井上下控制測量方法與精度研究
煤礦井下測量是礦山生產建設過程中實現(xiàn)安全生產的重要一環(huán)，是一項重要而嚴謹的技術性工作，是煤礦搞好生產技術管理、實現(xiàn)煤礦安全生產的重要手段。
摘要：由于目前鐵礦建設地形地貌復雜、井下貫通導線距離長、精度要求高，同時受地面及井下各種條件制約，如坡度大、測量邊較短、風大影響對點精度、井下施工及運輸機車等，施測時占用巷道時間長，不僅影響生產，也增加了測量人員的工作量及難度，其施測精度也直接決定礦井大型貫通能否順利、準確貫通。為解決該項技術難題，確保礦井大型貫通的順利、準確完成，需要采用高精確度的測量方法，才有助于取得相當的經濟效益和社會效益。
關鍵詞：井上下;方法與精度;研究;控制測量
引言
隨著我國礦產資源的開發(fā)以及礦井建設的發(fā)展，礦井開采地形、地貌及井下的地質條件越來越復雜，井下巷道貫通距離越來越長，施工速度越來越快，給予測量的時間沒有增加，而工程本身需要的貫通精度越來越高。在這種生產與技術要求的矛盾下，改變傳統(tǒng)的測量方法，切實提高關于復雜地形地貌條件下井上下聯(lián)系精確測量的實用技術，確保大型貫通的精度。
一、井上下精確測量實用技術工藝原理
復雜地形地貌條件下地面控制測量采用GPS網觀測技術，代替了傳統(tǒng)的導線網控制測量技術
1、傳統(tǒng)導線控制網
一般情況下導線網是目前工測控制網較常用的一種布設形式，它包括單一導線和具有一個或多個結點的導線網。也就是說，在測區(qū)內布設好測量點，構成一定的幾何圖形，觀測幾何圖中的角度(或方向)和邊長。但導線網的缺點主要是：導線網中的多余觀測數較同樣規(guī)模的三角網要少，有時不易發(fā)現(xiàn)觀測值中的粗差，垂線偏差對高程的影響在山區(qū)和大山區(qū)是很大的，因此，在這些地區(qū)測量時，視線的長度受到限制。因而可靠性不高。又因觀測工作是在野外復雜條件下進行的，由于觀測人員和儀器的局限性以及外界因素的影響，誤差主要為：一是觀測過程中引起的人差;二是外界條件(大氣的溫度、濕度、密度、太陽照射方位及地形、地物等因素)引起的誤差;三是儀器(儀器本身和操作過程中)誤差。用嚴密的計算方法將控制點的空間位置計算出來。計算步驟包括歸算(將地面觀測結果歸算至橢球面上);投影(將橢球面上的歸算結果投影到高斯平面上);平差(在高斯平面上按最小二乘法進行嚴密平差)。這種導線網控制測量在復雜地形地貌條件下，因各種條件的制約，不但消耗大量的勞力、物力和工期，而且測量精度會大大降低，增加了井下準確貫通的難度。
二、井上下控制測量的兩種方法
1、采用GPS控制網測量方法
GPS是一種定時和測距的空間交會定點的測量系統(tǒng)，它是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機天線之間距離(或距離差)的觀測量為基礎，并根據已知的衛(wèi)星瞬間坐標來確定用戶接收機所對應的點位，即待定點的三維坐標(x，y，z)oGPS可同時精確測定測站點的三維坐標(平面+大地高)，目前通過局部大地水準面精化，GPS水準可滿足四等水準測量的精度。以GPS網布設非常靈活。其主要特點是定位精度高、觀測時間短、測站間無須通視、操作簡便、全天候作業(yè)。
2、井下巷道控制導線采用等高四架法結合陀螺定向邊測量工藝
等高四架法施測井下貫通導線時，作業(yè)人員一般應配備8人，觀測1人，記錄1人，后視1人，前視1人，對點3人，送腳架1人。如圖1所示：
