RTK在趙固二礦地表沉陷巖移觀測中的應用

趙　凱　夏厚智

（河南能源焦煤集團趙固二礦，河南　新鄉　453600）

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RTK在趙固二礦地表沉陷巖移觀測中的應用

趙凱夏厚智

（河南能源焦煤集團趙固二礦，河南新鄉453600）

摘要：隨著地下開采的大型礦井機械化程度的不斷提高，巷道掘進、工作面回采進度較快，礦山測量工作的重要性日益顯現，尤其在受采動影響的地表沉陷巖移觀測中，測量工作者的任務也在加重。測量新技術—RTK定位技術在礦山地面測量等多方面的應用，極大地提高了測量工作效率和成果的可靠性，隨著其技術的不斷成熟，具有很大的技術推廣價值。

關鍵詞：現代礦山測量；地表沉陷巖移觀測；RTK定位技術

趙固二礦是河南能源焦作煤業（集團）公司的一座現代化礦井，2011年4月竣工投產，設計年生產能力180.00萬t，服務年限55.5年，主采煤層為二疊系山西組二1煤層，資源總儲量3.39億t，可采儲量1.46億t。礦井采掘工藝為綜采、綜掘，機械化程度達100%，擁有河南省目前采高最高、支架工作阻力最大的6.5m一次采全高綜采工作面。礦區面積69.08km2，屬于太行山山前平原，地勢總體平坦。

1　礦區開采沉陷監測的意義

隨著地下煤層的開采，開采區域地表周圍巖土體的原始應力平衡狀態受到破壞，巖土體會出現位移和變形，從而影響工作面上方村莊人員生活和生產。為了能及時掌握開采區域受采動影響地表變形情況，安全合理地留設保護煤柱，解放壓煤量，節約煤炭資源，合理妥善地安排采動區上方村莊搬遷時間和順序，要對開采沉陷區進行周期性的監測，計算出準確可靠的地表移動變形參數，對開采過程的地表變形區域進行預測［1］。

2　GPS-RTK技術優點

2.1作業效率高

在一般的地形地勢下，高質量的GPS-RTK設站一次即可測完4km半徑的測區，大大減少了傳統測量所需的控制點數量和測量儀器的“搬站”次數，僅需一人操作。在一般的電磁波環境下幾秒鐘即得一點坐標，作業速度快，勞動強度低，節省了外業費用，提高了勞動效率。

2.2定位精度高，數據安全可靠

定位精度高，數據安全可靠，沒有誤差積累，只要滿足GPS-RTK的基本工作條件，在一定的作業半徑范圍內（一般為4km），GPS-RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級（GPS-RTK技術當前的測量精度平面10mm+ 2ppm；高程20mm+2ppm）。

2.3降低作業條件要求

GPS-RTK技術不要求兩點間滿足光學通視，只要求滿足“電磁波通視”。因此，與傳統測量相比，GPS-RTK技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小。在傳統測量看來，由于地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區，只要滿足GPS-RTK的基本工作條件，它也能輕松地進行快速的高精度定位作業。

2.4GPS-RTK作業自動化、集成化程度高，測繪功能強大

GPS-RTK作業自動化、集成化程度高，測繪功能強大，可勝任各種測繪內、外業。流動站利用內裝式軟件控制系統，無需人工干預便可自動實現多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業精度［2］。

2.5操作簡便，容易使用，數據處理能力強

只要在設站時進行簡單的設置，就可以邊走邊獲得測量結果或進行坐標放樣。數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機、其他測量儀器通信，手簿軟件的使用簡單易學，作業速度快，勞動強度低，節省了外業費用，提高了勞動效率。

