地面控制及井上下联系测量应用分析

班丽娟 高莹超

（1.平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处，河南平顶山 467000；2.新疆天地华泰采矿工程技术股份有限公司奇台县分公司，新疆昌吉 831800）

0.引言

该单位井田位于许昌市襄城县紫云镇西南，平顶山市北东，矿区范围由12个拐点坐标连线圈定。井田东西走向长约6.6km，南北倾向宽约4.1km，面积26.9279km2，地面标高一般+80m～+100m，相对高差15m～30m，地面坡度10°～20°。该单位投产首采面为己15―12010综采工作面，走向1080m，采长213m，目前，矿井开采一水平（-600m水平），共布置有三个采区，即戊一采区、己一采区、己二采区，矿井采用走向长壁后退式采煤方法，全部垮落法管理顶板。

1.主要工作内容分析

1.1 测量内容

首先在矿区内布设6个E级GPS控制点，进行静态观测并整体平差。井上下联系测量1次：井上测量采用7″级复测支导线进行测量，采用GTS-311型全站仪，测角采用测回法，同时测量倾角、斜边，倾角两个测回，斜边对向观测，每次两测回，地面导线长度约0.3km；井下导线测量用7″级全站仪按一级光电导线施测；水平角观测二测回或左右角，垂直角二测回。导线边较短时，需两次仪器高重新对中整平观测。测角采用GTS-311型全站仪，采用测回法，同时测量倾角、斜边。陀螺定向边3条：分别在-600水平轨道石门、-760水平运输大巷和己二集中轨道巷加测陀螺边。导线测量：导线测量作业模式主要为：实地观测，测得计算所需的边长、水平角、高差等数据；然后再进行手工的方位角推算、坐标正算和展点上图等内业工作。井下导线测量工作，主要是通过坐标正算原理及附合导线坐标计算方法获取实测点的坐标[1]。

1.2 坐标正算

坐标正算，就是已知直线的边长、方位角和一个端点的坐标，推算直线另一个端点的坐标。如图1所示，已知直线AB的方位角αAB、直线BC的水平边长S、前进方向的左角β、B点坐标（XB，YB），推算C点坐标（XC，YC）。

图1 图为坐标正算

具体推算公式如下：

1.3 附合导线坐标计算

附合导线的坐标计算与闭合导线的坐标计算基本相同，仅在角度闭合差的计算与坐标增量闭合差的计算方面稍有差别。井上5秒级导线测量，大约0.3km；井下7秒级导线测量，施测井下控制点26个，往返导线总长8.8km；井下控制点成果解算两套。一套以GPS成果J001和J002两点的坐标和高程为起算数据，计算井下控制点的坐标和高程；一套以矿方提供的井下“3”的已知坐标和方位角α3-A为起算数据计算地面4个点和井下26个控制点的坐标和高程[2]。

2.主要工作实施方案分析

2.1 采用井上下联系测量的方法和技术，对整个矿区重新布设控制点

首先确定精确可靠的井上下测量系统起算点数据：目前以该单位“龟山”“办公楼”两点的坐标成果作为已知起算点。此两点成果为GPS网平差新解算的成果，经实地全站仪检测，此两点可作为此次测量工程起算控制点，通过E级静态GPS控制测量联测，测定矿井地面近井点坐标；再以地面近井点坐标为起算点，进行矿井联系测量，通过长钢丝导入标高、坐标及井下陀螺定向，将地面坐标传递至井下永久导线点上；以永久导线点坐标为井下起算数据，采用7秒级全站仪三架法进行导线测量。

2.2 采用新型仪器，提高控制点测量精度解决巷道延伸距离太远问题

井上近井点测量采用高精度E级“静态GPS控制测量”；仪器用南方公司的灵锐S-86型GPS接收机，采用直径1.2毫米的高强度碳素钢丝长钢丝导入标高及坐标；井下导线采用测角精度7〞，采用定向精度15〞的日本索佳GP2X-C1型陀螺全站仪定向数据处理采用“平差易”测量专用计算软件微机处理。

2.3 利用井下导线测量，提高工作效率减少人为出错问题

独立编制基于井上下联系测量内业处理软件，该软件采用直观的形式进行坐标解算操作，并将计算结果显示、存储于数据库中，简化了内业计算过程和检查校对，且软件通过与AutoCAD的交互操作，实现了测量内业计算与展点上图一体化操作。

2.4 利用全站仪“三联架”法测量技术

“三联架”法每观测一站，只需在新的前视点上将三脚架整平对中一次，临时点无须建点，临时点无须对中，只须在固定点对中，减少了对中次数和调平的次数，减少对中次数、量高的次数，提高了测量精度，减小测量误差的影响；只须在固定点量高，临时点无须量高，避免了量高的粗差，每测站由原来平均15min减少为5min左右，省去了巷道顶板埋点的时间和工作量，降低了测量工作的劳动强度和工作时间，提高了工作效率，为矿井基本控制点的建立和井上下联系测量工作提供了可靠的技术服务和依据[3]。

2.5 严格把控生产过程的质量和提高工作效率

在整个工程测量工程中，测量小组严格按照工程技术设计中要求的测量工期、时间间隔准时进行测量，每次外业测量及内业计算严格按设计中技术要求等级及限差进行现场操作及内业计算，外业测量中技术员现场把关，发现超限立即重测或补测，每次内业及时计算，发现问题及时处理，以避免一次测量工作完成后发现问题进行整体重测或大量补测，既提高了测量效率，又节约了人工成本，更能保证成果精度，整个工程完成后，及时对所有测量进行分析处理并写出最终技术总结。

3.主要创新点概论以及成果分析

3.1 主要创新点概论

重新建立该单位采区E级控制测量系统，为今后各采区各工作面精确控制打下良好的基础；在基本控制系统的基础上建立15〞级采区控制系统，使得各项技术指标均符合控制测量规程规定，达到国家二级导线，实现井下高精度控制测量；满足了各项工程的设计、施工对矿山测量工作的要求，杜绝因测量引起的工程浪费施工及废巷等测量事故；由于利用全站仪采用“三联架”法测量技术，降低了测量工作的劳动强度和工作时间，提高了工作效率，很大程度上缩短了占用井下生产时间；独立编制基于井上下联系测量内业处理软件，该软件采用直观窗口的形式进行坐标解算操作，并将计算结果显示、存储于数据库中，大大简化了内业计算过程，避免了人为计算错误的出现，提高了工作效率，且软件通过与AutoCAD的交互操作，实现了测量内业计算与展点上图一体化操作。该软件计算高效，结果可靠，为巷道准确贯通、安全回采提供了有力保证。

3.2 成果分析

该工程的测量成果已应用于该单位斜井掘进，达到了工程的立项目标，对该单位的巷道开拓及安全生产提供了可靠数据及技术资料，为其节约了时间成本和生产成本，得到了该单位的认可，为该单位的可持续发展，做出了有益的贡献。该成果是煤矿测量技术的综合应用和创新，节约成本，提高区域控制测量精度，同时增大了矿井资源回收率和资源利用率，延伸了矿井的服务年限，取得了明显的社会效益和经济效益，值得在集团公司矿山测量中推广实施。

4.结语

经过课题组成员深入开展该单位的贯通测量，攻克了矿山巷道贯通测量工作中多年来未攻克的技术难关，从仪器和技术方面由原来单一落后的测量发展为多元化、数字化的测量技术，大大提高了测量精度。应用效果分析，说明我们采取技术手段是成功的，取得了明显的社会效益，为煤矿今后各项测量技术积累了丰富的经验。