提高联系测量中井下水平角观测精度方法的探讨

■张景文

（河北省煤田地质局物测地质队河北邢台054000）

提高联系测量中井下水平角观测精度方法的探讨

■张景文

（河北省煤田地质局物测地质队河北邢台054000）

联系测量工作在矿山巷道贯通，地下事故救援等方面起着至关重要的作用。但是联系测量工作在新技术新方法的应用方面远落后于其他测量工作。为了提高联系测量的精度，各位测量人在联系测量的各个环节精益求精。本文就减小影响贯通精度最大的因素-方位角导入的方法为主要讨论对象，结合其在高店铁矿中的应用，探讨这种方法的可行性和可靠性。

联系测量水平角观测精度方法

1 联系测量概述

1.1 联系测量的概念

将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。联系测量的目的就是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。其必要性在于：1）、确立地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道之间的相对位置关系。2）、确定相邻矿井的巷道与老塘（采空区）间的相互关系，正确地划定两相邻矿井间的隔离矿柱。3）解决重大工程问题，例如巷道贯通，定点钻孔等。联系测量的主要任务包括三个方面：1）、确定井下经纬仪导线起算边的坐标方位角；2）、确定井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y；3）、确定井下水准基点的高程H。其中坐标传递的误差对贯通的影响是一个常数，不会随导线长度的增加而增大，而方位角传递的误差则会随导线长度的增加而增大。

1.2 联系测量的方法

按照地下控制网与地面上联系的形式不同，定向的方法可分为四种：经过一个竖井定向（一井定向）；经过两个竖井定向（两井定向）；经过横洞（平坑）与斜井的定向；应用陀螺经纬仪定向。在实际工作中，一井定向最为常见。

1.3 联系测量的流程

我单位经过多年的实践经验总结出了一套单井单钢丝结合陀螺经纬仪进行联系测量的方法。这种方法的基本流程是：1、地面人员固定绞车，准备钢丝下放；井下人员带好井下所用设备仪器下井；2、地面人员下放钢丝；井下人员准备好木板，水桶等准备搭建平台；3、钢丝下放到井底后，地面人员撤离井口位置；井下人员搭建平台，水桶，悬挂重铊，稳定钢丝摆动；4、井下人员撤离井口；地面人员开始观测；5、地面人员观测完成后撤离井口；井下开始观测；6、井下观测完成后取下重铊；提升钢丝；7、井上拆平台；井下拆平台后人员升井。

2 高店铁矿联系测量项目介绍

沙河市高店铁矿已建成了部分开拓工程，目前已有的地下开拓工程有主井、副井、回风竖井和井底车场等。为保证副井（主井）和风井间的巷道贯通及满足后续井下生产的需要，沙河市高店铁矿于2013年04月委托我单位进行主、副井、风井的井上下联系测量工作。

井上下联系测量的具体任务为：建立矿区近井控制网，施测近井控制点5个，主井、副井附近3个、风井附近2个；在主井、副井、风井进行联系测量，将地面近井点的坐标、高程传递至井下；施测主井-226水平3个导线基准点、1条陀螺边，-335水平3个导线基准点、1条陀螺边；副井-410水平3个导线基准点、1条陀螺边；风井3个导线基准点、1条陀螺边，共计12个井下7″导线基准点，4条陀螺边。

3 水平角观测

联系测量主要包括定向测量和导入高程测量。定向测量又包括地面近井点联测和井下导线联测。测量工作是环环相扣，步步传递的，有些是常量传递，有些是增量传递，每一步都很重要很关键，但是这些步骤中的难点和重点主要在井底钢丝的联测这一环。下面就主要探讨井底钢丝联测中水平角观测这一环。这其中的难点就是如何在钢丝不规则的摆动中找到钢丝的垂点位置。

3.1 影响钢丝摆动的因素分析

不管煤矿还是铁矿，所有地面下的空间，只要是人可以走到的地方都要通风，这是最起码的要求，而且井筒位置是风比较大的地方，这会增大钢丝的摆动。一般的竖井深度都在几百米，也就是都在含水层以下，井筒中都会有水滴落，这是高店铁矿井筒最大的特点，目前我们单位钢丝的下方是用绞车人工手摇下放的，下放的过程没法保证绝对的匀速，那么下放过程引起的摆动也是难免的。

3.2 消弱钢丝摆动的措施

针对以上影响摆动的因素，在施测前我们都做了相应的减弱措施。针对风的影响，会在不影响通风的情况下，把井底车场邻近的风门关掉，来尽量减小井口附近的风力。

针对水的影响，我们采取的措施是，在水桶上加一盖子，并留出钢丝摆动范围的空洞，来减少水滴对桶中水的砸力，并且在观测过程中在视线上方打伞，来减弱水流对仪器读数的影响。针对下放过程产生的摆动余量，我们把重陀沉于井底放置的水桶中，并在水中放适量的锯末或油增加阻力，来减弱钢丝摆动的影响。

3.3 提高钢丝垂点位置精度的方法

由于钢丝在井筒中一直是摆动的，且各方面受力不均匀，摆动并不是一种完全规则的摆动，通过以上措施只能使其最大程度的接近规则运动，但是水平角读书仍是不好抓取的。具体操作方法是在摆动的钢丝后面固定一刻度明显的钢尺，通过全站仪目镜观察钢丝左右摆动的最大值和最小值，求取多组刻度值的平均值，然后读取平均值位置的水平角作为观测值。这样就控制住了与导线起始边垂直方向的误差，与导线平行方向的误差可以通过距离观测来控制。

3.4 高店铁矿水平角的观测

高店铁矿此次任务是对三个井筒的四个工作面进行联系测量工作。我们取两个工作面的定向联测数据来看一下上述方法的实际应用结果。由于起始边长都在15米至30米之间，按规程规定都采用的两次对中，两个测回读数的读数方法。当然钢丝摆动的稳定也是经过了比较长的时间，中间经过多次的读数比较，最终结果取得是钢丝摆动比较规则以后的成果。

利用我们联系测量的成果，高店铁矿风井和副井已于2013年6月成功贯通，事实证明我们的方法是可以满足巷道贯通要求的。

4 结束语

由于煤矿铁矿等地下工程环境条件的影响比如GPS，光电测距等新的仪器和技术很难在这些工程中有用武之地，传统的钢丝投点法和钢尺法还会应用很长时间,在新仪器新技术得到应用之前，我们只有不断总结过去的经验，不断精益求精，才能使联系测量工作的精度一步步提高，为巷道贯通做好服务。

[1]李青岳，陈永奇。工程测量学（修订版）。测绘出版社。1995。

[2]李超，张建亮。立井联系测量方案设计的探讨。科技情报开发与经济，2010（25）

P271[文献码]B

1000-405X（2016）-6-355-1