多項測量技術在井上下兩井聯系貫通測量中的聯合應用

杜愛花 賈咸豐

平頂山一礦 河南平頂山 467000

多項測量技術在井上下兩井聯系貫通測量中的聯合應用

杜愛花 賈咸豐

平頂山一礦 河南平頂山 467000

在礦山的生產建設中，為了確定井下巷道、采空區與地面地形、地物的對應關系以及井下各類巷道之間的空間分布情況，就必須使礦井井下測量的坐標系統與地面測量的坐標系統統一起來。

測量技術；聯系測量；聯合應用；貫通

平煤股份一礦北二風井井深730米，北三風井井深1070米，兩井間平距2700米，地面為平頂山進行間隔。在井下由北三風井向北二風井方向施工一條總回風巷?？傌炌ň嚯x將近8000米，且巷道在巖巷中施工，無導向層；地面為山地，測量條件差。兩深立井高程導入困難，北二風井還正在使用，無法進行停風測量。為保證水平延伸的時間，采用相向貫通的方式進行施工，又給測量工作增加了難度。為保證該貫通滿足限差要求，經充分論證，我們在地面用GPS進行近井點控制測量，井下采用陀螺定向加強邊、全站儀測量，立井高程導入采用全站儀測距的綜合測量方法，保證了貫通精度，成果顯著。貫通測量實施過程中取得了一系列的突破和創新，具體為：

一、主要科技創新之一：在立井定向過程中，保持通風

礦井定向概括來說可以分為兩大類：一類是利用幾何原理定向的幾何定向；另一類則是以物理特性為基礎的物理定向。幾何定向在二井定向中，在兩個井筒中各掛一個垂球，然后在地面和井下把兩個垂球線間用導線聯測起來，從而把地面坐標系中的坐標及方向傳遞到井下。由于傳統的立井定向需借助實物進行，受到礦井通風的影響比較大，在實施的過程中需要對礦井進行停風，立井定向結束后才能恢復通風。且傳統的立井定向占用井筒時間長，一旦停風三水平戊一下延盤區將無法正常運轉，對礦井生產造成重大影響。

而我們在立井高程聯系測量中運用全站儀上的激光測距儀的方法（以下簡稱新方法）進行了高程導入，和傳統方法對比，具有以下特點：

（一）測量精度高

在立井高程聯系測量中，一般采用鋼尺法或鋼絲法導入高程。采用鋼尺法導入高程，需加工絞車、尺架、重錘、線繩等，當井筒過深時，需要將鋼尺與鋼尺連接，鋼尺連接后的尺長改正、拉力改正、溫度改正等的計算較為繁瑣。若采用鋼絲法，同鋼尺法相比，雖然減少了鋼尺間的連接，仍需要搭設50m左右的丈量平臺，還要考慮鋼絲受力之后的線膨脹系數、直徑大小、風力、溫度等對測量精度的影響，操作起來費事、費力又費時，精度又不易得到保證。隨著科學技術的發展，礦井聯系測量方法也在不斷改進。我們在平煤股份一礦北二風井利用激光測距儀直接在井筒中測定井深代替鋼尺（絲）法進行導入高程測量，并和傳統的鋼尺導入高程法進行了檢驗，取得了理想的成果。

激光測距導入高程首次在平煤股份一礦北二風井進行了適用，采用把全站儀平放，讓望遠鏡鏡頭指向井下，并在井下水平板上平鋪3塊三反射鏡的方法，井上下的測點及井入目標點采用水準測量方法與近井點及井下控制點進行連接。采用激光測距法導入高程，井上、下兩水準點間的高差為702.062m，并與建井一處采用的鋼尺法導入高程進行對比，井上、下兩水準基點間的高差為 702.06m，兩種方法互差2mm，相對精度：1/35103。《煤礦測量規程》第73條規定：兩次獨立導入高程之差應小于井深的1/8000，而1/35103遠小于1/8000，可見激光測距法導入高程是可行的。

（二）工藝簡單、占用井筒時間短

傳統方法需要人員多，勞動強度大，工序繁多，組織工作復雜；新方法所需人員少，勞動強度小，精度可靠。傳統的方法占用井筒的時間一般在5個小時以上，而新方法可減少占用井筒時間，一般只需1個小時即可完成。

二、主要科技創新之二：GPS采用不間斷測量

依據國家測繪局1992年頒發的《全球定位系統GPS測量規范》，根據礦山GPS網精度要求高、點距短和交通便利等特點，將網的各時段采用邊聯式進行連結，并按照衛星可見情況預報表制定出每天最佳觀測時間，每個三角形按2個時段進行觀測，時段內對每顆衛星連續跟蹤時間不得小于15min，觀測值采樣間隔為15秒，觀測時段長確保60min，每站有效衛星總數均不少于6-9顆，衛星與測站組成的幾何圖形（PDOP）值應小于10。測量經通訊聯系同時開機，經過一小時的數據采集，接收的衛星數據信號充滿儀器方可取下天線。本項目采用兩個基準點位的機器保持連續開機，第三個點位機器可以按要求自由開關機。簡化了操作程序；兩個基站采用無人值守減少人員占用；操作靈活從而減少了操作失誤引起的誤差，提高了測量精度。

三、主要科技創新之三：綜合運用陀螺定向、GPS、全站儀等多種測量方法相結合，相互驗證

在確定測量方案和測量方法時，應保證貫通所必需的精度，既不因精度過低而使井巷不能正確貫通，也不因盲目追求過高精度而增加測量的工作量和成本。陀螺經緯儀主要運用于貫通測量，具有系統性能好，精度高的優點，集光、電、機、算于一體，完全能滿足各種采礦工程定向測量精度的需要。GPS地面控制點的布設比較靈活、方便，且其定位精度目前已超過常規的平面控制網，加上其他優點，GPS定位技術在地下建筑的地面控制測量中被廣泛應用。采用全站儀代替鋼尺或鋼絲測定豎直方向的距離（高差）時，具有操作簡單，能大量減輕勞動強度，占用井筒時間短，導入高程精度高，實用性好的優點。

四、結論

通過以上多種測量方法的綜合利用，最終該貫通重要水平方向誤差132mm，高程誤差210mm，方位誤差1’22”，完全達到了貫通誤差要求，充分證明了該測量方法是可行的，為以后類似測量提供了新的技術保障。