地面控制及井上下聯系測量應用分析

班麗娟 高瑩超

（1.平頂山天安煤業股份有限公司勘探工程處，河南平頂山 467000；2.新疆天地華泰采礦工程技術股份有限公司奇臺縣分公司，新疆昌吉 831800）

0.引言

該單位井田位于許昌市襄城縣紫云鎮西南，平頂山市北東，礦區范圍由12個拐點坐標連線圈定。井田東西走向長約6.6km，南北傾向寬約4.1km，面積26.9279km2，地面標高一般+80m～+100m，相對高差15m～30m，地面坡度10°～20°。該單位投產首采面為己15―12010綜采工作面，走向1080m，采長213m，目前，礦井開采一水平（-600m水平），共布置有三個采區，即戊一采區、己一采區、己二采區，礦井采用走向長壁后退式采煤方法，全部垮落法管理頂板。

1.主要工作內容分析

1.1 測量內容

首先在礦區內布設6個E級GPS控制點，進行靜態觀測并整體平差。井上下聯系測量1次：井上測量采用7″級復測支導線進行測量，采用GTS-311型全站儀，測角采用測回法，同時測量傾角、斜邊，傾角兩個測回，斜邊對向觀測，每次兩測回，地面導線長度約0.3km；井下導線測量用7″級全站儀按一級光電導線施測；水平角觀測二測回或左右角，垂直角二測回。導線邊較短時，需兩次儀器高重新對中整平觀測。測角采用GTS-311型全站儀，采用測回法，同時測量傾角、斜邊。陀螺定向邊3條：分別在-600水平軌道石門、-760水平運輸大巷和己二集中軌道巷加測陀螺邊。導線測量：導線測量作業模式主要為：實地觀測，測得計算所需的邊長、水平角、高差等數據；然后再進行手工的方位角推算、坐標正算和展點上圖等內業工作。井下導線測量工作，主要是通過坐標正算原理及附合導線坐標計算方法獲取實測點的坐標[1]。

1.2 坐標正算

坐標正算，就是已知直線的邊長、方位角和一個端點的坐標，推算直線另一個端點的坐標。如圖1所示，已知直線AB的方位角αAB、直線BC的水平邊長S、前進方向的左角β、B點坐標（XB，YB），推算C點坐標（XC，YC）。

圖1 圖為坐標正算

具體推算公式如下：

1.3 附合導線坐標計算

附合導線的坐標計算與閉合導線的坐標計算基本相同，僅在角度閉合差的計算與坐標增量閉合差的計算方面稍有差別。井上5秒級導線測量，大約0.3km；井下7秒級導線測量，施測井下控制點26個，往返導線總長8.8km；井下控制點成果解算兩套。一套以GPS成果J001和J002兩點的坐標和高程為起算數據，計算井下控制點的坐標和高程；一套以礦方提供的井下“3”的已知坐標和方位角α3-A為起算數據計算地面4個點和井下26個控制點的坐標和高程[2]。

2.主要工作實施方案分析

2.1 采用井上下聯系測量的方法和技術，對整個礦區重新布設控制點

首先確定精確可靠的井上下測量系統起算點數據：目前以該單位“龜山”“辦公樓”兩點的坐標成果作為已知起算點。此兩點成果為GPS網平差新解算的成果，經實地全站儀檢測，此兩點可作為此次測量工程起算控制點，通過E級靜態GPS控制測量聯測，測定礦井地面近井點坐標；再以地面近井點坐標為起算點，進行礦井聯系測量，通過長鋼絲導入標高、坐標及井下陀螺定向，將地面坐標傳遞至井下永久導線點上；以永久導線點坐標為井下起算數據，采用7秒級全站儀三架法進行導線測量。

2.2 采用新型儀器，提高控制點測量精度解決巷道延伸距離太遠問題

井上近井點測量采用高精度E級“靜態GPS控制測量”；儀器用南方公司的靈銳S-86型GPS接收機，采用直徑1.2毫米的高強度碳素鋼絲長鋼絲導入標高及坐標；井下導線采用測角精度7〞，采用定向精度15〞的日本索佳GP2X-C1型陀螺全站儀定向數據處理采用“平差易”測量專用計算軟件微機處理。

