RTK在趙固二礦地表沉陷巖移觀測中的應(yīng)用

趙　凱　夏厚智

（河南能源焦煤集團(tuán)趙固二礦，河南　新鄉(xiāng)　453600）

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RTK在趙固二礦地表沉陷巖移觀測中的應(yīng)用

趙凱夏厚智

（河南能源焦煤集團(tuán)趙固二礦，河南新鄉(xiāng)453600）

摘要：隨著地下開采的大型礦井機(jī)械化程度的不斷提高，巷道掘進(jìn)、工作面回采進(jìn)度較快，礦山測量工作的重要性日益顯現(xiàn)，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(wù)也在加重。測量新技術(shù)—RTK定位技術(shù)在礦山地面測量等多方面的應(yīng)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(shù)的不斷成熟，具有很大的技術(shù)推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代礦山測量；地表沉陷巖移觀測；RTK定位技術(shù)

趙固二礦是河南能源焦作煤業(yè)（集團(tuán)）公司的一座現(xiàn)代化礦井，2011年4月竣工投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力180.00萬t，服務(wù)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(jī)械化程度達(dá)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(qū)面積69.08km2，屬于太行山山前平原，地勢總體平坦。

1　礦區(qū)開采沉陷監(jiān)測的意義

隨著地下煤層的開采，開采區(qū)域地表周圍巖土體的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，巖土體會出現(xiàn)位移和變形，從而影響工作面上方村莊人員生活和生產(chǎn)。為了能及時(shí)掌握開采區(qū)域受采動影響地表變形情況，安全合理地留設(shè)保護(hù)煤柱，解放壓煤量，節(jié)約煤炭資源，合理妥善地安排采動區(qū)上方村莊搬遷時(shí)間和順序，要對開采沉陷區(qū)進(jìn)行周期性的監(jiān)測，計(jì)算出準(zhǔn)確可靠的地表移動變形參數(shù)，對開采過程的地表變形區(qū)域進(jìn)行預(yù)測［1］。

2　GPS-RTK技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

2.1作業(yè)效率高

在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的GPS-RTK設(shè)站一次即可測完4km半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作。在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動效率。

2.2定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠

定位精度高，數(shù)據(jù)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(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4km），GPS-RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級（GPS-RTK技術(shù)當(dāng)前的測量精度平面10mm+ 2ppm；高程20mm+2ppm）。

2.3降低作業(yè)條件要求

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

2.4GPS-RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大

GPS-RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大，可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實(shí)現(xiàn)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(yè)精度［2］。

2.5操作簡便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)

只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測量結(jié)果或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與計(jì)算機(jī)、其他測量儀器通信，手簿軟件的使用簡單易學(xué)，作業(yè)速度快，勞動強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動效率。

3　監(jiān)測步奏

3.1架設(shè)基準(zhǔn)站

基準(zhǔn)站的架設(shè)應(yīng)滿足以下條件：①基準(zhǔn)站可設(shè)立在精確坐標(biāo)的已知點(diǎn)上，也可設(shè)立在條件較好的未知點(diǎn)上；②基準(zhǔn)站安置應(yīng)選擇在地勢較高、通視；③為防止多路徑效應(yīng)和數(shù)據(jù)鏈的丟失，基準(zhǔn)站200m范圍內(nèi)應(yīng)無高壓電線、電視差轉(zhuǎn)臺、無線電發(fā)射臺等干擾源，周圍應(yīng)無GPS信號反射源；④基準(zhǔn)站電臺的天線應(yīng)架設(shè)在GPS接收機(jī)主機(jī)的北方。因?yàn)槟媳睒O附近是衛(wèi)星的空洞區(qū)，所以將RTK基站架設(shè)在辦公樓頂（未知點(diǎn)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(zhǔn)站電源充足。樓頂位置高，信號傳輸好，省去專人看管儀器。基準(zhǔn)站的儀器組裝見圖1。

3.2外業(yè)測量

工作面上方地表實(shí)測樁，在工作回采前2個(gè)月，按照中華人民共和國煤炭工業(yè)局2005年5月頒布的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》布設(shè)完畢。待回采前進(jìn)行兩次實(shí)測，取平均數(shù)，作為首次觀測數(shù)據(jù)。

上述提到趙固二礦井下工作面上方地表平坦，多為基本農(nóng)田。為了不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人為破壞沉降樁，沉降樁基本上都埋設(shè)在農(nóng)田道路和鄉(xiāng)間道路兩側(cè)。

利用附圖2中藍(lán)色標(biāo)記的RTK控制點(diǎn)，打開手簿工程之星2.8-工程-打開工程-選擇測區(qū)范圍參數(shù)（該參數(shù)由前期RTK靜態(tài)測得），然后新建文件夾（以本次觀測日期時(shí)間為文件名），校正儀器（選擇基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)），校正點(diǎn)為已知點(diǎn)，待校正數(shù)據(jù)和該點(diǎn)數(shù)據(jù)基本相同即可外業(yè)工作（坐標(biāo)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(shí)測。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”。RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來因地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，便能輕松地進(jìn)行快速高精度定位作業(yè)。因此，在電磁波穩(wěn)定的情況下，基本可以走完全部線路，一天即可采集完數(shù)據(jù)。

圖1　儀器組裝

圖2　地表沉陷樁布設(shè)位置

3.3內(nèi)業(yè)處理

首先將手簿中每次觀測的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，即打開工程之星-工程-文件輸出-源文件（每次觀測時(shí)間文檔）-目標(biāo)文件（需存的名稱及位置）-轉(zhuǎn)換。然后手簿連接電腦，打開Microsoft Actiresync軟件，在瀏覽中找到轉(zhuǎn)換后的目標(biāo)文件（該文件為dat格式），記事本打開，將本次實(shí)測數(shù)據(jù)復(fù)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(gè)沉降樁的沉降值（見圖3），為受采動沉陷區(qū)提供圖表依據(jù)。

表1　Excel表格

圖3　沉降樁沉降值

4　結(jié)語

通過利用RTK實(shí)測地表預(yù)埋的沉降樁，建立完整規(guī)律的觀測數(shù)據(jù)庫，為分析趙固二礦的地表移動參數(shù)和移動規(guī)律，以及日后的土地復(fù)墾工作提供依據(jù)。

實(shí)踐證明，（GPS）RTK測量技術(shù)給現(xiàn)代礦山測量帶來了重大的技術(shù)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(shù)的不斷進(jìn)步，必將給礦山測量帶來更大的便利，其在礦山測量中的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V泛。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄒友峰.礦山開采沉陷工程［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［2］寧黎平.GPS-RTK技術(shù)在礦區(qū)控制測量中的應(yīng)用［J］.測繪科學(xué)，2009，34（4）：202-203.

中圖分類號：TD325

文獻(xiàn)標(biāo)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