提高聯(lián)系測量中井下水平角觀測精度方法的探討

■張景文

（河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊河北邢臺054000）

提高聯(lián)系測量中井下水平角觀測精度方法的探討

■張景文

（河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊河北邢臺054000）

聯(lián)系測量工作在礦山巷道貫通，地下事故救援等方面起著至關重要的作用。但是聯(lián)系測量工作在新技術新方法的應用方面遠落后于其他測量工作。為了提高聯(lián)系測量的精度，各位測量人在聯(lián)系測量的各個環(huán)節(jié)精益求精。本文就減小影響貫通精度最大的因素-方位角導入的方法為主要討論對象，結(jié)合其在高店鐵礦中的應用，探討這種方法的可行性和可靠性。

聯(lián)系測量水平角觀測精度方法

1 聯(lián)系測量概述

1.1 聯(lián)系測量的概念

將礦區(qū)地面平面坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下的測量，稱為聯(lián)系測量。聯(lián)系測量的目的就是使地面和井下測量控制網(wǎng)采用同一坐標系統(tǒng)。其必要性在于：1）、確立地面建筑物、鐵路和河湖等與井下采礦巷道之間的相對位置關系。2）、確定相鄰礦井的巷道與老塘（采空區(qū)）間的相互關系，正確地劃定兩相鄰礦井間的隔離礦柱。3）解決重大工程問題，例如巷道貫通，定點鉆孔等。聯(lián)系測量的主要任務包括三個方面：1）、確定井下經(jīng)緯儀導線起算邊的坐標方位角；2）、確定井下經(jīng)緯儀導線起算點的平面坐標x和y；3）、確定井下水準基點的高程H。其中坐標傳遞的誤差對貫通的影響是一個常數(shù)，不會隨導線長度的增加而增大，而方位角傳遞的誤差則會隨導線長度的增加而增大。

1.2 聯(lián)系測量的方法

按照地下控制網(wǎng)與地面上聯(lián)系的形式不同，定向的方法可分為四種：經(jīng)過一個豎井定向（一井定向）；經(jīng)過兩個豎井定向（兩井定向）；經(jīng)過橫洞（平坑）與斜井的定向；應用陀螺經(jīng)緯儀定向。在實際工作中，一井定向最為常見。

1.3 聯(lián)系測量的流程

我單位經(jīng)過多年的實踐經(jīng)驗總結(jié)出了一套單井單鋼絲結(jié)合陀螺經(jīng)緯儀進行聯(lián)系測量的方法。這種方法的基本流程是：1、地面人員固定絞車，準備鋼絲下放；井下人員帶好井下所用設備儀器下井；2、地面人員下放鋼絲；井下人員準備好木板，水桶等準備搭建平臺；3、鋼絲下放到井底后，地面人員撤離井口位置；井下人員搭建平臺，水桶，懸掛重鉈，穩(wěn)定鋼絲擺動；4、井下人員撤離井口；地面人員開始觀測；5、地面人員觀測完成后撤離井口；井下開始觀測；6、井下觀測完成后取下重鉈；提升鋼絲；7、井上拆平臺；井下拆平臺后人員升井。

2 高店鐵礦聯(lián)系測量項目介紹

沙河市高店鐵礦已建成了部分開拓工程，目前已有的地下開拓工程有主井、副井、回風豎井和井底車場等。為保證副井（主井）和風井間的巷道貫通及滿足后續(xù)井下生產(chǎn)的需要，沙河市高店鐵礦于2013年04月委托我單位進行主、副井、風井的井上下聯(lián)系測量工作。

井上下聯(lián)系測量的具體任務為：建立礦區(qū)近井控制網(wǎng)，施測近井控制點5個，主井、副井附近3個、風井附近2個；在主井、副井、風井進行聯(lián)系測量，將地面近井點的坐標、高程傳遞至井下；施測主井-226水平3個導線基準點、1條陀螺邊，-335水平3個導線基準點、1條陀螺邊；副井-410水平3個導線基準點、1條陀螺邊；風井3個導線基準點、1條陀螺邊，共計12個井下7″導線基準點，4條陀螺邊。

