同精度直接觀測平差在井巷測量工程中的運用

丁勝軍（紹興銅都礦業(yè)有限公司，浙江　紹興　312050）

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同精度直接觀測平差在井巷測量工程中的運用

丁勝軍（紹興銅都礦業(yè)有限公司，浙江紹興312050）

在井巷測量工程中，首先應當明確井巷測量的影響因素，然后再通過增加觀測次數(shù)和觀測值精度來提高測量結果的精度。據(jù)此，本文在充分分析井巷測量影響因素的基礎上，淺析同精度直接觀測平差在井巷測量工程中的應用，以期通過對觀測值精度的控制來提高觀測結果的精度。

井巷測量工程；影響因素；最或是值

引言

井巷工程是指為了采礦等而在地下挖掘的硐室、巷道和井筒等工程，其中煤礦井巷工程包括礦井生產準備工程、延伸工程、輔助工程及礦山建設工程等。井巷工程掘進的作業(yè)環(huán)境通常在地下，因此若要保證工程施工與設計要求相符，則需開展井巷測量。井巷測量結果的精度直接關乎到工程的施工安全和施工質量，外加其往往受到多種因素的影響，因此在井巷測量工程中，首先應當明確可能影響測量精度的因素，然后再采取有效的測量方式來推進測量工作。通常而言，除了增加測量次數(shù)以外，提高測量觀測值的精度亦可提高測量結果的精度。據(jù)此，筆者結合多年工作經驗，首先淺析井巷測量的影響因素，然后再以此為基礎，討論同精度直接觀測平差在井巷測量工程中的應用，以供參考。

1　井巷測量的影響因素

井巷測量的環(huán)境相當復雜，其中溫度、煙塵、濕氣、照明及井下作業(yè)人員均會影響到測量結果的精度，而測量誤差的存在將會對井巷工程的掘進作業(yè)產生不利影響。因此，重視對井巷測量影響因素的研究具有重要作用。

（1）溫度的影響。地面溫度源自太陽照射，主要受季節(jié)變換的影響，而與地面相比，井下溫度的主要影響因素為地核熱度。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，井巷掘進深度每向下增加100m，則溫度升高3℃。冬季地面的溫度通常降低，井下的溫度較高，因此當測量儀器從地面移入井下時，儀器表面往往會形成水霧，同時測量人員的呼氣也會使儀器的表面形成水霧，因此會對儀器測量的讀數(shù)產生不利影響。

（2）煙塵的影響。煙塵是一種懸浮在空氣環(huán)境中的粉塵，其一方面會對人體的身心健康產生不良影響，另一方面也會影響到測量人員在井巷的視線，進而阻礙井巷測量工作的順利推進。

（3）濕氣的影響。對于地下水資源相對較為豐富的地區(qū)而言，在水氣的影響下，井下的濕度通常比地面更高，尤其是在降水量偏多的時節(jié)，井下的濕度會有明顯提高，進而直接影響到井巷測量的數(shù)值。

（4）照明的影響。井下毫無陽光照射，因此照明會對測量工作的開展產生直接影響，而在濕氣大且通風條件差的環(huán)境下，井下照明設備的照明效果通常較差，進而使測量錯誤率明顯增加。

（5）人的影響。部分井下測量工作通常會影響到井下作業(yè)人員的工作進度，因此在作業(yè)人員的催促下，部分井下測量工作不能按照正常的測量步驟進行，由此產生認為誤差。

綜上，井巷測量工程的作業(yè)環(huán)境相當惡劣，稍有不慎，便可能影響到井下測量結果，進而影響到井巷工程的施工質量和施工安全，因此在井巷測量工程中，應當在充分論證上述影響因素的基礎上，采取適宜的測量方法，以實現(xiàn)對測量精度的有效控制。

2　同精度直接觀測平差在井巷測量中的應用

在礦井實際測量中，通常需對巷道的全部未知量開展多余觀測，以實現(xiàn)對巷道未知量測量精度的有效控制。為了滿足多余觀測的條件，則需調整觀測結果，即為平差。通過平差解得未知量相應的最或是值，然后再對數(shù)值的精度進行評定，而任一未知量的平差即為直接觀測平差。目前，在井巷測量工程中，同精度直接觀測平差的應用十分廣泛。本文筆者主要從以下幾個方面淺析同精度直接觀測平差在井巷測量工程中的應用：

2.1最或是值

假設對未知量a進行同精度觀測的次數(shù)為n次，相應的觀測值及改正數(shù)分別為L1、L2、…、Ln，V1、V2、…、Vn（式1），未知量a的最或是值為X，那么可得V1=X-L1，V2=X-L2，…，Vn=XLn。按照最小二乘原理的要求，［VV］=（X-L1）2+（X-L2）2+…+（XLn）2=最小。通過分析發(fā)現(xiàn)，若要滿足最小二乘原理的要求，則假設上述函數(shù)式的一階導數(shù)為0，即nX-［L］=0，因此X=［L］/n。

2.2觀測值中誤差

2.3算術平均值中誤差

2.4案例應用

新集二礦是新集礦區(qū)開發(fā)建設的第二對礦井，其處在鳳臺縣城西12km處。礦井核定的年生產能力為310萬t。為了保證井下安全生產，企業(yè)非常重視井巷測量工作的開展，即在550軌道大巷中應用Nikon防爆型全站儀，并對同一水平角進行6次同精度觀測，具體觀測值包括測角的最或是值、觀測值中誤差，具體計算結果如下：觀測值L=75°32′13″的整數(shù)V= 2.5″；75°32′18″的正數(shù)V=-2.5″；75°32′15″的正數(shù)V=0.5″；75° 32′17″的正數(shù)V=-1.5″；75°32′16″的正數(shù)V=-0.5″；75°32′14″的正數(shù)V=1.5″，其中秒數(shù)的總和為93″，而正數(shù)V的總和為0。此外，測角的算術平均值X=75°32′15.5″；觀測值中誤差M=± 1.9″；算術平均值中誤差Mx=±0.8″。

在本案例中，算術平均值的實際精度超過其他觀測值所獲得的精度。據(jù)此可知，通過增加觀測的次數(shù)可以提高測量結果的精度。然而，在觀測次數(shù)增至10次以上時，觀測精度的增幅便不再明顯。因此，關于測量結果的精度，切勿僅通過觀測次數(shù)的增加來實現(xiàn)，還應提升觀測值的精度，具體做法包括以下幾個方面：

（1）選用高精度的測量儀器，比如案例所用的Nikon防爆型全站儀；

（2）合理選用測量方法，在井巷測量工程中，較為常用的測量方法包括單井定向法、雙邊交會法、支距法和特殊角計算法等，具體應根據(jù)工程實際而定，以滿足工程測量的要求；

（3）全面考慮影響測量工作的因素，比如溫度、煙塵、濕氣及照明等，以改善井巷測量工程的作業(yè)環(huán)境。

3　結語

井巷測量工作作為井下作業(yè)的重要步驟，常用來指導和監(jiān)測巷道挖掘工作的開展，因此重視對測量結果精度的控制非常重要。研究表明，應從兩個方面來控制巷道測量結果的精度：增加測量次數(shù)；提高觀測值的精度，其中關于觀測值精度的提高，通常通過合理選用測量儀器、測量方法和改善測量環(huán)境來實現(xiàn)。

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