多项测量技术在井上下两井联系贯通测量中的联合应用

杜爱花 贾咸丰

平顶山一矿 河南平顶山 467000

多项测量技术在井上下两井联系贯通测量中的联合应用

杜爱花 贾咸丰

平顶山一矿 河南平顶山 467000

在矿山的生产建设中，为了确定井下巷道、采空区与地面地形、地物的对应关系以及井下各类巷道之间的空间分布情况，就必须使矿井井下测量的坐标系统与地面测量的坐标系统统一起来。

测量技术；联系测量；联合应用；贯通

平煤股份一矿北二风井井深730米，北三风井井深1070米，两井间平距2700米，地面为平顶山进行间隔。在井下由北三风井向北二风井方向施工一条总回风巷。总贯通距离将近8000米，且巷道在岩巷中施工，无导向层；地面为山地，测量条件差。两深立井高程导入困难，北二风井还正在使用，无法进行停风测量。为保证水平延伸的时间，采用相向贯通的方式进行施工，又给测量工作增加了难度。为保证该贯通满足限差要求，经充分论证，我们在地面用GPS进行近井点控制测量，井下采用陀螺定向加强边、全站仪测量，立井高程导入采用全站仪测距的综合测量方法，保证了贯通精度，成果显著。贯通测量实施过程中取得了一系列的突破和创新，具体为：

一、主要科技创新之一：在立井定向过程中，保持通风

矿井定向概括来说可以分为两大类：一类是利用几何原理定向的几何定向；另一类则是以物理特性为基础的物理定向。几何定向在二井定向中，在两个井筒中各挂一个垂球，然后在地面和井下把两个垂球线间用导线联测起来，从而把地面坐标系中的坐标及方向传递到井下。由于传统的立井定向需借助实物进行，受到矿井通风的影响比较大，在实施的过程中需要对矿井进行停风，立井定向结束后才能恢复通风。且传统的立井定向占用井筒时间长，一旦停风三水平戊一下延盘区将无法正常运转，对矿井生产造成重大影响。

而我们在立井高程联系测量中运用全站仪上的激光测距仪的方法（以下简称新方法）进行了高程导入，和传统方法对比，具有以下特点：

（一）测量精度高

在立井高程联系测量中，一般采用钢尺法或钢丝法导入高程。采用钢尺法导入高程，需加工绞车、尺架、重锤、线绳等，当井筒过深时，需要将钢尺与钢尺连接，钢尺连接后的尺长改正、拉力改正、温度改正等的计算较为繁琐。若采用钢丝法，同钢尺法相比，虽然减少了钢尺间的连接，仍需要搭设50m左右的丈量平台，还要考虑钢丝受力之后的线膨胀系数、直径大小、风力、温度等对测量精度的影响，操作起来费事、费力又费时，精度又不易得到保证。随着科学技术的发展，矿井联系测量方法也在不断改进。我们在平煤股份一矿北二风井利用激光测距仪直接在井筒中测定井深代替钢尺（丝）法进行导入高程测量，并和传统的钢尺导入高程法进行了检验，取得了理想的成果。

激光测距导入高程首次在平煤股份一矿北二风井进行了适用，采用把全站仪平放，让望远镜镜头指向井下，并在井下水平板上平铺3块三反射镜的方法，井上下的测点及井入目标点采用水准测量方法与近井点及井下控制点进行连接。采用激光测距法导入高程，井上、下两水准点间的高差为702.062m，并与建井一处采用的钢尺法导入高程进行对比，井上、下两水准基点间的高差为 702.06m，两种方法互差2mm，相对精度：1/35103。《煤矿测量规程》第73条规定：两次独立导入高程之差应小于井深的1/8000，而1/35103远小于1/8000，可见激光测距法导入高程是可行的。

（二）工艺简单、占用井筒时间短

传统方法需要人员多，劳动强度大，工序繁多，组织工作复杂；新方法所需人员少，劳动强度小，精度可靠。传统的方法占用井筒的时间一般在5个小时以上，而新方法可减少占用井筒时间，一般只需1个小时即可完成。

二、主要科技创新之二：GPS采用不间断测量

依据国家测绘局1992年颁发的《全球定位系统GPS测量规范》，根据矿山GPS网精度要求高、点距短和交通便利等特点，将网的各时段采用边联式进行连结，并按照卫星可见情况预报表制定出每天最佳观测时间，每个三角形按2个时段进行观测，时段内对每颗卫星连续跟踪时间不得小于15min，观测值采样间隔为15秒，观测时段长确保60min，每站有效卫星总数均不少于6-9颗，卫星与测站组成的几何图形（PDOP）值应小于10。测量经通讯联系同时开机，经过一小时的数据采集，接收的卫星数据信号充满仪器方可取下天线。本项目采用两个基准点位的机器保持连续开机，第三个点位机器可以按要求自由开关机。简化了操作程序；两个基站采用无人值守减少人员占用；操作灵活从而减少了操作失误引起的误差，提高了测量精度。

三、主要科技创新之三：综合运用陀螺定向、GPS、全站仪等多种测量方法相结合，相互验证

在确定测量方案和测量方法时，应保证贯通所必需的精度，既不因精度过低而使井巷不能正确贯通，也不因盲目追求过高精度而增加测量的工作量和成本。陀螺经纬仪主要运用于贯通测量，具有系统性能好，精度高的优点，集光、电、机、算于一体，完全能满足各种采矿工程定向测量精度的需要。GPS地面控制点的布设比较灵活、方便，且其定位精度目前已超过常规的平面控制网，加上其他优点，GPS定位技术在地下建筑的地面控制测量中被广泛应用。采用全站仪代替钢尺或钢丝测定竖直方向的距离（高差）时，具有操作简单，能大量减轻劳动强度，占用井筒时间短，导入高程精度高，实用性好的优点。

四、结论

通过以上多种测量方法的综合利用，最终该贯通重要水平方向误差132mm，高程误差210mm，方位误差1’22”，完全达到了贯通误差要求，充分证明了该测量方法是可行的，为以后类似测量提供了新的技术保障。