龐龐塔煤礦750 軌道巷和750 膠帶巷貫通測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

茹宇鵬

（霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 臨縣 033200）

1 工程概況

霍州煤電集團(tuán)龐龐塔煤礦井田南北長(zhǎng)約20 km，東西寬約5 km，井田面積90.2 km2。井田范圍由11 個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)依次連線圈定。礦區(qū)現(xiàn)用坐標(biāo)與高程系統(tǒng)：平面采用1954 年北京坐標(biāo)系，中央子午線111°00′。750 軌道巷、750 膠帶巷貫通測(cè)量工程，貫通類型為兩井（城莊溝主斜井、礦部行人斜井）間特大型、對(duì)向掘進(jìn)巷道貫通，貫通巷道長(zhǎng)度為12.1 km。

750 軌道巷、750 膠帶巷貫通相遇點(diǎn)共有兩個(gè)：（1）750 膠帶巷貫通相遇點(diǎn)，位于二號(hào)煤倉東南方向的750 膠帶巷內(nèi)，距二號(hào)煤倉370 m 處；（2）750 軌道（檢修）巷貫通相遇點(diǎn)，位于750 軌道（檢修）巷，距750南翼一號(hào)輔運(yùn)巷3號(hào)交叉點(diǎn)東南789 m處。貫通重要方向包括：（1）水平重要方向，坐標(biāo)方位為67°19＇19″；（2）貫通巷道鉛垂（高程）方向?，F(xiàn)為精確兩條巷道的水準(zhǔn)、高程及坐標(biāo)等，采用貫通測(cè)量技術(shù)得出兩條巷道井下的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

2 貫通測(cè)量技術(shù)

本次貫通測(cè)量技術(shù)主要包括地面控制測(cè)量成果檢核測(cè)量、井下導(dǎo)線測(cè)量及陀螺定向測(cè)量等工作。本次測(cè)量作業(yè)采用1954 北京坐標(biāo)系，高程 1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)[1-2]。

具體貫通測(cè)量過程如下：

（1）地面控制測(cè)量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘確定，礦區(qū)平面控制網(wǎng)中保存完好的GNSS 網(wǎng)點(diǎn)有J001、J002、PGE1、PGE2 等四點(diǎn)，保存完好的高程點(diǎn)有PS01、PS02、PS03、J001、J002 五點(diǎn)。利用舊點(diǎn)構(gòu)建貫通測(cè)量地面控制網(wǎng)：① 由位于J001、J002 和PGE1、PGE2 等四點(diǎn)構(gòu)成貫通平面控制網(wǎng)（GNSS 網(wǎng)）；② J001、J002 和位于龐龐塔礦部井口附近的PS01、PS02 為原礦區(qū)高程控制網(wǎng)的一部分，直接用來做為本次貫通測(cè)量工程的高程控制網(wǎng)。

地面平面及高程控制網(wǎng)網(wǎng)圖如圖1 所示。同時(shí)為保障貫通平面控制網(wǎng)精度，在外業(yè)時(shí)，通過適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)段長(zhǎng)度，進(jìn)行加強(qiáng)型GPS（D 級(jí)）網(wǎng)觀測(cè)[3-4]，執(zhí)行的技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 GPS（D 級(jí)）網(wǎng)外業(yè)技術(shù)指標(biāo)

圖1 地面GPS 網(wǎng)圖

外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)及質(zhì)量檢核：

① 外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)檢核。檢核參數(shù)計(jì)算：基線標(biāo)準(zhǔn)差表達(dá)式：

① 導(dǎo)線點(diǎn)位。7″級(jí)EDM 導(dǎo)線布設(shè)于項(xiàng)目部主井口近井點(diǎn)兼水準(zhǔn)基點(diǎn)J001、J002 和龐龐塔煤礦礦部井口近井點(diǎn)PGE1、PGE2，水準(zhǔn)基點(diǎn)PS01、PS02 間的地面及井下，共有導(dǎo)線點(diǎn)134 個(gè)，其中，地面連接段導(dǎo)線點(diǎn)2 個(gè)，井下永久點(diǎn)54 個(gè)。

