礦井聯(lián)系測量的若干應(yīng)用問題分析

王瑞敏

國家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)地測公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017200

1 礦井聯(lián)系測量注意要點(diǎn)

在開展礦井聯(lián)系測量作業(yè)時(shí)，必須注意相應(yīng)的測量要點(diǎn)，盡可能保證測量作業(yè)順利進(jìn)行：第一，地下導(dǎo)線布置時(shí)盡可能沿著線路中線進(jìn)行布設(shè)，同時(shí)要保證邊長接近等邊，防止出現(xiàn)長短邊相接的情況。在導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)時(shí)最好將其設(shè)置在施工干擾程度相對較小、通視性比較良好、并且比較穩(wěn)固的安全地段。要保證導(dǎo)線兩點(diǎn)之間的視線與坑道幫之間的距離在0.5米以上。第二，在導(dǎo)線延伸測量過程中，需要對原有的導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行檢測，在直線地段只需要完成角度檢測，而在曲線地段還要完成邊長測量作業(yè)。因?yàn)榈叵聦?dǎo)線的邊長比較短，在開展角度觀測時(shí)，需要盡可能縮小儀器對中以及目標(biāo)對中產(chǎn)生的誤差。第三，在邊長測量過程中，可以利用鋼尺懸空進(jìn)行丈量，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，除了要加入尺長、溫度改正外，還需要加入垂曲改正。

2 礦井聯(lián)系測量概述

幾何定向和物理定向是礦井平面聯(lián)系測量中比較常用的方法。在物理定向測量過程中會(huì)使用陀螺全站儀，能夠大大節(jié)省人力工作量，提高作業(yè)效率。在定向過程中可以自動(dòng)尋北，補(bǔ)償一定角度的范圍。因此，這種測量方法是物理定向的主要方式。但是在應(yīng)用過程中陀螺全站儀的重量比較大、操作的補(bǔ)償范圍存在一定限制，在開始工作之前還要提前確定北方向，使儀器指針指向北方，如果北方向確定存在偏差，儀器運(yùn)行到一定程度會(huì)自動(dòng)停止工作。在這種情況下，就需要對儀器進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，重新作業(yè)，會(huì)嚴(yán)重影響作業(yè)效率。因此，為了提高陀螺旋轉(zhuǎn)移的工作效率，可以從陀螺方位角、真方位角、坐標(biāo)方位角、次方位角之間的關(guān)系出發(fā)，快速確定北方向，保證北方向的準(zhǔn)確性[1]。

在高程聯(lián)系測量過程中，全站儀三角高程測量方法以及普通水準(zhǔn)測量方法比較常見。通常情況下幾何水準(zhǔn)測量的操作方法比較簡單，并且精準(zhǔn)度相對較高，是當(dāng)前工程測量工作中高程測量所應(yīng)用的主要方法。但是在不同的應(yīng)用環(huán)境中，水準(zhǔn)測量方法存在一定差異。特別是在一些高差比較大，受常規(guī)幾何水準(zhǔn)測量視線比較短、速度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度相對較大的影響，作業(yè)效率比較低。因此，需要在環(huán)境差異大的區(qū)域?qū)ふ乙环N新的水準(zhǔn)測量方法。而全站儀三角高程測量方法的靈活性比較強(qiáng)，測量效率相對較高，已經(jīng)成為當(dāng)前高程控制測量的重要手段。全站儀三角高程測量精度產(chǎn)生影響的主要因素包括全站儀測角誤差、測距誤差、垂線偏差、大氣垂直折光、儀器高等。在實(shí)際應(yīng)用中，對向觀測可以消除系統(tǒng)誤差，提高測量精準(zhǔn)度。但是在應(yīng)用中需要使用兩臺(tái)具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能的全站儀，對硬件設(shè)施以及相應(yīng)的技術(shù)控制要求相對較高?？梢岳靡慌_(tái)全站儀，按照全站儀中間方法，以三等水準(zhǔn)測量的外業(yè)操作規(guī)范為主進(jìn)行測量工作，能夠消除系統(tǒng)誤差提高測量精度，同時(shí)可以降低對硬件設(shè)施的要求。