若B點為井下貫通導線的平面起算點及高程起算點，B點至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，同時對點人員用第四個腳架、基座在D點對中整平。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(yè)人員將A點棱鏡移至B點基座上，前視作業(yè)人員將C點棱鏡移至D點基座上，B，C，D點均精確整平后即開始第二站的觀測。同時送腳架人員迅速將A點腳架和基座送給對點人員，以供對點人員在A點對中整平。如此循環(huán)，直至該段支導線施測完畢。等高是指所采用的全站儀與前、后視棱鏡，在同一個已經對中整平的固定基座上安置時，它們的中心高度是一致的。等高的目的就是為了施測三角高程過程中，每一站只量取儀器高(僅起、始站需量取棱鏡高)，第一站所量取B點儀器高即為第二站的后視棱鏡高，第二站C點的儀器高即為第一站的前視棱鏡高，依此類推。
三、井上下控制測量精度提高的對策及原則
1、選擇科學、合理、有效的測量方案
選擇科學、合理、有效的測量方案是提高大型貫通精度的前提。在工程施工施測前應根據具體情況和要求，制定貫通測量方案和測量方法，并進行井巷貫通點的誤差預計，選用“技術上可行，精度上允許，經濟上合理”的測量方案和施測方法，做到對貫通工程心中有數，從而正確指導貫通測量工作的實施。在實際工作中根據貫通工程的要求確定合理的`測量方案和方法，以使貫通測量達到的精度與采礦工程的要求相適應，過高或過低的精度要求都是不適宜的。在滿足貫通工程所需精度的前提下應盡量采用已有的測量成果，以減少不必要的工作量，節(jié)省人力物力。要想提高大型貫通工程的貫通精度，就要求掌握各個測量環(huán)節(jié)對貫通精度的影響程度，選擇合理的測量方案。第一，測量方案和各個環(huán)節(jié)的測量方法應保證巷道貫通所要求的精度;第二，所有測量工序和計算工作應有相應的檢核條件。
2、提高地面近井控制測量成果的可靠性
這是提高大型貫通工程貫通精度的基礎。凡埋石符合要求的二等至四等三角點或同等級導線點，均可作為近井點，也可在礦區(qū)三等、四等各類控制網的基礎上采用插網、插點或敷設經緯儀導線方法測設;井口高程基點的高程測量應按四等水準測量的精度要求測設。為了保證測量成果的可靠性，要對起算資料的可靠性按規(guī)程進行檢測。
2.1要充分考慮礦區(qū)大面積采空區(qū)對起算點的影響，事先要查閱起算點(包括后視點)所在井田的井上下對照圖，了解采空時間與建網時間的關系以及周邊小煤窯開采，對起算點是否有影響。外業(yè)觀測時要按照規(guī)范要求，進行固定角測量。
2.2導線應布設成閉合或附合導線，使之有必要的檢核條件。
2.3導線最好布設成近似等邊直伸形，測線避開各種障礙物一定距離，而且還要考慮高壓輸電線輻射磁場對測距的影響。嚴格把握井上下聯(lián)系測量和井下控制測量的各個環(huán)節(jié)是提高大型貫通工程貫通精度的鍵。聯(lián)系測量的目的是為了測定井下導線起始點的平面坐標、起始邊的方位角和井下高程基點的高程。井下導線起始邊(亦稱定向邊)方位角誤差對貫通偏差的影響與井下導線的長度成正比。因此，提高井下定向邊的定向精度是提高貫通精度的主要環(huán)節(jié)之一。
四、結束語
鐵銅礦測量中地面控制網的布設是貫通工程測量的重要工作，要優(yōu)化選擇測量方案，采用先進技術和儀器，嚴密組織，科學管理，杜絕粗差，減少誤差的影響，編制貫通測量方案，進行誤差預計，做到對貫通工程心中有數，從而正確指導貫通測量工作的實施。
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