新安煤矿控制测量误差简析
2014-07-21 02:07李矿伟
科技创新与应用 2014年22期
摘 要：新安煤矿地下水文地质条件复杂，上部小煤矿（已关闭）开采边界不详；地面小浪底库区蓄水+275m后将有很大一部分煤田在库区水淹没以下。为做好水害应急处置和满足矿井井上、下特殊工程的需要，义煤公司要求我矿井下测量导线最弱点的点位坐标误差要小于1.2m。所以要对我矿目前的控制测量精度进行分析，并寻求解决方案。
关键词：基本控制测量；采区控制测量；误差预计
新安煤矿是河南能源义煤公司的主力矿井。矿井井田范围50余平方公里。井下测量线路较长，仅井下基本控制导线长度将近20000m；导致矿井井下最弱点的点位坐标误差相对较大。我矿井下控制导线分为基本控制导线和采区控制导线。基本控制导线以地面工业广场四等GPS控制点为起算依据，沿副二斜井到井底车场后分别沿一水平运输大巷向东（11区、13区、15区）、西（12区、14区、16区）两翼展开；导线精度为±7″级导线。采区控制导线以井下基本控制导线为基准沿采区主要上、下山布设；导线精度为±15″级导线。
下面分别对16采区两级控制导线的最弱点来进行误差分析。
1 联系测量及井下首级控制网（基本控制导线）
副二井筒为斜井，且坡度不大，故联系测量误差也使用±7″级导线误差进行计算。
1.1 16区井下基本控制导线设计（见基本控制导线误差分析图）
（1）16区井下基本控制导线以副二井口近井点为导线起算点，沿副二斜井至井底车场后向西经西区运输大巷至16区煤台布设。（2）导线全长近5000m。（3）沿线布设45个导线点。（4）导线最大边长198m；最短边长12m；平均边长150m。（5）导线测量严格按照井下7"导线要求往返测量。（6）全站仪光电测距；测距精度（2mm+2ppmD）。
1.2 16区井下基本控制导线误差预计
由于导线误差预计图较大，计算数据较多，无法一一在文章中标明。所以文章中误差预计直接采用数据计算结果来进行分析。
1.2.1 由井下导线测角误差引起导线终点K点的坐标误差：
式中mβ-为井下测角中误差，此次设计取mβ=±7″。
ρ-206265″。
Rx-导线终点K与各导线点的连线在x′坐标轴上的投影长。
Ry-导线终点K与各导线点的连线在y′坐标轴上的投影长。
1.2.2 由量边误差所引起的导线终点K点的坐标误差：
采用全站仪进行测量，测距精度为2mm+2PPm，由于平均边长不足150米，所以取各边的量边中误差均为±2.3mm。
1.2.3 导线终点K点的坐标误差：
2 采区控制导线
16采区控制导线误差预计以16区基本控制导线最弱点K（基1）点为起算依据，沿采区上山主要巷道测设±15″级导线作为16区采区控制导线；终点为16区上山工作面上隅角轨19点作为最弱点进行误差预计计算。
2.1 16区采区控制导线设计
（1）导线全长1624m。（2）沿线布设34个导线点（实际测量中要多）。（3）导线最长93m；最短11m；平均边长66m。（4）全站仪光电测距；测距精度（2mm+2ppmD）。（5）导线测量严格按照井下15"导线要求进行往返测量。
2.2 16采区控制导线坐标误差预计（采区控制导线误差分析图略，计算方法如井下基本控制导线误差预计）：
3 地面近井点到井下最弱点（轨19）的测量总误差预计
（1）根据误差传播定律可知，导线终点的点位总误差之间为和差函数关系，由此可得：
（2）取二倍中误差作为预计的最终误差，则最后可得导线终点轨19点（即矿井井下一水平最远点）的点位位置误差为：
各导线分别单独测量两遍，该导线最弱点点位误差预计：
4 误差分析
16区采区控制导线最弱点轨19的点位坐标总误差预计在±1.07m，如果加上回采巷道的施工导线最弱点的点位误差，将不能满足水害应急处置和矿井井上、下特殊工程的需要。
原因主要为：
（1）受井下视线差和巷道宽度限制，导致导线边长短，增加了测站数。
（2）在误差分析中发现误差主要来自测角 误差。
5 解决方案
