綜合測量方法在超長距離巷道貫通中的應用

侯偉

【摘 要】受到誤差累積的影響，長距離貫通測量一直是煤礦礦山測量的重點和難點。在煤礦長距離貫通測量中，采用全站儀"三架法"結合陀螺定向的方法，順利完成了貫通測量工作。貫通結果表明，"三架法"精度可靠，效率較高；精密導線加測陀螺定向邊明顯的提高了貫通精度。導線測量是目前礦山井下測量的主要方法，由于全站儀同時具有測角、測距的功能，且全站儀內置有多種測量軟件，測量人員會根據不同要求采取不同的測量方法。在井下測量時，導線測量是最主要的測量技術，由于全站儀導線可同時測得井下目標的三維位置，可省去井下水準測量，因此，在礦山測量中已得到了非常廣泛的應用。然而，由于巷道狹窄，礦山開采對測量工作產生干擾或阻礙。由于井下測量特殊條件的限制，隨著采掘工程的進展，受誤差傳播影響，井下測量工作可能存在誤差越來越大的現象，這給井下測量工作帶來了一定的難度。在煤礦長距離貫通測量中，需采取一定的措施，才能保證成果的精度和可靠性。

【關鍵詞】貫通測量；三架法；精密導線；陀螺定向

一、全站儀“三架法”在貫通測量中的應用

1.項目概況

在煤礦貫通測量工程中，已經建立地面GNSS控制點，且完成了斜井聯系測量工作。該貫通工程為兩井大型貫通測量，貫通距離井下長度為4900m，布設導線點36個，導線邊長25-360m，最短邊不小于25m，均長136m。井下巷道按照7″導線的精度要求進行測量。根據《煤礦測量規程》規定，要求貫通相遇點在水平重要方向上的偏差不得超過0.5m，在高程方向上的偏差不得超過0.2m。

2.全站儀“三架法”介紹

為了提高井下導線的可靠性，一般按照“Z”形布設，井下連續的支導線點A、B、C、D、E、F、G、H，若B點為井下貫通導線的平面及高程起算點，B-A點的方位為起算方位，則第一站時在B點安置全站儀，在A、C兩點安置棱鏡，A、B、C點均對中整平后，即可開始觀測。B點觀測結束后，全站儀從B點基座拔出后快速、安全的移至C點。

基座上，后視作業人員將A點棱鏡移至B點基座上，前視作業人員將腳架基座移至D點并整平對中，將C點棱鏡插入D點基座中，B、C、D點均精確整平后即開始第二站的觀測。可以看出，每觀測完一站，只需在新的前視點上將腳架和基座整平對中一次，提高了工作效率。

在該貫通測量項目中，使用防爆全站儀（標稱測距精度±（2mm+2ppm）mm，測角精度±2″），按照7″導線的測量要求進行觀測，順利的完成了長距離貫通測量工作。

二、陀螺儀在長距離貫通測量中的應用

1.陀螺儀簡介

陀螺儀相對于慣性空間有定軸性的特性，而地球相對于慣性空間有自轉效應，因此在地球表面某一緯度φ處的陀螺儀就可以測量出相對于慣性空間的自轉角速度ω，然后將地球的自轉角速度分解為水平分量和垂直分量，其中水平分量ωn=ωcosφ沿地球經線指向真北；可見，通過慣性技術測量敏感地球自轉角速度的水平分量便可以獲得地球的北向信息，這就是尋北儀工作的基本原理。

本次長距離貫通測量使用的陀螺儀一次定向精度為±15″。

2.陀螺儀觀測程序

陀螺定向采用中天法進行觀測，定向程序為：

（1）先在地面任意點上測定儀器當地的比例常數C值。觀測6個測回，計算出3個C值，取平均值作為當地本儀器C值，在一定時期內，50km內可使用同一C值；

（2）在地面已知邊上觀測3個測回，計算儀器常數△；

（3）在井下待定邊上用2測回測量陀螺方位角；

（4）返回地面后，在原已知邊上采用3測回測量陀螺方位角，求得儀器常數△。根據以上測量成果來檢驗儀器的穩定性和測量的精度，確保陀螺定向成果的可靠性和精度。

為了保證觀測精度，在“L”形導線拐角去加測陀螺定向邊，測量時需要嚴格執行以下各項限差：

（1）陀螺儀的C值測量互差不大于0.06；

（2）儀器的懸掛帶零位不能超過±0.5格，測量前后零位值的互差不得超過0.2格；井上下零位差超過0.3格時，應加入零位改正；

（3）相鄰擺動時間的互差不得大于0.4秒，間隔擺動時間的互差不得大于0.6秒；實踐總結可以保證相鄰擺動時間的互差不大于0.3秒，間隔擺動時間的互差不大于0.4秒；

（4）兩個鏡位觀測測線測前方向值、測后方向值。測前測后方向值的互差不得超過10"；

（5）測回間方向值互差不大于40"。

三、貫通測量結果分析

貫通后，經實測，縱坐標閉合差為0.195m，橫坐標閉合差為0.236m，精度較高，遠小于估計誤差及技術設計要求，分析原因，主要有以下幾點：

（1）采用2″全站儀精密導線測量，且測量過程中進行可靠的獨立檢核，及時復測復算，對復測結果進行精度評定，并與原測量成果進行精度進行比較，保證了測量的精度；

（2）加測陀螺定向邊是相向貫通工程中線高精度貫通的關鍵，在大型貫通工程中，由于導線過長，且存在很多短邊，誤差累積嚴重，加測陀螺定向邊可以明顯提高貫通測量精度。

（3）采用全站儀“三架法”進行精密導線測量，提高工作效率的同時保證了測量的精度和可靠性。

四、結論

在煤礦長距離貫通測量中，采用全站儀“三架法”精密導線測量，結合陀螺定向的方法，順利完成了貫通測量工作。貫通后，經實測檢查，縱坐標閉合差為0.195m，橫坐標閉合差為0.236m，可以滿足《煤礦測量規范》及技術設計要求。該貫通測量的順利完成，為以后類似貫通測量工作提供了很好的借鑒。

【參考文獻】

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