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(zhì)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?dāng)M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(biāo)、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(wěn)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(huán)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(shè)備附近、無線電通訊設(shè)備收發(fā)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(fā)射產(chǎn)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(lián)測。

2.1.2埋石規(guī)格

近井點按四等標(biāo)石制作，制點標(biāo)志采用直徑14 mm～20 mm，長度為60 cm銅棒制作，標(biāo)石采用混凝土灌制，規(guī)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(wǎng)原則

近井點GPS網(wǎng)采用三角形網(wǎng)，盡量與原有的控制網(wǎng)點重合，設(shè)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(shè)發(fā)展需要，布設(shè)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(wěn)定、能夠長期保存的地點。

2.2 GPS近井點施測

2.2.1測區(qū)原有控制點情況

測區(qū)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(biāo)石保存完好，可以作為此次測量的起算數(shù)據(jù)。在實測過程中，對各已知點上設(shè)站，采用單點解算各個點坐標(biāo)，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(zhì)量、能按時完成測量任務(wù)，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(tài)相對定位精度為±(5 mm+2 ppm)；采集的數(shù)據(jù)為L1載波相位；儀器經(jīng)北京航天計量測試技術(shù)研究所檢定，靜態(tài)測量精度、重復(fù)測量精度全部達到儀器標(biāo)稱精度的指標(biāo)要求，性能良好。

2.2.3外業(yè)數(shù)據(jù)采集

GPS網(wǎng)采用邊連式布網(wǎng)，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(wèi)星數(shù)25顆：最多時能達到10顆，最少為6顆衛(wèi)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(shù)據(jù)的處理及精度

觀測數(shù)據(jù)采用南方公司的隨機軟件《南方GPS數(shù)據(jù)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(wǎng)共組成同步閉合環(huán)10個。全部采用雙差固定解進行解算。解算時衛(wèi)星高度截止角設(shè)為20°～30°，采樣間隔為15 s～30 s，方差比設(shè)定為3。

2)對經(jīng)解算合格的基線組成網(wǎng)，先在WGS-84坐標(biāo)系下進行三維自由網(wǎng)平差，然后進行二維約束平差。三維自由網(wǎng)平差后單位權(quán)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(nèi)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(guī)范”的要求。

2.2.5近井點三角高程的測量

高程系統(tǒng)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(shù)據(jù)，對其他各近井點進行三角高程測量，測量均按工程測量規(guī)范進行，各項限差都符合規(guī)范要求。

3 井下測量

3.1 測量方法

陀螺定向測量儀器常數(shù)在GPS近井點“J001～J002”邊上測定，J001點設(shè)站，后視J002，觀測方法采用5逆轉(zhuǎn)點法。井下選擇“軌2-軌1”作為定向邊。測量儀器常數(shù)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(dǎo)線的方式同時進行，井下測量采用7″級復(fù)測支導(dǎo)線的方式進行，高程導(dǎo)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(guī)程》的要求。

3.2 儀器設(shè)備及人員分工

陀螺定向測量儀器選用WILD GAK1(41040)+T2(30554)陀螺經(jīng)緯儀。地面、井下連接測量和井下導(dǎo)線測量及高程導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(shù)要求

1)本次定向測量各項技術(shù)要求嚴格執(zhí)行《煤礦測量規(guī)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(dǎo)線測量各項限差要求見表2。

表2 7″ 導(dǎo)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(biāo)差互差不大于15″。

3.4 精度分析

高程導(dǎo)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(shù)指標(biāo)滿足《煤礦測量規(guī)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(shù)措施

1)陀螺定向儀器常數(shù)測定，觀測時間選在氣流穩(wěn)定的時間段內(nèi)進行。

2)儀器常數(shù)測定時，給儀器打遮陽傘，保證水準氣泡穩(wěn)定。

3)井下測量測站及前后視對中整平時采取擋風(fēng)措施。

4)高程導(dǎo)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(wěn)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(lián)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(dǎo)線聯(lián)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(dǎo)線聯(lián)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(huán)穿過，點位不規(guī)范，不適合作永久點使用。延伸導(dǎo)線時可將導(dǎo)線邊軌1-軌4作為起始邊使用。井下導(dǎo)線點做點不規(guī)范，建議將井下導(dǎo)線點重新布設(shè)，重新進行導(dǎo)線測量，以保證點位、數(shù)據(jù)一致，確保成果的精度和可靠性。

3)利用起算數(shù)據(jù)延伸導(dǎo)線時，必須進行檢查角測量，確認滿足規(guī)程要求時，方可進行下一步測量。

6 結(jié)語

本次測量地面采用GPS布網(wǎng)，地下采用加測陀螺邊定向，根據(jù)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(zhí)行了測量規(guī)程，保證此次貫通能夠順利實現(xiàn)。