基于蘆家峪風(fēng)井聯(lián)系測量的應(yīng)用研究

張會兵

（晉煤集團長平公司，山西 晉城 048000）

線測量、陀螺定向等工作，完成了蘆家峪風(fēng)井的聯(lián)系測量任務(wù)，并完善了長平礦井的測量控制系統(tǒng)。

1 概述

聯(lián)系測量是礦山測量工作的一項重要任務(wù)，其將地面與井下測量系統(tǒng)統(tǒng)一，能夠準(zhǔn)確確定井上地物地貌與井下巷道之間的位置關(guān)系，及相鄰礦井的相互關(guān)系。蘆家峪風(fēng)井為長平礦井新建一對進、回風(fēng)井，井筒方式為立井，主要是滿足長平礦井西部盤區(qū)開拓延伸的通風(fēng)要求，井筒直徑7.0 m，井底大巷基本到位。根據(jù)蘆家峪風(fēng)井施工和安裝精度的要求，按照 《煤礦測量規(guī)程》、《工程測量規(guī)范》等的相關(guān)要求，確定蘆家峪風(fēng)井井上下貫通測量允許偏差值不超過0.2 m。

2 地面GPS 控制網(wǎng)聯(lián)測

地面控制網(wǎng)測量作業(yè)采用GPS接收機，按D級精度靜態(tài)測量要求進行，采用網(wǎng)連式布網(wǎng)。本次GPS控制網(wǎng)共布設(shè)平面控制點15 個，其中：“溝北”、“靖居”、“黑虎山”、“釜山A”、“楊家莊A”、“泮溝”和“郝家莊” 為7個已知點，“副井1”、“ 副井2”、“釜山B”、“釜山C”、“蘆家峪A”、“蘆家峪B”、“蘆家峪C”和“柳村”為8 個待定點，共計 15 點，構(gòu)成蘆家峪風(fēng)井控制系統(tǒng)GPS（D級）控制網(wǎng)，使測區(qū)坐標(biāo)系統(tǒng)成為整體。

作業(yè)過程中，腳架架設(shè)儀器時,天線的高度一般不低于地面1.2 m。使用光學(xué)對點器嚴(yán)格對中、整平，對中誤差均小于0.5 mm。儀器高量取，采取每時段測前和測后各量取3次，每次從天線3個不同方向（間隔120°）量取，量高誤差小于2 mm，取其平均值。觀測中，保證有足夠的多余觀測量和重復(fù)觀測量。重復(fù)基線比例大于0.1，網(wǎng)中平均獨立設(shè)站次數(shù)大于1.6。GPS作業(yè)執(zhí)行的技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 GPS觀測執(zhí)行的技術(shù)參數(shù)

采用HDS2003GPS后處理軟件檢驗觀測數(shù)據(jù)，及解算GPS網(wǎng)基線。根據(jù)現(xiàn)場踏勘和實際情況，選擇“溝北””靖居”、“黑虎山”、“釜山”、“楊家莊”、和“郝家莊”6個已知點作為基準(zhǔn)點對GPS網(wǎng)進行1954年北京坐標(biāo)系二維約束平差，平差后，最大點位中誤差：Mxy=0.0038 m，最弱邊相對中誤差：Ms/S=1/59920。

圖1 蘆家峪風(fēng)井井上下聯(lián)系測量控制網(wǎng)

3 井下7″基本控制導(dǎo)線測量

3.1 控制導(dǎo)線測量

井下7″基本控制導(dǎo)線起點為副斜井井口GPS控制點，使用拓普康332N防爆型全站儀經(jīng)由副斜井井筒、井底車場繞道、膠輪車運輸大巷測量至蘆家峪風(fēng)井井底。測量過程中，相鄰兩點往返測高差的互差不大于10±0.3×S（mm）（S為導(dǎo)線水平邊長，m）；測距三角高程導(dǎo)線的高程閉合差不大于±100 mm（L為導(dǎo)線長度，km）。其中，水平角、豎直角都為兩個測回，并且完全獨立進行兩次，往返測量。觀測要求分別見表2、表3。

