中陽縣高家莊煤礦貫通測量及精度分析

胡 天 文

(山西省第三地質工程勘察院，山西 晉中 030620)

1 工程概況

山西省中陽縣榮欣焦化有限公司高家莊一礦主井與二礦主井擬貫通，井下貫通距離約3 000 m，一礦主井深476 m。通過主井一井定向測量，將地面近井點坐標、方位和高程傳遞到井下，以保證一礦主井與二礦主井順利貫通。

2 近井點的測量

2.1 GPS近井點選點與埋石

2.1.1點位的基本要求

近井點選在通視良好、交通方便、地基穩定且能長期保存的地方。視線要避開障礙物的高度角不宜超過15°。選在周圍環境比較空曠的地方，地勢比較高的地方；不能架在高壓輸變電設備附近、無線電通訊設備收發天線旁邊、樹蔭下以及水邊，這些都對GPS信號的接收以及無線電信號的發射產生不同程度的影響；交通方便，并有利于其他測量手段擴展和聯測。

2.1.2埋石規格

近井點按四等標石制作，制點標志采用直徑14 mm～20 mm，長度為60 cm銅棒制作，標石采用混凝土灌制，規格頂為40×40，底為60×60，高為80 cm。樓頂上近井點采用直徑14 mm～20 mm，長度為18 cm銅棒搗入。

2.1.3布網原則

近井點GPS網采用三角形網，盡量與原有的控制網點重合，設在視野開闊和容易到達的地方，相互之間盡量要通視，為滿足煤礦建設發展需要，布設了近井點6個，采用J001～J006順序編號，這些點位均位于主副井周圍，地面穩定、能夠長期保存的地點。

2.2 GPS近井點施測

2.2.1測區原有控制點情況

測區附近有國家二等三角點“高圪梁”、三等三角點“武家莊”、四等三角點“賀家社”，實地檢查標石保存完好，可以作為此次測量的起算數據。在實測過程中，對各已知點上設站，采用單點解算各個點坐標，以確定已知資料的可靠性。

2.2.2人員與儀器配置

為保證質量、能按時完成測量任務，配有測量人員4名，4臺南方測繪靈銳S86接收機。該儀器靜態相對定位精度為±(5 mm+2 ppm)；采集的數據為L1載波相位；儀器經北京航天計量測試技術研究所檢定，靜態測量精度、重復測量精度全部達到儀器標稱精度的指標要求，性能良好。

2.2.3外業數據采集

GPS網采用邊連式布網，基線觀測時間平均為1 h，觀測期間，一直處于正常工作的健康衛星數25顆：最多時能達到10顆，最少為6顆衛星的信號。精度因子PDOP在各個時段中都很好，均大于6 ppm。

2.2.4GPS數據的處理及精度

觀測數據采用南方公司的隨機軟件《南方GPS數據處理軟件4.0》在計算機上進行處理。GPS起算點以二等三角點“高圪梁”、三等三角點“武家莊”、四等三角點“賀家社”起算。

1)本次測量控制網共組成同步閉合環10個。全部采用雙差固定解進行解算。解算時衛星高度截止角設為20°～30°，采樣間隔為15 s～30 s，方差比設定為3。

2)對經解算合格的基線組成網，先在WGS-84坐標系下進行三維自由網平差，然后進行二維約束平差。三維自由網平差后單位權中誤差為8.501 8 mm，最弱邊相對中誤差1∶683 52。二維約束平差后最大點位中誤差為1.628 3 mm，限差小于20 mm；最大高程中誤差：Mh=12.337 1 mm，限差小于40 mm。

相鄰點間平均距離：4 701.38 m,限差大于3 km。內符合精度中誤差±46.341 2 mm,限差小于±50 mm。

最弱邊相對中誤差：Ms/s=1∶780 964，限差大于1∶200 00。能夠達到“規范”的要求。

2.2.5近井點三角高程的測量

高程系統采用1956年黃海高程基準，本次工作以“武家莊”三等三角點的高程值作為起算的數據，對其他各近井點進行三角高程測量，測量均按工程測量規范進行，各項限差都符合規范要求。