误差预计中测角误差对导线最弱点的影响最大。提高测角精度无疑是减小导线最弱点坐标误差的根本方法。在无法降低测角偶然误差时，在井下基本控制导线的最弱点处加测陀螺定向边，将导线布设成方向附合导线，将是提高最弱点定位精度的最好办法。
下面就基本控制导线的末端加测陀螺定向边后对16区采区控制导线最弱点轨19的总误差预计展开分析。
5.1 基本控制导线末端加测陀螺定向边后的误差预计（见方向附合导线误差分析图）：
（1）由井下导线测角、量边误差引起导线终点K点的坐标误差：
式中ηi--yi-y0，ξi--xi-x0，
（2）由于采区控制导线独立测量两次，那么采区导线最远点的中误差应为：
（3）加测陀螺定向边后，地面近井点到井下最弱点（轨19）的总误差预计为：
（4）取二倍中误差作为预计的最终误差，则最后可得导线终点轨19点（即矿井井下一水平最远点）的点位位置误差为：
6 结束语
在井下基本控制导线最弱点处加测陀螺定向边后，使导线布设形式由支导线变成方向附合导线，降低了测角误差的影响，很大程度提高了井下基本控制导线最弱点的定位精度。能够满足水害应急处置和矿井井上、下特殊工程的需要。
参考文献
[1]张国良.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社，2006.
作者简介：李矿伟（1968，10-），男，河南省汝州市，现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：矿山测量。endprint
摘 要：新安煤矿地下水文地质条件复杂，上部小煤矿（已关闭）开采边界不详；地面小浪底库区蓄水+275m后将有很大一部分煤田在库区水淹没以下。为做好水害应急处置和满足矿井井上、下特殊工程的需要，义煤公司要求我矿井下测量导线最弱点的点位坐标误差要小于1.2m。所以要对我矿目前的控制测量精度进行分析，并寻求解决方案。
关键词：基本控制测量；采区控制测量；误差预计
新安煤矿是河南能源义煤公司的主力矿井。矿井井田范围50余平方公里。井下测量线路较长，仅井下基本控制导线长度将近20000m；导致矿井井下最弱点的点位坐标误差相对较大。我矿井下控制导线分为基本控制导线和采区控制导线。基本控制导线以地面工业广场四等GPS控制点为起算依据，沿副二斜井到井底车场后分别沿一水平运输大巷向东（11区、13区、15区）、西（12区、14区、16区）两翼展开；导线精度为±7″级导线。采区控制导线以井下基本控制导线为基准沿采区主要上、下山布设；导线精度为±15″级导线。
下面分别对16采区两级控制导线的最弱点来进行误差分析。
1 联系测量及井下首级控制网（基本控制导线）
副二井筒为斜井，且坡度不大，故联系测量误差也使用±7″级导线误差进行计算。
1.1 16区井下基本控制导线设计（见基本控制导线误差分析图）
（1）16区井下基本控制导线以副二井口近井点为导线起算点，沿副二斜井至井底车场后向西经西区运输大巷至16区煤台布设。（2）导线全长近5000m。（3）沿线布设45个导线点。（4）导线最大边长198m；最短边长12m；平均边长150m。（5）导线测量严格按照井下7"导线要求往返测量。（6）全站仪光电测距；测距精度（2mm+2ppmD）。
1.2 16区井下基本控制导线误差预计
由于导线误差预计图较大，计算数据较多，无法一一在文章中标明。所以文章中误差预计直接采用数据计算结果来进行分析。
1.2.1 由井下导线测角误差引起导线终点K点的坐标误差：
式中mβ-为井下测角中误差，此次设计取mβ=±7″。
ρ-206265″。
Rx-导线终点K与各导线点的连线在x′坐标轴上的投影长。
Ry-导线终点K与各导线点的连线在y′坐标轴上的投影长。
1.2.2 由量边误差所引起的导线终点K点的坐标误差：
采用全站仪进行测量，测距精度为2mm+2PPm，由于平均边长不足150米，所以取各边的量边中误差均为±2.3mm。
1.2.3 导线终点K点的坐标误差：
2 采区控制导线
16采区控制导线误差预计以16区基本控制导线最弱点K（基1）点为起算依据，沿采区上山主要巷道测设±15″级导线作为16区采区控制导线；终点为16区上山工作面上隅角轨19点作为最弱点进行误差预计计算。