3 礦井平面聯(lián)系測量方法

在現(xiàn)代化測量技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，陀螺全站儀平面聯(lián)系測量已經(jīng)成為當(dāng)前礦井平面聯(lián)系測量的主要作業(yè)方法。陀螺全站儀測量方法在應(yīng)用過程中可以在陀螺全站儀上添加鋼絲，將地面坐標(biāo)以及方位角傳到井下，從而使井上、井下處于統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，然后根據(jù)陀螺儀的定軸性以及振動(dòng)性能夠確定地面不同點(diǎn)的陀螺北方向。任意點(diǎn)陀螺北方向與真北方向不重合，兩者之間形成的夾角可以被稱為儀器常數(shù)。在井下作業(yè)時(shí)可以根據(jù)坐標(biāo)北、真北、磁北方向之間的關(guān)系，在極短時(shí)間內(nèi)確定北方向。在陀螺全站儀應(yīng)用過程中，可以為井下任意一條導(dǎo)線邊完成定向作業(yè)，同時(shí)可以對導(dǎo)線測量方向誤差進(jìn)行有效控制。在礦井聯(lián)系測量中，陀螺全站儀的應(yīng)用比較普遍，在坐標(biāo)傳遞過程中利用單絲支導(dǎo)線的方法進(jìn)行測量，需要在地面連接點(diǎn)架設(shè)儀器，后視近井點(diǎn)，前視鋼絲，這樣能夠計(jì)算出地面鋼絲點(diǎn)的坐標(biāo)，可以將計(jì)算出的鋼絲點(diǎn)坐標(biāo)作為井下鋼絲點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)，從而達(dá)到坐標(biāo)點(diǎn)為傳遞的目的。在井下可以利用陀螺全站儀獲取井下導(dǎo)線邊的陀螺方位角，利用井上以及井下儀器常數(shù)測量作業(yè)能夠計(jì)算出井下導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角，然后根據(jù)轉(zhuǎn)折角計(jì)算起始邊的坐標(biāo)方位角，最終形成井下支導(dǎo)線測量[2]。

利用陀螺全站儀對井下導(dǎo)線邊坐標(biāo)方位角進(jìn)行測量計(jì)算時(shí)需要先在地面以及邊上測定相應(yīng)的儀器常數(shù)。在已知點(diǎn)架設(shè)陀螺全站儀對中、整平，并且要對陀螺北方向進(jìn)行粗略搜索，確定陀螺北方向，同時(shí)瞄準(zhǔn)另外已知點(diǎn)，測定已知直線的陀螺方位角。確定方位角后，需要在待測邊測定陀螺方位角，具體步驟是地面定向工作完成后，可以將陀螺全站儀搬到井下對應(yīng)的部位，在井下導(dǎo)線點(diǎn)完成待測邊陀螺方位角觀測作業(yè)，與地面陀螺方位角觀測步驟相一致。在定向過程中需要利用掛羅盤的方式達(dá)到尋北目的。因?yàn)榱_盤可以測量任意一條邊的磁方位角，而磁方位角與真方位角之間具有一定的關(guān)系?？梢愿鶕?jù)磁方位角與真方位角之間的關(guān)系對磁偏角的大小進(jìn)行粗略計(jì)算。這樣可以根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，快速尋北，達(dá)到定向作用。完成定向作業(yè)后，還需要在地面上重新測定儀器常數(shù)，并計(jì)算子午線收斂角。

4 礦井高程聯(lián)系測量方法

在高程聯(lián)系測量過程中，需要將地面的高程系統(tǒng)利用斜井或者立井將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳到井下高程測量的起始點(diǎn)。可以利用長鋼絲導(dǎo)入高程、光電測距儀方法進(jìn)行測量。在三角高程原理應(yīng)用過程中，對長鋼絲導(dǎo)入高程方法進(jìn)行應(yīng)用，主要步驟是將鋼絲導(dǎo)入高程后，因?yàn)殇摻z并沒有刻度，需要在鋼絲上用標(biāo)線夾做出具體的標(biāo)記，然后將鋼絲提升到地面，利用光電測距儀對兩標(biāo)記之間的距離進(jìn)行測定，可以獲取井筒的深度。在高程聯(lián)系測量過程中，可以利用地面井下進(jìn)行三角高程測量作業(yè)，在地面上能夠推算出地面坐標(biāo)點(diǎn)的高程數(shù)值，將該高程數(shù)值減去井筒深度能夠獲取對應(yīng)點(diǎn)的高程。并根據(jù)井下三角高程測量方法能夠計(jì)算井下與地面相對應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的高程，從而達(dá)到高程傳遞的目的。

