同精度直接观测平差在井巷测量工程中的运用

丁胜军（绍兴铜都矿业有限公司，浙江　绍兴　312050）



同精度直接观测平差在井巷测量工程中的运用

丁胜军（绍兴铜都矿业有限公司，浙江绍兴312050）

在井巷测量工程中，首先应当明确井巷测量的影响因素，然后再通过增加观测次数和观测值精度来提高测量结果的精度。据此，本文在充分分析井巷测量影响因素的基础上，浅析同精度直接观测平差在井巷测量工程中的应用，以期通过对观测值精度的控制来提高观测结果的精度。

井巷测量工程；影响因素；最或是值

引言

井巷工程是指为了采矿等而在地下挖掘的硐室、巷道和井筒等工程，其中煤矿井巷工程包括矿井生产准备工程、延伸工程、辅助工程及矿山建设工程等。井巷工程掘进的作业环境通常在地下，因此若要保证工程施工与设计要求相符，则需开展井巷测量。井巷测量结果的精度直接关乎到工程的施工安全和施工质量，外加其往往受到多种因素的影响，因此在井巷测量工程中，首先应当明确可能影响测量精度的因素，然后再采取有效的测量方式来推进测量工作。通常而言，除了增加测量次数以外，提高测量观测值的精度亦可提高测量结果的精度。据此，笔者结合多年工作经验，首先浅析井巷测量的影响因素，然后再以此为基础，讨论同精度直接观测平差在井巷测量工程中的应用，以供参考。

1　井巷测量的影响因素

井巷测量的环境相当复杂，其中温度、烟尘、湿气、照明及井下作业人员均会影响到测量结果的精度，而测量误差的存在将会对井巷工程的掘进作业产生不利影响。因此，重视对井巷测量影响因素的研究具有重要作用。

（1）温度的影响。地面温度源自太阳照射，主要受季节变换的影响，而与地面相比，井下温度的主要影响因素为地核热度。据统计数据显示，井巷掘进深度每向下增加100m，则温度升高3℃。冬季地面的温度通常降低，井下的温度较高，因此当测量仪器从地面移入井下时，仪器表面往往会形成水雾，同时测量人员的呼气也会使仪器的表面形成水雾，因此会对仪器测量的读数产生不利影响。

（2）烟尘的影响。烟尘是一种悬浮在空气环境中的粉尘，其一方面会对人体的身心健康产生不良影响，另一方面也会影响到测量人员在井巷的视线，进而阻碍井巷测量工作的顺利推进。

（3）湿气的影响。对于地下水资源相对较为丰富的地区而言，在水气的影响下，井下的湿度通常比地面更高，尤其是在降水量偏多的时节，井下的湿度会有明显提高，进而直接影响到井巷测量的数值。

（4）照明的影响。井下毫无阳光照射，因此照明会对测量工作的开展产生直接影响，而在湿气大且通风条件差的环境下，井下照明设备的照明效果通常较差，进而使测量错误率明显增加。

（5）人的影响。部分井下测量工作通常会影响到井下作业人员的工作进度，因此在作业人员的催促下，部分井下测量工作不能按照正常的测量步骤进行，由此产生认为误差。

综上，井巷测量工程的作业环境相当恶劣，稍有不慎，便可能影响到井下测量结果，进而影响到井巷工程的施工质量和施工安全，因此在井巷测量工程中，应当在充分论证上述影响因素的基础上，采取适宜的测量方法，以实现对测量精度的有效控制。

2　同精度直接观测平差在井巷测量中的应用

在矿井实际测量中，通常需对巷道的全部未知量开展多余观测，以实现对巷道未知量测量精度的有效控制。为了满足多余观测的条件，则需调整观测结果，即为平差。通过平差解得未知量相应的最或是值，然后再对数值的精度进行评定，而任一未知量的平差即为直接观测平差。目前，在井巷测量工程中，同精度直接观测平差的应用十分广泛。本文笔者主要从以下几个方面浅析同精度直接观测平差在井巷测量工程中的应用：

2.1最或是值

假设对未知量a进行同精度观测的次数为n次，相应的观测值及改正数分别为L1、L2、…、Ln，V1、V2、…、Vn（式1），未知量a的最或是值为X，那么可得V1=X-L1，V2=X-L2，…，Vn=XLn。按照最小二乘原理的要求，［VV］=（X-L1）2+（X-L2）2+…+（XLn）2=最小。通过分析发现，若要满足最小二乘原理的要求，则假设上述函数式的一阶导数为0，即nX-［L］=0，因此X=［L］/n。

2.2观测值中误差

2.3算术平均值中误差

2.4案例应用

新集二矿是新集矿区开发建设的第二对矿井，其处在凤台县城西12km处。矿井核定的年生产能力为310万t。为了保证井下安全生产，企业非常重视井巷测量工作的开展，即在550轨道大巷中应用Nikon防爆型全站仪，并对同一水平角进行6次同精度观测，具体观测值包括测角的最或是值、观测值中误差，具体计算结果如下：观测值L=75°32′13″的整数V= 2.5″；75°32′18″的正数V=-2.5″；75°32′15″的正数V=0.5″；75° 32′17″的正数V=-1.5″；75°32′16″的正数V=-0.5″；75°32′14″的正数V=1.5″，其中秒数的总和为93″，而正数V的总和为0。此外，测角的算术平均值X=75°32′15.5″；观测值中误差M=± 1.9″；算术平均值中误差Mx=±0.8″。

在本案例中，算术平均值的实际精度超过其他观测值所获得的精度。据此可知，通过增加观测的次数可以提高测量结果的精度。然而，在观测次数增至10次以上时，观测精度的增幅便不再明显。因此，关于测量结果的精度，切勿仅通过观测次数的增加来实现，还应提升观测值的精度，具体做法包括以下几个方面：

（1）选用高精度的测量仪器，比如案例所用的Nikon防爆型全站仪；

（2）合理选用测量方法，在井巷测量工程中，较为常用的测量方法包括单井定向法、双边交会法、支距法和特殊角计算法等，具体应根据工程实际而定，以满足工程测量的要求；

（3）全面考虑影响测量工作的因素，比如温度、烟尘、湿气及照明等，以改善井巷测量工程的作业环境。

3　结语

井巷测量工作作为井下作业的重要步骤，常用来指导和监测巷道挖掘工作的开展，因此重视对测量结果精度的控制非常重要。研究表明，应从两个方面来控制巷道测量结果的精度：增加测量次数；提高观测值的精度，其中关于观测值精度的提高，通常通过合理选用测量仪器、测量方法和改善测量环境来实现。

［1］王解先，高小兵，侯东亚，等.高速铁路CPⅢ点整体三维严密平差［J］.测绘通报，2011（1）：46～48.

［2］刘 佳，王利民，杨玲波，等.基于有理多项式模型区域网平差的GF-1影像几何校正［J］.农业工程学报，2015，31（22）：146～154.

［3］蓝悦明，汤文娟，韩柯慧，等.观测时间对基线解算质量和GPS网精度的影响分析［J］.测绘地理信息，2014，39（3）：8～10.

［4］刘成龙，杨雪峰，卢建康，等.高速铁路CPⅢ三角高程网构网与平差计算方法［J］.西南交通大学学报，2011，46（3）：434～439，450.

［5］韩 杰，顾行发，余 涛，等.基于RFM的ZY-3卫星影像区域网平差研究［J］.国土资源遥感，2013，25（4）：64～71.

［6］杨凤芸，刘玉梅.间接平差中协因数传播定律的应用［J］.辽宁科技大学学报，2011，34（6）：605～608，613.

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