2.1 16区采区控制导线设计
（1）导线全长1624m。（2）沿线布设34个导线点（实际测量中要多）。（3）导线最长93m；最短11m；平均边长66m。（4）全站仪光电测距；测距精度（2mm+2ppmD）。（5）导线测量严格按照井下15"导线要求进行往返测量。
2.2 16采区控制导线坐标误差预计（采区控制导线误差分析图略，计算方法如井下基本控制导线误差预计）：
3 地面近井点到井下最弱点（轨19）的测量总误差预计
（1）根据误差传播定律可知，导线终点的点位总误差之间为和差函数关系，由此可得：
（2）取二倍中误差作为预计的最终误差，则最后可得导线终点轨19点（即矿井井下一水平最远点）的点位位置误差为：
各导线分别单独测量两遍，该导线最弱点点位误差预计：
4 误差分析
16区采区控制导线最弱点轨19的点位坐标总误差预计在±1.07m，如果加上回采巷道的施工导线最弱点的点位误差，将不能满足水害应急处置和矿井井上、下特殊工程的需要。
原因主要为：
（1）受井下视线差和巷道宽度限制，导致导线边长短，增加了测站数。
（2）在误差分析中发现误差主要来自测角 误差。
5 解决方案
误差预计中测角误差对导线最弱点的影响最大。提高测角精度无疑是减小导线最弱点坐标误差的根本方法。在无法降低测角偶然误差时，在井下基本控制导线的最弱点处加测陀螺定向边，将导线布设成方向附合导线，将是提高最弱点定位精度的最好办法。
下面就基本控制导线的末端加测陀螺定向边后对16区采区控制导线最弱点轨19的总误差预计展开分析。
5.1 基本控制导线末端加测陀螺定向边后的误差预计（见方向附合导线误差分析图）：
（1）由井下导线测角、量边误差引起导线终点K点的坐标误差：
式中ηi--yi-y0，ξi--xi-x0，
（2）由于采区控制导线独立测量两次，那么采区导线最远点的中误差应为：
（3）加测陀螺定向边后，地面近井点到井下最弱点（轨19）的总误差预计为：
（4）取二倍中误差作为预计的最终误差，则最后可得导线终点轨19点（即矿井井下一水平最远点）的点位位置误差为：
6 结束语
在井下基本控制导线最弱点处加测陀螺定向边后，使导线布设形式由支导线变成方向附合导线，降低了测角误差的影响，很大程度提高了井下基本控制导线最弱点的定位精度。能够满足水害应急处置和矿井井上、下特殊工程的需要。
参考文献
[1]张国良.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社，2006.
作者简介：李矿伟（1968，10-），男，河南省汝州市，现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：矿山测量。endprint
摘 要：新安煤矿地下水文地质条件复杂，上部小煤矿（已关闭）开采边界不详；地面小浪底库区蓄水+275m后将有很大一部分煤田在库区水淹没以下。为做好水害应急处置和满足矿井井上、下特殊工程的需要，义煤公司要求我矿井下测量导线最弱点的点位坐标误差要小于1.2m。所以要对我矿目前的控制测量精度进行分析，并寻求解决方案。
关键词：基本控制测量；采区控制测量；误差预计
新安煤矿是河南能源义煤公司的主力矿井。矿井井田范围50余平方公里。井下测量线路较长，仅井下基本控制导线长度将近20000m；导致矿井井下最弱点的点位坐标误差相对较大。我矿井下控制导线分为基本控制导线和采区控制导线。基本控制导线以地面工业广场四等GPS控制点为起算依据，沿副二斜井到井底车场后分别沿一水平运输大巷向东（11区、13区、15区）、西（12区、14区、16区）两翼展开；导线精度为±7″级导线。采区控制导线以井下基本控制导线为基准沿采区主要上、下山布设；导线精度为±15″级导线。
下面分别对16采区两级控制导线的最弱点来进行误差分析。
1 联系测量及井下首级控制网（基本控制导线）
副二井筒为斜井，且坡度不大，故联系测量误差也使用±7″级导线误差进行计算。
1.1 16区井下基本控制导线设计（见基本控制导线误差分析图）