3 水平角觀測

聯(lián)系測量主要包括定向測量和導入高程測量。定向測量又包括地面近井點聯(lián)測和井下導線聯(lián)測。測量工作是環(huán)環(huán)相扣，步步傳遞的，有些是常量傳遞，有些是增量傳遞，每一步都很重要很關鍵，但是這些步驟中的難點和重點主要在井底鋼絲的聯(lián)測這一環(huán)。下面就主要探討井底鋼絲聯(lián)測中水平角觀測這一環(huán)。這其中的難點就是如何在鋼絲不規(guī)則的擺動中找到鋼絲的垂點位置。

3.1 影響鋼絲擺動的因素分析

不管煤礦還是鐵礦，所有地面下的空間，只要是人可以走到的地方都要通風，這是最起碼的要求，而且井筒位置是風比較大的地方，這會增大鋼絲的擺動。一般的豎井深度都在幾百米，也就是都在含水層以下，井筒中都會有水滴落，這是高店鐵礦井筒最大的特點，目前我們單位鋼絲的下方是用絞車人工手搖下放的，下放的過程沒法保證絕對的勻速，那么下放過程引起的擺動也是難免的。

3.2 消弱鋼絲擺動的措施

針對以上影響擺動的因素，在施測前我們都做了相應的減弱措施。針對風的影響，會在不影響通風的情況下，把井底車場鄰近的風門關掉，來盡量減小井口附近的風力。

針對水的影響，我們采取的措施是，在水桶上加一蓋子，并留出鋼絲擺動范圍的空洞，來減少水滴對桶中水的砸力，并且在觀測過程中在視線上方打傘，來減弱水流對儀器讀數(shù)的影響。針對下放過程產(chǎn)生的擺動余量，我們把重陀沉于井底放置的水桶中，并在水中放適量的鋸末或油增加阻力，來減弱鋼絲擺動的影響。

3.3 提高鋼絲垂點位置精度的方法

由于鋼絲在井筒中一直是擺動的，且各方面受力不均勻，擺動并不是一種完全規(guī)則的擺動，通過以上措施只能使其最大程度的接近規(guī)則運動，但是水平角讀書仍是不好抓取的。具體操作方法是在擺動的鋼絲后面固定一刻度明顯的鋼尺，通過全站儀目鏡觀察鋼絲左右擺動的最大值和最小值，求取多組刻度值的平均值，然后讀取平均值位置的水平角作為觀測值。這樣就控制住了與導線起始邊垂直方向的誤差，與導線平行方向的誤差可以通過距離觀測來控制。

3.4 高店鐵礦水平角的觀測

高店鐵礦此次任務是對三個井筒的四個工作面進行聯(lián)系測量工作。我們?nèi)蓚€工作面的定向聯(lián)測數(shù)據(jù)來看一下上述方法的實際應用結(jié)果。由于起始邊長都在15米至30米之間，按規(guī)程規(guī)定都采用的兩次對中，兩個測回讀數(shù)的讀數(shù)方法。當然鋼絲擺動的穩(wěn)定也是經(jīng)過了比較長的時間，中間經(jīng)過多次的讀數(shù)比較，最終結(jié)果取得是鋼絲擺動比較規(guī)則以后的成果。

利用我們聯(lián)系測量的成果，高店鐵礦風井和副井已于2013年6月成功貫通，事實證明我們的方法是可以滿足巷道貫通要求的。

4 結(jié)束語

由于煤礦鐵礦等地下工程環(huán)境條件的影響比如GPS，光電測距等新的儀器和技術很難在這些工程中有用武之地，傳統(tǒng)的鋼絲投點法和鋼尺法還會應用很長時間,在新儀器新技術得到應用之前，我們只有不斷總結(jié)過去的經(jīng)驗，不斷精益求精，才能使聯(lián)系測量工作的精度一步步提高，為巷道貫通做好服務。

[1]李青岳，陳永奇。工程測量學（修訂版）。測繪出版社。1995。

[2]李超，張建亮。立井聯(lián)系測量方案設計的探討?？萍记閳箝_發(fā)與經(jīng)濟，2010（25）

P271[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-355-1