鹤煤九矿新副井贯通测量方法与精度分析.pdf

收稿日期 2008 - 02 - 20 作者简介王冬军1969 , 男,河北香河人,工程师, 2001年毕业 于解放军信息工程大学,现任鹤壁富昌公司地质工程处测量科长。 鹤煤九矿新副井贯通测量方法与精度分析 王冬军 鹤壁富昌建设工程公司,河南 鹤壁 458000 摘要介绍了在鹤煤九矿一号斜井与窦马庄新副井贯通测量中,通过使用GPS卫星定位技术、 陀螺经纬仪定 向技术、 井下“ 三架法 ” 测距导线相结合的方法进行矿井大型贯通测量,取得了良好效果。 关键词贯通; GPS;近井网;陀螺定向;三架法;仪器高;占标高;一次量取 中图分类号 TD17515 文献标识码B 文章编号 1003 - 05062008 03 - 0032 - 02 1 工程概况 鹤壁煤电公司九矿的一号斜井与窦马庄新副井 - 420 m北翼水平大巷贯通工程,其中主井一端为 斜井,新副井一端为立井,该工程贯通井下导线测量 总长度3 930 m 图 1 。为了加快工程进度,采用了 相向掘进的施工方法。该工程属于井下导线超过3 km的矿井大型贯通工程,其设计要求贯通相遇点 在水平重要方向上允许偏差为 015 m,在高程方向 上允许偏差为 012 m。 图1 贯通测量路线 该工程于2007年7月20日顺利贯通。贯通后 对贯通相遇位置两侧进行了导线闭合测量,从新副 井FX1,FX2联测至主井A39, A38,其联测导线闭合差 数据见表1。 从表1数据计算得,导线点位的实际偏差 Δ 36 mm,贯通重要方向偏差1117 mm,高程方向上偏 差为31 mm,导线相对闭合差为1 /109 000,贯通精 度满足生产和设计技术要求。 表1 A39点联测导线闭合差数据 项目X /mY /mH /m A39A38方位 贯通前提供数据 由主井联测 3 988 4301627513 1721356- 415163815955′07″ 贯通后实测数据 由副井联测 3 988 4301593513 1721367- 415166915955′05″ 实际偏差ΔX 34 mmΔY - 11 mm31 mm2″ 2 贯通测量的过程与精度 本次贯通测量,共分为以下几项作业内容,其作 业规程为河南省煤炭厅1990年12月颁发的煤矿 地质测量有关规程规定汇编 ,以下简称“ 规程 ” 。 1主、 副井GPS平面控制测量。对一号斜井 与窦马庄新副井原有控制点进行检测,按独立网方 案,使用南方NGS2200型GPS卫星定位仪在主、 副 井布设E级GPS近井点。 主井一侧GPS平面控制点3个“ 办公楼 ” 、 “ 近 井A” 、 “ 近井B” 。副井一侧GPS平面控制点3个 “F001” 、 “F002” 、 “F003” 。GPS卫星定位仪的标称精 度 5 mm D10 - 6 其中, D为测量距离。考虑其 他误差的影响,贯通误差预计中GPS近井点的边长 中误差取用1 /40 000。本次GPS控制测量最弱边 的边长中误差为1 /108 157,满足贯通测量要求。 2主、 副井地面高程控制测量。在一号斜井 与窦马庄新副井分别建立四等水准点,用四等水准 方法进行往返测量。 主井一侧高程控制点3个“ 九 二 ” 、 “ 近井 A” 、 “ 近井B” 。副井一侧高程控制点3个“F001” 、 “F002” 、 “F003” 。水准往返测量距离约为12 km,按 照“ 规程 ” 规定容许闭合差为 20L69 mm, 实测闭合差为45 mm。 3主、 副井陀螺定向测量。陀螺定向测量使 23 2008年第3期 中州煤炭 总第153期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 用瑞士W I LD GAK1241054陀螺经纬仪,采用地面2 测回、 井下2测回、 地面2测回的观测程序,每一测 回中,按中天法和时间法的要求分别测记时间,并按 此2种方法分别计算陀螺方位角。 主井一侧布设陀螺边3条“ 永2 永1” 、 “J29 J28” 、 “A34A35” 。副井一侧布设陀螺 边1条 “FX2FX1” 。 “ 规程 ” 规定一测回测量陀螺方位角 的中误差为15″,实测为主井712″、 副井411″ 。 “ 规 程 ” 规定井下同一定向边2次独立陀螺定向平均 值的中误差为10″,实测为主井216″ 、 副井115″,满 足精度要求。 4主井贯通导线测量。为了提高精度,消除 对点误差,采用“ 三架法 ” 进行观测,测角为2测回, 边长观测为往返测边。 采用“ 三架法 ” 施测7″导线,是以地面GPS平面 控制点“ 办公楼 ” 和“ 近井B” 为起算点,由斜井附合 至陀螺边“ 永2 永1” 、 “J29J28” 上,后又延伸至陀 螺边“A34A35” 。 其中由地面控制点“ 办公楼 ” 、 “ 近井B” 附合 至陀螺边“ 永2 永1” 上,其容许方位角闭合差限差 为61″,实测为5″,满足精度要求。 由陀螺边“ 永2 永1” 附合至“J29J28” 陀螺边 上,其容许方位角闭合差限差为46″,实测为2″,满 足精度要求。 由陀螺边“J29J28” 附合至“A34A35” 陀螺边 上,其容许方位角闭合差限差为63″,实测为24″,满 足精度要求。 5主井红外三角高程测量。主井红外三角高 程测量与导线测量同时进行,并往返观测高差。 由地面“ 办公楼 ” 测至井下A38点,进行三角高 程往返测量,距离约为7 km,按照“ 规程 ” 规定,闭合 差限差为 50L132 mm,实测闭合差22 mm。 6副井导入坐标。由“F001” 、 “F003” 为起算 点,以“F002” 作检核,将坐标引至副井口,下放钢丝2 次,将坐标传递至“FX2” 点, 2次导入坐标互差为 ΔX2 mm,ΔY 0 mm,满足“ 规程 ” 投点误差不得 大于20 mm的精度要求。 7副井导入高程。由“F001” 为起算点,以 “F003” 作检核,将高程引至副井口,下放钢尺2次, 并加入钢尺比长改正、 温度改正、 自重改正,将高程 传递至井下“FX2” 点, 2次仪器高测量互差为1 mm, 满足“ 规程 ” 要求互差不得大于4 mm的精度要求; 2 次钢尺导入高程互差为3 mm,由于本次副井钢尺导 入长度为603 m,因此,满足“ 规程 ” 要求互差不得大 于L/8000 75 mm 其中,L为钢尺导入长度的精 度要求。 3 测量方法的改进 1原来的配套棱镜,由于棱镜支杆较长,产生 倾斜,使测量边角产生较大误差。针对这个问题,通 过特制短轴杆降低了棱镜高度,增加了稳定性。 2改进了量取仪器高、 占标高的方法。先在 室内用卡尺量出仪器和棱镜分别相对于基座顶面的 高度,并将数值输入到导线计算程序中;在井下作业 时,均由测点量至基座顶面,每一测站只量一次,架 设仪器或棱镜均共用该数据,没有测点的转点测站, 按0计算。采用这种方法,消除了量取仪器高、 棱镜 高对高差的影响,提高了三角高程测量精度。 4 边长的改正处理 在边长处理方面,分别加入了以下改正① 加常 数改正、 乘常数改正、 化算到海平面的改正、 化归高 斯投影面的改正;② 仪器测量边长时,已作了温度和 气压改正处理,故在计算中不再加入温度和气压改 正。 1常数改正 加常数改正ΔDkk10 - 3 乘常数改正ΔDRRD10 - 6 式中, k为测距仪加常数,mm;R为测距仪乘常数, mm /km;D为观测距离,m。 2化算到海平面的改正 ΔDM -H / rD 式中, H为导线边两端高程平均值,m;r为地球平均 半径,6 371 600 m;D为观测距离,m。 3化归高斯投影面的改正 ΔDG Y 2 m/2r 2 D 式中, Ym为导线边的平均横坐标,m;r, D同上。 5 结语 本次贯通采用地面GPS平面控制、 地面四等水 准测量、 井上下联系测量、 陀螺定向测量、 “ 三架法 ” 7″导线以及三角高程测量等方法;在作业过程中通 过降低棱镜高度以及改进量取仪器高、 占标高的方 法,提高了测量精度,取得了满意的效果,确保了巷 道的顺利贯通,也为今后在两井贯通测量方面的工 作打下了基础。责任编辑郭海霞 33 2008年第3期 王冬军鹤煤九矿新副井贯通测量方法与精度分析 总第153期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.