寺河煤礦二號(hào)井15#煤層基本控制導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)研究

李鵬科

(晉能控股裝備制造集團(tuán)有限公司寺河煤礦，山西 晉城 048000)

1 概況

晉城澤祥勘探測(cè)繪有限公司根據(jù)寺河煤礦二號(hào)井的基本要求，于2020年10月至12月對(duì)寺河煤礦二號(hào)井西區(qū)15#煤基本控制導(dǎo)線進(jìn)行了測(cè)量，該次測(cè)量進(jìn)行了寺河礦的井上下聯(lián)系測(cè)量及至上莊風(fēng)井的井下導(dǎo)線測(cè)量，由寺河礦地面控制點(diǎn)經(jīng)副斜井測(cè)量至井下，井下導(dǎo)線測(cè)量長度9.4 km，測(cè)設(shè)井下基本控制導(dǎo)線點(diǎn)57點(diǎn)，陀螺定向測(cè)量3條。

2 測(cè)區(qū)概況和已有資料應(yīng)用

2.1 測(cè)區(qū)概況

測(cè)區(qū)位于山西省晉城市，跨沁水、澤州縣，屬暖溫帶大陸性氣候，氣候干燥，四季分明，晝夜溫差較大，雨量多集中于7月～9月，交通十分便利。

2.2 測(cè)區(qū)已有資料應(yīng)用

本測(cè)區(qū)應(yīng)用了晉城澤祥勘探測(cè)繪有限公司于2020年施測(cè)的《寺河煤礦二號(hào)井GPS控制網(wǎng)成果》資料，資料平面采用基準(zhǔn)為1954年北京坐標(biāo)系(部定3°帶高斯投影，中央子午線112°30′)，高程采用1985年黃海高程系，完全能滿足測(cè)量需要。利用了資料中的“寺河礦”、“秦莊”作為起算數(shù)據(jù)，起算點(diǎn)經(jīng)檢核無誤，可以使用[1]。

3 作業(yè)依據(jù)

本次測(cè)量主要依據(jù)的是《工程測(cè)量規(guī)范》(GB 50026-2007)《煤礦測(cè)量規(guī)程》(能源煤總1989)，《煤礦測(cè)量手冊(cè)》(中國統(tǒng)配煤礦總公司1990)以及具體的測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)書[2]。

4 采用基準(zhǔn)

根據(jù)寺河煤礦二號(hào)井實(shí)際情況，井下基本控制導(dǎo)線測(cè)量平面采用1954年北京坐標(biāo)系(部定3°帶高斯投影，中央子午線112°30′)；高程采用1985年黃海高程系。

5 技術(shù)總結(jié)

根據(jù)相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)書要求，對(duì)寺河煤礦二號(hào)井西區(qū)15#煤基本控制導(dǎo)線進(jìn)行了測(cè)量，共測(cè)設(shè)井下基本控制導(dǎo)線點(diǎn)57點(diǎn)，陀螺定向測(cè)量3條。

5.1 井下基本控制導(dǎo)線測(cè)量

本次井下7″基本控制導(dǎo)線測(cè)量使用的儀器為Topcon GPT—3002LN(2″級(jí))防爆全站儀及其配套的棱鏡組；平面測(cè)量和高程測(cè)量同時(shí)進(jìn)行[3]。

其中，水平角、豎直角都為兩個(gè)測(cè)回，并且完全絕對(duì)獨(dú)立進(jìn)行2次。

5.2 陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量

5.2.1 陀螺經(jīng)緯儀定向資料

根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》之要求，本次陀螺經(jīng)緯儀定向共施測(cè)3條陀螺經(jīng)緯儀定向邊。

陀螺定向的已知數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 地面已知點(diǎn)坐標(biāo)及坐標(biāo)方位角

表2 井下定向邊端點(diǎn)坐標(biāo)近似值

5.2.2 陀螺經(jīng)緯儀定向作業(yè)方法

本次定向采用的為索佳GYRO1X型陀螺儀及其配套的SRX1X全站儀。陀螺定向采用2—2—2觀測(cè)程序，即首先在地面已知邊上測(cè)定2個(gè)儀器常數(shù)，然后分別在井下3條定向?qū)Ь€邊各測(cè)定2個(gè)陀螺方位角，上井后再在地面已知邊上測(cè)定2個(gè)儀器常數(shù)。

本次定向時(shí)采用的是跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法，各項(xiàng)限差嚴(yán)格依照《煤礦測(cè)量規(guī)程》的規(guī)定。