2.3 利用井下導線測量，提高工作效率減少人為出錯問題

獨立編制基于井上下聯系測量內業處理軟件，該軟件采用直觀的形式進行坐標解算操作，并將計算結果顯示、存儲于數據庫中，簡化了內業計算過程和檢查校對，且軟件通過與AutoCAD的交互操作，實現了測量內業計算與展點上圖一體化操作。

2.4 利用全站儀“三聯架”法測量技術

“三聯架”法每觀測一站，只需在新的前視點上將三腳架整平對中一次，臨時點無須建點，臨時點無須對中，只須在固定點對中，減少了對中次數和調平的次數，減少對中次數、量高的次數，提高了測量精度，減小測量誤差的影響；只須在固定點量高，臨時點無須量高，避免了量高的粗差，每測站由原來平均15min減少為5min左右，省去了巷道頂板埋點的時間和工作量，降低了測量工作的勞動強度和工作時間，提高了工作效率，為礦井基本控制點的建立和井上下聯系測量工作提供了可靠的技術服務和依據[3]。

2.5 嚴格把控生產過程的質量和提高工作效率

在整個工程測量工程中，測量小組嚴格按照工程技術設計中要求的測量工期、時間間隔準時進行測量，每次外業測量及內業計算嚴格按設計中技術要求等級及限差進行現場操作及內業計算，外業測量中技術員現場把關，發現超限立即重測或補測，每次內業及時計算，發現問題及時處理，以避免一次測量工作完成后發現問題進行整體重測或大量補測，既提高了測量效率，又節約了人工成本，更能保證成果精度，整個工程完成后，及時對所有測量進行分析處理并寫出最終技術總結。

3.主要創新點概論以及成果分析

3.1 主要創新點概論

重新建立該單位采區E級控制測量系統，為今后各采區各工作面精確控制打下良好的基礎；在基本控制系統的基礎上建立15〞級采區控制系統，使得各項技術指標均符合控制測量規程規定，達到國家二級導線，實現井下高精度控制測量；滿足了各項工程的設計、施工對礦山測量工作的要求，杜絕因測量引起的工程浪費施工及廢巷等測量事故；由于利用全站儀采用“三聯架”法測量技術，降低了測量工作的勞動強度和工作時間，提高了工作效率，很大程度上縮短了占用井下生產時間；獨立編制基于井上下聯系測量內業處理軟件，該軟件采用直觀窗口的形式進行坐標解算操作，并將計算結果顯示、存儲于數據庫中，大大簡化了內業計算過程，避免了人為計算錯誤的出現，提高了工作效率，且軟件通過與AutoCAD的交互操作，實現了測量內業計算與展點上圖一體化操作。該軟件計算高效，結果可靠，為巷道準確貫通、安全回采提供了有力保證。

3.2 成果分析

該工程的測量成果已應用于該單位斜井掘進，達到了工程的立項目標，對該單位的巷道開拓及安全生產提供了可靠數據及技術資料，為其節約了時間成本和生產成本，得到了該單位的認可，為該單位的可持續發展，做出了有益的貢獻。該成果是煤礦測量技術的綜合應用和創新，節約成本，提高區域控制測量精度，同時增大了礦井資源回收率和資源利用率，延伸了礦井的服務年限，取得了明顯的社會效益和經濟效益，值得在集團公司礦山測量中推廣實施。

4.結語

經過課題組成員深入開展該單位的貫通測量，攻克了礦山巷道貫通測量工作中多年來未攻克的技術難關，從儀器和技術方面由原來單一落后的測量發展為多元化、數字化的測量技術，大大提高了測量精度。應用效果分析，說明我們采取技術手段是成功的，取得了明顯的社會效益，為煤礦今后各項測量技術積累了豐富的經驗。