② 導(dǎo)線形態(tài)。主干導(dǎo)線布設(shè)路線為PGE1/PGE2 →行人斜井→井下繞道→軌道暗斜井→南翼750 m 水平二號(hào)輔運(yùn)巷→南翼一號(hào)、二號(hào)輔運(yùn)巷交點(diǎn)→南翼一號(hào)輔助運(yùn)輸巷3 號(hào)交岔→750 m 水平南翼一號(hào)輔運(yùn)巷連接段→二號(hào)煤倉分岔處→項(xiàng)目部主斜井→ J001/J002 間，單程長(zhǎng)度12.1 km，復(fù)測(cè)長(zhǎng)度24.2 km。并行導(dǎo)線由主干導(dǎo)線經(jīng)五聯(lián)巷→750 膠帶巷→二號(hào)煤倉再度閉合于主干導(dǎo)線上，單程長(zhǎng)度6.0 km，復(fù)測(cè)長(zhǎng)度12.0 km，全部導(dǎo)線長(zhǎng)36.2 km（復(fù)測(cè)長(zhǎng)度）。全部導(dǎo)線平均邊長(zhǎng)115.716 m，最小邊長(zhǎng)23.876 m，最大邊長(zhǎng)276.927 m。如圖2 所示。

圖2 井下導(dǎo)線形態(tài)圖

（3）陀螺定向

本次貫通測(cè)量導(dǎo)線加測(cè)陀螺邊工作共測(cè)量陀螺邊8 條，定向邊為XH10-XH9，儀器常數(shù)測(cè)定邊：ZC01-隊(duì)部GPS 邊；定向程序：3-2-2 或3-3-3；定向操作方法：逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法。具體陀螺定向成果精度評(píng)價(jià)過程如下。

① 輔助計(jì)算。儀器常數(shù)測(cè)定邊地理方位角及定向邊子午線收斂角計(jì)算成果如表2 所示。

表2 PGE2-PGE1 邊地理方位角、子午線收斂角計(jì)算表

② 精度評(píng)定。井下定向邊陀螺方位角一次測(cè)定中誤差：采用理論公式分析計(jì)算井下定向邊陀螺方位角一次測(cè)定中誤差ma、井下定向邊陀螺方位角平均值中誤差M分別如下：

3 貫通測(cè)量成果

3.1 地面控制測(cè)量成果

根據(jù)貫通地面控制測(cè)量結(jié)果，能夠得出貫通地面平面控制網(wǎng)GPS 點(diǎn)成果如表3 所示。

表3 貫通地面平面控制網(wǎng)成果表

3.2 導(dǎo)線測(cè)量成果

（1）成果精度。貫通后巷道偏差主要由井下導(dǎo)線測(cè)量誤差產(chǎn)生，若以貫通最大橫向偏差0.157 m的2 倍作導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差，則導(dǎo)線相對(duì)誤差可用公式計(jì)算。

① 導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差f及相對(duì)閉合差分別為：

式中：

∑L-主干導(dǎo)線復(fù)測(cè)長(zhǎng)度，∑L=24 200 m。

基于上述計(jì)算結(jié)果可知本次測(cè)量導(dǎo)線精度滿足井下7″級(jí)導(dǎo)線精度要求。

② 主干導(dǎo)線共實(shí)測(cè)53 站，復(fù)測(cè)兩次，按公式：

式中：

n-主干導(dǎo)線測(cè)站數(shù)，n=40；

N-主干導(dǎo)線測(cè)量次數(shù)，N=2；

△α-主干導(dǎo)線最末邊兩次測(cè)量方位角差，△α=-32″。

基于上式計(jì)算井下導(dǎo)線一次測(cè)角中誤差。計(jì)算結(jié)果表明：井下導(dǎo)線測(cè)角中誤差滿足井下7″級(jí)導(dǎo)線精度要求。

（2）測(cè)量成果。根據(jù)貫通測(cè)量中導(dǎo)線測(cè)量結(jié)果，能夠得出貫通測(cè)量導(dǎo)線測(cè)量成果如表4 所示。

表4 導(dǎo)線測(cè)量成果表

3.3 陀螺定向成果

根據(jù)貫通測(cè)量中陀螺定向的測(cè)量結(jié)果，能夠得出貫通測(cè)量陀螺定向成果如表5 所示。

表5 貫通測(cè)量陀螺定向成果表

4 結(jié)論

根據(jù)750 軌道巷、750 膠帶巷兩條巷道貫通相遇的特征，貫通測(cè)量技術(shù)采用地面控制測(cè)量+井下導(dǎo)線測(cè)量+陀螺定向測(cè)量?；诟黜?xiàng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)量作業(yè)參數(shù)的設(shè)計(jì)，最終具體給出貫通測(cè)量GPS 點(diǎn)成果、導(dǎo)線測(cè)量成果及陀螺定向成果表，為礦井的建設(shè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。