3 井下測量

3.1 測量方法

陀螺定向測量儀器常數在GPS近井點“J001～J002”邊上測定，J001點設站，后視J002，觀測方法采用5逆轉點法。井下選擇“軌2-軌1”作為定向邊。測量儀器常數下井前三測回、升井后三測回，井下定向二測回。

地面和井下連接測量采用7″級導線的方式同時進行，井下測量采用7″級復測支導線的方式進行，高程導入采用全站儀直接測量井筒垂直距離的方法。

地面連接測量時，進行了檢查角測量，實測角值與已知角值互差為7″，滿足《煤礦測量規程》的要求。

3.2 儀器設備及人員分工

陀螺定向測量儀器選用WILD GAK1(41040)+T2(30554)陀螺經緯儀。地面、井下連接測量和井下導線測量及高程導入均采用托普康GTS335W索佳SET全站儀及配套的三角架和棱鏡。

陀螺定向測量三人進行，一人觀測、一人記錄、一人后視。地面和井下連接導線測量同時進行，地面、井下各四個人，一人觀測、一人記錄、一人前視、一人后視。井下導線測量四人進行，一人觀測、一人記錄、一人前視、一人后視。

3.3 技術要求

1)本次定向測量各項技術要求嚴格執行《煤礦測量規程》。陀螺定向測量各項限差要求見表1。

表1 陀螺儀定向測量限差

2)導線測量各項限差要求見表2。

表2 7″ 導線測量限差表

3)垂直角測量限差要求：垂直角測回間互差不大于15″；指標差互差不大于15″。

3.4 精度分析

高程導入測量獨立施測6次，取平均值作為最終值，測量中誤差為5 mm。

通過以上測量精度分析，本次定向測量各項技術指標滿足《煤礦測量規程》的要求，定向成果可作為井下起算成果使用。

3.5 為保證精度采取的技術措施

1)陀螺定向儀器常數測定，觀測時間選在氣流穩定的時間段內進行。

2)儀器常數測定時，給儀器打遮陽傘，保證水準氣泡穩定。

3)井下測量測站及前后視對中整平時采取擋風措施。

4)高程導入時，采取安全措施保證觀測者的安全。將全站儀安置在三角架上，沿已下放穩定的鋼絲繩進行觀測，以保證鉛垂方向。

4 提交的成果資料

1)山西中陽榮欣焦化有限公司高家莊煤礦陀螺定向成果資料；

2)山西中陽榮欣焦化有限公司高家莊煤礦礦井聯系測量成果資料；

3)山西中陽榮欣焦化有限公司高家莊煤礦礦井導線聯系測量示意圖(Word文檔)；

4)山西中陽榮欣焦化有限公司高家莊煤礦礦井導線聯系測量示意圖(CAD版)。

5 存在的問題與建議

1)地面連接測量時，測點a位置選擇不合適，幾乎和近井點J001,J002在一條線上，影響觀測精度。

2)雖然在軌2-軌1邊上進行了陀螺定向，但是軌2點線繩從鐵環穿過，點位不規范，不適合作永久點使用。延伸導線時可將導線邊軌1-軌4作為起始邊使用。井下導線點做點不規范，建議將井下導線點重新布設，重新進行導線測量，以保證點位、數據一致，確保成果的精度和可靠性。

3)利用起算數據延伸導線時，必須進行檢查角測量，確認滿足規程要求時，方可進行下一步測量。

6 結語

本次測量地面采用GPS布網，地下采用加測陀螺邊定向，根據工程的限差要求，運用了合理先進的測量方法和測量手段，并在施測中嚴格執行了測量規程，保證此次貫通能夠順利實現。