（1）16区井下基本控制导线以副二井口近井点为导线起算点，沿副二斜井至井底车场后向西经西区运输大巷至16区煤台布设。（2）导线全长近5000m。（3）沿线布设45个导线点。（4）导线最大边长198m；最短边长12m；平均边长150m。（5）导线测量严格按照井下7"导线要求往返测量。（6）全站仪光电测距；测距精度（2mm+2ppmD）。
1.2 16区井下基本控制导线误差预计
由于导线误差预计图较大，计算数据较多，无法一一在文章中标明。所以文章中误差预计直接采用数据计算结果来进行分析。
1.2.1 由井下导线测角误差引起导线终点K点的坐标误差：
式中mβ-为井下测角中误差，此次设计取mβ=±7″。
ρ-206265″。
Rx-导线终点K与各导线点的连线在x′坐标轴上的投影长。
Ry-导线终点K与各导线点的连线在y′坐标轴上的投影长。
1.2.2 由量边误差所引起的导线终点K点的坐标误差：
采用全站仪进行测量，测距精度为2mm+2PPm，由于平均边长不足150米，所以取各边的量边中误差均为±2.3mm。
1.2.3 导线终点K点的坐标误差：
2 采区控制导线
16采区控制导线误差预计以16区基本控制导线最弱点K（基1）点为起算依据，沿采区上山主要巷道测设±15″级导线作为16区采区控制导线；终点为16区上山工作面上隅角轨19点作为最弱点进行误差预计计算。
2.1 16区采区控制导线设计
（1）导线全长1624m。（2）沿线布设34个导线点（实际测量中要多）。（3）导线最长93m；最短11m；平均边长66m。（4）全站仪光电测距；测距精度（2mm+2ppmD）。（5）导线测量严格按照井下15"导线要求进行往返测量。
2.2 16采区控制导线坐标误差预计（采区控制导线误差分析图略，计算方法如井下基本控制导线误差预计）：
3 地面近井点到井下最弱点（轨19）的测量总误差预计
（1）根据误差传播定律可知，导线终点的点位总误差之间为和差函数关系，由此可得：
（2）取二倍中误差作为预计的最终误差，则最后可得导线终点轨19点（即矿井井下一水平最远点）的点位位置误差为：
各导线分别单独测量两遍，该导线最弱点点位误差预计：
4 误差分析
16区采区控制导线最弱点轨19的点位坐标总误差预计在±1.07m，如果加上回采巷道的施工导线最弱点的点位误差，将不能满足水害应急处置和矿井井上、下特殊工程的需要。
原因主要为：
（1）受井下视线差和巷道宽度限制，导致导线边长短，增加了测站数。
（2）在误差分析中发现误差主要来自测角 误差。
5 解决方案
误差预计中测角误差对导线最弱点的影响最大。提高测角精度无疑是减小导线最弱点坐标误差的根本方法。在无法降低测角偶然误差时，在井下基本控制导线的最弱点处加测陀螺定向边，将导线布设成方向附合导线，将是提高最弱点定位精度的最好办法。
下面就基本控制导线的末端加测陀螺定向边后对16区采区控制导线最弱点轨19的总误差预计展开分析。
5.1 基本控制导线末端加测陀螺定向边后的误差预计（见方向附合导线误差分析图）：
（1）由井下导线测角、量边误差引起导线终点K点的坐标误差：
式中ηi--yi-y0，ξi--xi-x0，
（2）由于采区控制导线独立测量两次，那么采区导线最远点的中误差应为：
（3）加测陀螺定向边后，地面近井点到井下最弱点（轨19）的总误差预计为：
（4）取二倍中误差作为预计的最终误差，则最后可得导线终点轨19点（即矿井井下一水平最远点）的点位位置误差为：
6 结束语
在井下基本控制导线最弱点处加测陀螺定向边后，使导线布设形式由支导线变成方向附合导线，降低了测角误差的影响，很大程度提高了井下基本控制导线最弱点的定位精度。能够满足水害应急处置和矿井井上、下特殊工程的需要。
参考文献
[1]张国良.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社，2006.
作者简介：李矿伟（1968，10-），男，河南省汝州市，现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：矿山测量。endprint