導(dǎo)線邊長測量及限差要求：鑒定儀器的氣壓讀至100 Pa，氣溫讀至1℃；往返 觀測2個測回，測回互差小于10 mm。

表2 水平角觀測儀器和作業(yè)要求

表3 垂直角觀測儀器和作業(yè)要求

3.2 陀螺定向

使用陀螺經(jīng)緯儀Sokkia SRX 1x及其配套設(shè)備，定向井下L8-L9、L21-L22、L30-L31邊。陀螺定向觀測采用逆轉(zhuǎn)點法，以2-2-2觀測程序進行觀測。在地面已知點“釜山C”安置陀螺全站儀，精確 對中整平后，后視“釜山B”測定定向方向值一測回，轉(zhuǎn)至陀螺北方向測定已知邊陀螺方位一個測回，再測定定向方向值一測回，完成陀螺常數(shù)測量一測回，下井前共測量兩個測回的儀器常數(shù)；下井后分別在相應(yīng)點架設(shè)儀器對待定邊進行兩測回定向測量；上井后重新在“釜山C”架設(shè)儀器，后視“釜山B”，獨立測量兩測回，求得兩個儀器常數(shù)。本次測量所用的儀器在測量前后均進行了零位檢查，相鄰擺動中值的互差＜20"，間隔擺動中 值的互差＜30",符合規(guī)程的要求。四次測定儀器常數(shù)互差均在限差范圍以內(nèi)，待定邊陀螺方位角一次測定中誤差MT=±9.0"，待定邊陀螺方位角平均值中誤差MT=±7.8"。

3.3 導(dǎo)線測量精度

使用導(dǎo)線測量平差軟件對井下7″基本控制導(dǎo)線及陀螺定向邊數(shù)據(jù)進行導(dǎo)線嚴(yán)密平差，對觀測角度和邊長分別進行改正計算，并投影至高斯平面。觀測精度為：測角中誤差≤±7"；測距儀精度3+2 PPm；=+62"，=127"=-0.068 m，=-0.124 m，=±0.141 m；ΣD=5598.282 m，=1/79408<1/8000；平面測角中誤差=±6.7"；高程單位權(quán)中誤差(每公里)=28.4 mm；導(dǎo)線全長相對中誤差fs=1/52660。

4 聯(lián)系測量

4.1 立井采用陀螺定向時的平面聯(lián)系測量

蘆家峪風(fēng)井順利貫通后，對其進行了聯(lián)系測量。在采用通過陀螺定向通過立井進行平面聯(lián)系測量時，由于陀螺定向只是測定了井下起始邊的坐標(biāo)方位角，為了傳遞平面坐標(biāo)，仍需要在井筒中下放一根鋼絲。通過井上下的聯(lián)系測量以及測定的陀螺方位角計算出井下定向各點的平面坐標(biāo)［1］。

（1）投點

由于立井井筒較深、井筒中有淋水，投點時采用單重擺動投點，觀測垂線的擺動以確定其穩(wěn)定位置（采用標(biāo)尺法，觀測擺動時在標(biāo)尺上連續(xù)讀取13個讀數(shù)，取其平均值作為投點位置）。高程導(dǎo)入采用長鋼尺導(dǎo)入法，兩次導(dǎo)入標(biāo)高的互差為3 mm。

（2）連接測量

連接測量時，選取“蘆家峪A”和“蘆家峪C”為近井點，按地面一級導(dǎo)線的精度要求敷設(shè)導(dǎo)線至蘆家峪風(fēng)井井口投點鋼絲位置，連測導(dǎo)線邊數(shù)不超過2個，從而求出投點鋼絲的坐標(biāo).井下連接測量是在井下連接點對垂線（鋼絲）進行連測，使用7"導(dǎo)線聯(lián)測到陀螺邊位置（永久導(dǎo)線點位置).

經(jīng)過現(xiàn)場測量，井上（鋼 絲 坐標(biāo)）為 ：X=3974263.188，Y=526324.572；井下（鋼絲坐標(biāo)）為：X=3974263.057，Y=526324.626。

計算得：fχ=-0.131 m；

fy=+0.054 m；

f=±0.142 m；

D=6806.840 m；

1/K=1/47935<1/8000。

5 結(jié)語

此次圓滿完成了蘆家峪風(fēng)井井上下高精度的聯(lián)系測量任務(wù)，測量精度達到了工程精度的要求。工程實踐證明,聯(lián)系測量新方法，相對于傳統(tǒng)聯(lián)系三角形法用陀螺定向時的平面聯(lián)系測量，具有操作簡單，測量精度高，作業(yè)效率高，可以在礦山測量等豎井聯(lián)系測量中推廣應(yīng)用。隨著測繪儀器的日益先進和測量技術(shù)的不斷發(fā)展，豎井聯(lián)系測量的方法多種多樣，可以根據(jù)工程的實際情況，靈活選擇豎井聯(lián)系測量的方法，以提高豎井聯(lián)系測量的精度和效率。