在高程測量過程中，為了能夠盡可能保證高程聯(lián)系測量的精準(zhǔn)度，減少系統(tǒng)誤差，可以在豎直角觀測過程中，嚴(yán)格根據(jù)我國的相應(yīng)規(guī)范要求進(jìn)行觀測，獲取精準(zhǔn)度比較高的觀測結(jié)果。在觀測作業(yè)開始之前，還需要根據(jù)觀測區(qū)域的具體地理狀況，選擇合適的位置安置觀測儀器，防止豎直角比較大而導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)受到影響。在進(jìn)行三角高程測量時(shí)，可以利用往返測完成測量過程，有利于消除地球曲率以及大氣遮光對測量結(jié)果產(chǎn)生的不利影響。但是需要注意的是，在立井開展高程傳遞時(shí)，如果不能進(jìn)行對向觀測，必須利用多余觀測方法，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。除此之外，對儀器高以及覘標(biāo)高進(jìn)行測量時(shí)，一般要測量三次以上，并且要保證相隔120°，完成三次儀器高測量作業(yè)后，要保證儀器高測量值互差在2毫米以下。并且在這種情況下獲取的儀器高測量值僅僅是斜高，并不是真正的儀器高。主要是因?yàn)閮x器以及覘標(biāo)本身具有一定的特殊性。為了獲取真正的儀器高，可以利用間接方法進(jìn)行測量。主要是量取三角架周長，計(jì)算三角架頂端圓形頭半徑，然后根據(jù)量取的斜高值以及推算的半徑，利用勾股定理計(jì)算出地面點(diǎn)到三角架頂端中心的高度。以這一數(shù)值為基礎(chǔ)，加上儀器中心到三角架圓形頂端的距離，能夠獲取真正的儀器高。利用間接法測量的儀器高數(shù)值更加接近儀器的真實(shí)數(shù)據(jù)。例如，在某礦井高程聯(lián)系測量過程中獲取的儀器高量取值為1481mm，利用間接法以及直接測取的方法獲取的數(shù)值誤差為3毫米，為1478mm。而利用經(jīng)緯儀橫絲瞄準(zhǔn)儀器中心取走儀器，將其放在塔尺上對儀器進(jìn)行量取，其高度為1477mm。由此可見，利用間接法獲取的儀器高數(shù)值與實(shí)際儀器高數(shù)值比較接近。利用這種作業(yè)方法能夠保證儀器高以及覘標(biāo)高的精準(zhǔn)度，從而確保工程能夠順利進(jìn)行[3]。

5 結(jié)語

總而言之，在礦井測量過程中對聯(lián)系測量方法進(jìn)行充分應(yīng)用，能夠獲取井下相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值。在聯(lián)系測量方法應(yīng)用時(shí)，需要從平面聯(lián)系測量以及高程聯(lián)系測量出發(fā)，根據(jù)礦井的具體測量需求選擇合適的測量方法，盡可能保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。在煤礦聯(lián)系測量過程中，需要從平面聯(lián)系測量以及高程聯(lián)系測量兩方面出發(fā)，保證聯(lián)系測量結(jié)果的可靠性，從而為礦井開采提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支撐。首先，在煤礦平面聯(lián)系測量時(shí)，可以利用坐標(biāo)方位角以及磁方位角之間的關(guān)系原理對陀螺全站儀進(jìn)行快速定向，有利于降低測量工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且可以保證測量角度的精準(zhǔn)性。在方向傳遞時(shí)利用新的子午線收斂角可以提高方位傳遞的精準(zhǔn)度。其次，在導(dǎo)入高程時(shí)利用三角高程測量的相關(guān)原理以及誤差傳播定律可以獲取更加準(zhǔn)確的儀器高以及覘標(biāo)高數(shù)值。同時(shí)利用有效的控制措施能夠降低在高程聯(lián)系測量過程中存在的誤差，特別是有利于降低觀測誤差，保證觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性。利用這些方法可以保證煤礦立井勘探點(diǎn)能夠順利貫通，提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)度。