3　監測步奏

3.1架設基準站

基準站的架設應滿足以下條件：①基準站可設立在精確坐標的已知點上，也可設立在條件較好的未知點上；②基準站安置應選擇在地勢較高、通視；③為防止多路徑效應和數據鏈的丟失，基準站200m范圍內應無高壓電線、電視差轉臺、無線電發射臺等干擾源，周圍應無GPS信號反射源；④基準站電臺的天線應架設在GPS接收機主機的北方。因為南北極附近是衛星的空洞區，所以將RTK基站架設在辦公樓頂（未知點上），并將外置電源，通過電瓶充電器連接220V電源，從而保證RTK基準站電源充足。樓頂位置高，信號傳輸好，省去專人看管儀器?；鶞收镜膬x器組裝見圖1。

3.2外業測量

工作面上方地表實測樁，在工作回采前2個月，按照中華人民共和國煤炭工業局2005年5月頒布的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》布設完畢。待回采前進行兩次實測，取平均數，作為首次觀測數據。

上述提到趙固二礦井下工作面上方地表平坦，多為基本農田。為了不影響農業生產和人為破壞沉降樁，沉降樁基本上都埋設在農田道路和鄉間道路兩側。

利用附圖2中藍色標記的RTK控制點，打開手簿工程之星2.8-工程-打開工程-選擇測區范圍參數（該參數由前期RTK靜態測得），然后新建文件夾（以本次觀測日期時間為文件名），校正儀器（選擇基準站架設在未知點），校正點為已知點，待校正數據和該點數據基本相同即可外業工作（坐標X/Y±20，高程±10）。然后兩人操作，各持一套移動站，從不同線路開始實測。RTK技術不要求兩點間滿足光學通視，只要求滿足“電磁波通視”。RTK技術受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制較小，在傳統測量看來因地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區，只要滿足RTK的基本工作條件，便能輕松地進行快速高精度定位作業。因此，在電磁波穩定的情況下，基本可以走完全部線路，一天即可采集完數據。

圖1　儀器組裝

圖2　地表沉陷樁布設位置

3.3內業處理

首先將手簿中每次觀測的數據導出，即打開工程之星-工程-文件輸出-源文件（每次觀測時間文檔）-目標文件（需存的名稱及位置）-轉換。然后手簿連接電腦，打開Microsoft Actiresync軟件，在瀏覽中找到轉換后的目標文件（該文件為dat格式），記事本打開，將本次實測數據復制至以往建立好的Excel文檔中，并制作曲線圖表，如表1所示。這樣就能很直觀地看到每個沉降樁的沉降值（見圖3），為受采動沉陷區提供圖表依據。

表1　Excel表格

圖3　沉降樁沉降值

4　結語

通過利用RTK實測地表預埋的沉降樁，建立完整規律的觀測數據庫，為分析趙固二礦的地表移動參數和移動規律，以及日后的土地復墾工作提供依據。

實踐證明，（GPS）RTK測量技術給現代礦山測量帶來了重大的技術手段變革，極大地方便了礦山測量工作者的日常工作，隨著其技術的不斷進步，必將給礦山測量帶來更大的便利，其在礦山測量中的應用領域將更為廣泛。

參考文獻：

［1］鄒友峰.礦山開采沉陷工程［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2003.

［2］寧黎平.GPS-RTK技術在礦區控制測量中的應用［J］.測繪科學，2009，34（4）：202-203.

中圖分類號：TD325

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0031-03

收稿日期：2015-12-27

作者簡介：趙凱（1986-），男，助理工程師,研究方向：礦山測量。

RTK in the Zhaoguerkuang Mine Subsidence Subsidence and Rock Movement Observation Application

Zhao KaiXia Houzhi
（Zhaoguyikuang Mine Energy of Henan Coking Coal Group，Xinxiang Henan 453600）

Abstract:With the continuous improvement of the underground mining of large coal mine mechanization degree, roadway drivage,working surface stoping progress faster,the importance of the work of mine surveying appears day by day,especially in mining the influence of surface subsidence and rock movement observation and surveying work?ers also in weight.The application of New measurement technology— RTK Positioning Technology in the mine ground measurements greatly improve measurement efficiency and reliability,as the technology continues to mature, it has great popularization value.

Keywords:modernminesurveying;surfacesubsidence;rockmovementobservation;RTKpositioningtechnology