基于芦家峪风井联系测量的应用研究

张会兵

（晋煤集团长平公司，山西 晋城 048000）

线测量、陀螺定向等工作，完成了芦家峪风井的联系测量任务，并完善了长平矿井的测量控制系统。

1 概述

联系测量是矿山测量工作的一项重要任务，其将地面与井下测量系统统一，能够准确确定井上地物地貌与井下巷道之间的位置关系，及相邻矿井的相互关系。芦家峪风井为长平矿井新建一对进、回风井，井筒方式为立井，主要是满足长平矿井西部盘区开拓延伸的通风要求，井筒直径7.0 m，井底大巷基本到位。根据芦家峪风井施工和安装精度的要求，按照 《煤矿测量规程》、《工程测量规范》等的相关要求，确定芦家峪风井井上下贯通测量允许偏差值不超过0.2 m。

2 地面GPS 控制网联测

地面控制网测量作业采用GPS接收机，按D级精度静态测量要求进行，采用网连式布网。本次GPS控制网共布设平面控制点15 个，其中：“沟北”、“靖居”、“黑虎山”、“釜山A”、“杨家庄A”、“泮沟”和“郝家庄” 为7个已知点，“副井1”、“ 副井2”、“釜山B”、“釜山C”、“芦家峪A”、“芦家峪B”、“芦家峪C”和“柳村”为8 个待定点，共计 15 点，构成芦家峪风井控制系统GPS（D级）控制网，使测区坐标系统成为整体。

作业过程中，脚架架设仪器时,天线的高度一般不低于地面1.2 m。使用光学对点器严格对中、整平，对中误差均小于0.5 mm。仪器高量取，采取每时段测前和测后各量取3次，每次从天线3个不同方向（间隔120°）量取，量高误差小于2 mm，取其平均值。观测中，保证有足够的多余观测量和重复观测量。重复基线比例大于0.1，网中平均独立设站次数大于1.6。GPS作业执行的技术参数见表1。

表1 GPS观测执行的技术参数

采用HDS2003GPS后处理软件检验观测数据，及解算GPS网基线。根据现场踏勘和实际情况，选择“沟北””靖居”、“黑虎山”、“釜山”、“杨家庄”、和“郝家庄”6个已知点作为基准点对GPS网进行1954年北京坐标系二维约束平差，平差后，最大点位中误差：Mxy=0.0038 m，最弱边相对中误差：Ms/S=1/59920。

图1 芦家峪风井井上下联系测量控制网

3 井下7″基本控制导线测量

3.1 控制导线测量

井下7″基本控制导线起点为副斜井井口GPS控制点，使用拓普康332N防爆型全站仪经由副斜井井筒、井底车场绕道、胶轮车运输大巷测量至芦家峪风井井底。测量过程中，相邻两点往返测高差的互差不大于10±0.3×S（mm）（S为导线水平边长，m）；测距三角高程导线的高程闭合差不大于±100 mm（L为导线长度，km）。其中，水平角、竖直角都为两个测回，并且完全独立进行两次，往返测量。观测要求分别见表2、表3。

导线边长测量及限差要求：鉴定仪器的气压读至100 Pa，气温读至1℃；往返 观测2个测回，测回互差小于10 mm。

表2 水平角观测仪器和作业要求

表3 垂直角观测仪器和作业要求

3.2 陀螺定向

使用陀螺经纬仪Sokkia SRX 1x及其配套设备，定向井下L8-L9、L21-L22、L30-L31边。陀螺定向观测采用逆转点法，以2-2-2观测程序进行观测。在地面已知点“釜山C”安置陀螺全站仪，精确 对中整平后，后视“釜山B”测定定向方向值一测回，转至陀螺北方向测定已知边陀螺方位一个测回，再测定定向方向值一测回，完成陀螺常数测量一测回，下井前共测量两个测回的仪器常数；下井后分别在相应点架设仪器对待定边进行两测回定向测量；上井后重新在“釜山C”架设仪器，后视“釜山B”，独立测量两测回，求得两个仪器常数。本次测量所用的仪器在测量前后均进行了零位检查，相邻摆动中值的互差＜20"，间隔摆动中 值的互差＜30",符合规程的要求。四次测定仪器常数互差均在限差范围以内，待定边陀螺方位角一次测定中误差MT=±9.0"，待定边陀螺方位角平均值中误差MT=±7.8"。

3.3 导线测量精度

使用导线测量平差软件对井下7″基本控制导线及陀螺定向边数据进行导线严密平差，对观测角度和边长分别进行改正计算，并投影至高斯平面。观测精度为：测角中误差≤±7"；测距仪精度3+2 PPm；=+62"，=127"=-0.068 m，=-0.124 m，=±0.141 m；ΣD=5598.282 m，=1/79408<1/8000；平面测角中误差=±6.7"；高程单位权中误差(每公里)=28.4 mm；导线全长相对中误差fs=1/52660。

4 联系测量

4.1 立井采用陀螺定向时的平面联系测量

芦家峪风井顺利贯通后，对其进行了联系测量。在采用通过陀螺定向通过立井进行平面联系测量时，由于陀螺定向只是测定了井下起始边的坐标方位角，为了传递平面坐标，仍需要在井筒中下放一根钢丝。通过井上下的联系测量以及测定的陀螺方位角计算出井下定向各点的平面坐标［1］。

（1）投点

由于立井井筒较深、井筒中有淋水，投点时采用单重摆动投点，观测垂线的摆动以确定其稳定位置（采用标尺法，观测摆动时在标尺上连续读取13个读数，取其平均值作为投点位置）。高程导入采用长钢尺导入法，两次导入标高的互差为3 mm。

（2）连接测量

连接测量时，选取“芦家峪A”和“芦家峪C”为近井点，按地面一级导线的精度要求敷设导线至芦家峪风井井口投点钢丝位置，连测导线边数不超过2个，从而求出投点钢丝的坐标.井下连接测量是在井下连接点对垂线（钢丝）进行连测，使用7"导线联测到陀螺边位置（永久导线点位置).

经过现场测量，井上（钢 丝 坐标）为 ：X=3974263.188，Y=526324.572；井下（钢丝坐标）为：X=3974263.057，Y=526324.626。

计算得：fχ=-0.131 m；

fy=+0.054 m；

f=±0.142 m；

D=6806.840 m；

1/K=1/47935<1/8000。

5 结语

此次圆满完成了芦家峪风井井上下高精度的联系测量任务，测量精度达到了工程精度的要求。工程实践证明,联系测量新方法，相对于传统联系三角形法用陀螺定向时的平面联系测量，具有操作简单，测量精度高，作业效率高，可以在矿山测量等竖井联系测量中推广应用。随着测绘仪器的日益先进和测量技术的不断发展，竖井联系测量的方法多种多样，可以根据工程的实际情况，灵活选择竖井联系测量的方法，以提高竖井联系测量的精度和效率。