設計，但為保證測量方案的精度要求，坑道導線測量過程中應采用陀螺經緯儀檢核方位角，檢測測角中的粗差及控制測角誤差的累積；測站應采用三聯腳架法，坑道導線的邊長較短，在進行角度觀測時，應盡可能減小儀器對中和目標對中誤差的影響，在礦山的重要貫通工程中，還要對導線邊長加入歸化到投影水準面和投影到高斯—克呂格投影面的改正，凡是構成閉合圖形的導線網（環），都必須進行平差。

坑道導線實測到一定長段時要及時對導線進行檢測、復測及精度估算，對因其它原因而改變設計路線方案時要對精度進行估算。坑道導線在坑道條件允許下盡可能布設成似等邊直伸型導線，在測量環境允許范圍內盡可能的選長邊，要嚴格進行邊長的投影計算。對主要坑道里分支的采礦坑道又附和到主巷道的坑道，要考慮到分支坑道導線附合后的坐標閉合差和高程閉合差影響，并進行閉合誤差平差處理，以提高整體測量成果的精度。

礦山井下工程超深越界檢測是一項政策性很強的技術工作，所提交的測量成果具有法律效力，國土行政部門會依據委托檢測單位所提交的測量成果，對非法進行超越采礦權范圍和限采標高的礦山企業進行處罰，因此承擔檢查測量任務的的技術人員必須嚴格按照國家相關規范要求施測，優化設計以保證提交測量成果的公正及準確。

[1]徐紹銓，等.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社，1998.

[2]孔祥元，等.控制測量學（上、下）[M].武漢：武漢大學出版社，1996.

[3]張正祿，等.工程測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2005.

[4]《工程測量規范》（GB/50026-2007）[S].北京：中國建筑出版社，2007.

F426.1

A

1004-7344（2016）20-0174-02

2016-6-24

歐澤華，男，助理工程師，本科，主要從事測繪地理信息方面工作。