陀螺定向資料來源及處理，是根據(jù)寺河煤礦二號(hào)井GPS控制網(wǎng)成果和井下導(dǎo)線測(cè)量近似坐標(biāo)計(jì)算值，計(jì)算各測(cè)站的子午線收斂角γ，在已知邊上測(cè)定的陀螺方位角，可計(jì)算出本次定向中陀螺經(jīng)緯儀的儀器常數(shù)Δ平與陀螺方位角一次測(cè)定中誤差為m，具體計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 陀螺經(jīng)緯儀定向儀器常數(shù)計(jì)算表

5.2.3 井下定向邊成果計(jì)算

1)根據(jù)前面計(jì)算出的陀螺經(jīng)緯儀儀器常數(shù)Δ平及各測(cè)站的子午線收斂角γ，利用在井下3條定向邊上測(cè)定的陀螺方位角α平，可求算出井下陀螺定向邊的坐標(biāo)方位角α及陀螺經(jīng)緯儀一次定向中誤差mα平。

2)陀螺經(jīng)緯儀定向成果匯總分析

陀螺經(jīng)緯儀定向成果匯總?cè)绫?。

表4 陀螺經(jīng)緯儀定向成果表

由表4計(jì)算結(jié)果可見，待定邊陀螺方位角一次測(cè)定中誤差MT=±2.0″，待定邊陀螺方位角平均值中誤差MT=±1.7″。滿足《煤礦測(cè)量規(guī)程》的有關(guān)技術(shù)要求。

5.3 導(dǎo)線平差計(jì)算

導(dǎo)線平差計(jì)算采用的是專業(yè)的測(cè)量導(dǎo)線平差軟件，在計(jì)算時(shí)，嚴(yán)格按照規(guī)范要求和測(cè)量過程中選用的儀器精度和測(cè)量方法選取平差方案，如第130頁圖1所示。并對(duì)測(cè)量邊長先進(jìn)行高斯投影歸化改正，再進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算。本次嚴(yán)密平差計(jì)算選用閉合導(dǎo)線和復(fù)測(cè)支導(dǎo)線的平面平差方法。

圖1 平差方案

方位角閉合差限差：

導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差限差：

1/8000(閉合導(dǎo)線)

1/6000(復(fù)測(cè)支導(dǎo)線)

測(cè)角中誤差：±7"

測(cè)距儀精度：±(2 mm+2×10-6×D)

坐標(biāo)導(dǎo)線坐標(biāo)閉合差按邊長分配，對(duì)邊長進(jìn)行改正。

5.4 精度分析

各項(xiàng)觀測(cè)嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦測(cè)量規(guī)程》和設(shè)計(jì)書。

即，嚴(yán)格按照7″級(jí)導(dǎo)線精度要求進(jìn)行測(cè)量，水平角、豎直角2個(gè)測(cè)回，邊長往返測(cè)量，并且完全絕對(duì)獨(dú)立進(jìn)行2次，能閉合的形成閉合導(dǎo)線單程測(cè)量，其余均往返測(cè)量。

本次7″基本控制導(dǎo)線控制測(cè)量的具體精度如下：

5.4.1 復(fù)測(cè)支導(dǎo)線路段(寺河礦地面寺河礦——東軌大巷30號(hào)點(diǎn)

(往返各34站)

2)導(dǎo)線長度：往測(cè)[l]= 7 837.083 m 返測(cè)[l]= 7 837.080 m

導(dǎo)線坐標(biāo)增量閉合差：fx=0.221mfy=0.103m

3)三角高程往返差:Wh=-0.039 m

4)平面測(cè)角中誤差：mβ=2.9″<±7″

5.4.2 閉合導(dǎo)線路段(東軌大巷28號(hào)點(diǎn)——15#煤膠帶暗斜井——上莊風(fēng)井煤倉——15#煤輔運(yùn)巷——東軌大巷28號(hào)點(diǎn)

2)導(dǎo)線坐標(biāo)增量閉合差：fx=-0.000 2 mfy=-0.002 m

3)三角高程閉合差:Wh=+0.021m

4)平面測(cè)角中誤差：mβ=2.9″<±7″

本次7″基本控制導(dǎo)線測(cè)量的具體精度見精度評(píng)定表。

各項(xiàng)作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦測(cè)量規(guī)程》、《煤礦測(cè)量手冊(cè)》及技術(shù)設(shè)計(jì)書。

6 結(jié)語

從觀測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果來看，本次7″基本控制導(dǎo)線測(cè)量達(dá)到了相應(yīng)的技術(shù)要求，能滿足礦井生產(chǎn)的需要。