矿山近井网恢复与全站仪竖井测量的应用

摘要：根据现有资料，整理并分析现有控制网，建立新的可靠地近井GPS控制网，并对比分析确定新的地面控制系统，并对全站仪竖井联系测量进行分析，平差计算，确定全站仪竖井联系测量与传统竖井测量的优缺点。

关键词：竖井联系测量，近井GPS控制网，优缺点

Abstract: according to the existing material, sorting and analyzing existing control network, establish new reliable GPS control network to close the well, and contrast analysis to identify new ground control system, and by using relation measurement of vertical shaft are analyzed, and the adjustment with calculation, determine the tachometer relation measurement and traditional vertical shaft and the advantages and disadvantages of the measurement.

Keywords: shaft contact measurement, GPS control network nearly well, advantages and disadvantages

中图分类号：U455.8文献标识码：A 文章编号：

某矿山从建成并投入生产已经十多年，原有控制网破坏严重，目前只剩下两个已知控制点，根据分析,其成果的可靠性也值得怀疑,这样非常不利于矿井后续发展的需要。恢复和建立新的地面、井下控制等，将地面控制网的坐标、方位及高程按要求的精度准确地传递给地下隧道施工控制导线,为施工提供控制依据,以保证各相向开挖面能正确。

1．已有资料成果分析

矿井建设、生产期间的控制测量工作: 1995 年建立了地面近井网和井下基本控制点; 2003年为补充和完善测量成果,又在地面建立了GPS控制网,并由此向井下进行了导线的复测,以此提高井下控制测量的可靠性。建井期间的测量成果现已无完整的资料,生产阶段所做地面GPS控制测量依然保存有完整的平差计算资料。这是现在矿山所使用的控制成果,也是井下测量的起算数据,有必要对其进行仔细的分析和研究。2003年进行的地面GPS控制测量所采用的坐标系统的是1954 年北京坐标系,中央子午线经度111°。原GPS控制测量的观测质量是可靠的,各项精度指标完全能够满足矿山测量的要求。但从现有的情况分析,其成果可靠性存在问题。已有控制成果资料的分析: ①2007年三维地震勘探测量时,对地面控制点进行了复核,发现高位水池点与这两个已知控制点数据出现明显的偏差,怀疑是其点位发生位移; ②已知两点之间的实测距离(553. 734 m)与GPS成果(553. 707m)也有明显的不符值存在; ③原GPS控制测量采用国家点与近井点作为起算数据,近井点地表有明显的变形,近井点本身就是地面控制网的组成点位,并不适合作为起算成果使用。以上分析认为,原地面平面控制测量观测值应该是准确的,但因起算数据存在一定的问题,其成果不适合作为矿区近井网来使用,必须建立新的满足要求的地面平面控制网。测区内国家控制资料情况:井田范围及其附近有国家等级控制点A,B,C三个。

2.矿山坐标系统分析

控制测量存在投影改正问题,需要将地面实测长度投影至参考椭球面上,再投影至高斯平面。此矿采用的是1954年北京坐标系, 3°带第37带,高程系统为1956年黄海高程系。A点的经度为109°28′43″,高程约为806. 347 米，矿区东西长度约9km。矿区范围内海拔最低位置基本位于井田范围的中部,高程约从770～800 m,东南较低海拔约850m,西南部塬上老城村一带为井田范围内海拔最高处,约为950 m。由以上各项参数经分析计算可知:工业广场处的投影改正Δl = y2 /2R2 - H /R = 110 mm /km;西南部老城村投影改正Δl = y2 /2R2 - H /R = 88 mm /km。整个矿井的平均投影改正约为100 mm /km,这在普通矿山测量工作中,其影响基本可以忽略不计。为了保证测量成果与原有图件的统一,继续沿用原坐标系统作为矿区坐标系统。

3．地面控制测量

平面控制测量:包括原办公楼点和风井控制点,本次共布设5个平面控制点,以A点和B点两个控制点为GPS起算点,建立E级精度的平面控制网(GPS网图略) 。①GPS作业技术与要求。点位埋设在永久保护的、或已开采过并稳定的地区,为贯通测量提供可靠的起算成果,为地形测量、开采沉陷研究等其它测量工作提供依据。GPS网中平均边长约700 m左右,最短边长大于550 m。采用边连接的方式,观测技术要求符合规范; ②GPS观测成果精度评定。继续采用北京- 54坐标系,其椭球长半轴a为6378245、椭球扁率f为1 /298. 3,采用高斯正形投影,中央子午线经度111°。

4地面平面控制成果的比较分析

测量重合点成果对比:新建立GPS平面控制点与原GPS点就产生了部分重合点,经比较分析后发现,这两套成果还是存在明显的偏差,这样就应对此进行分析判断,选出合适的、可靠的成果,作为以后工作的基准。两次GPS控制测量重合点成果对比。成果可靠性分析:从平差计算过程和结果分析,2003年的GPS网存在以下问题: ①国家点的选择不理想，②近井点的使用不恰当。

5竖井联系测量

竖井联系测量采用的方法,主要有陀螺定向法、钻孔投点法、联系三角形法和导线定向法。其中,传统的联系三角形法是以前国内地下隧道竖井联系测量中最常用的方法,但由于该法存在设备笨重、工序繁多、工作时间长、劳动强度大和效率低等不足,目前使用较少。由于全站仪的普及应用,文献[ 1 ]提出了一种应用全站仪进行竖井联系测量的新方法,但其计算仍采用传统的方法,因而结果仍然是近似的,而且无法进行精度评定。传统的竖井联系测量是用钢卷尺丈量联系三角形的各边,用经纬仪测量联系三角形的各角,这种方法不仅操作复杂而且效率低,不适应现代工程建设的需要。全站仪测量技术的日趋完善,使得我们可以通过在吊锤线上固定反射片,并采用ATR (自动目标识别)技术来测量联系三角形各边的水平距离和角度,这就是竖井联系测量的新方法。新方法大大减少了联系三角形各边的测距误差,且速度快、适应能力强,从而提高了竖井联系测量的精度。

小结：

(1)巷道变形主要是浅部围岩强烈碎胀引起的,复合顶板条件下,巷道掘进时保持复合顶的完整性有利于巷道顶板管理,减少顶板变形。(2)高强锚网索支护能改善围岩受力状态,在复合顶板完整的情况下能有效控制顶板变形,保证巷道的正常使用。(3)采用UDEC数值模拟和现场实践相结合的方法,合理确定了巷道层位的选择,取得了较好的经济效益和社会效益。(4) 不宜使用标称精度等于或低于±2″和±(2 +2 ×10- 6D)mm /km的全站仪进行竖井联系测量。(5)竖井联系测量时, 井上和井下的网形应当相似。(6)竖井联系测量的数据宜采用平差的方法进行处理,这样做不仅速度快, 准确可靠, 而更有利于隧道横向贯通误差的正确预计。

参考文献：

[1]陈希孺 ,王松桂. 近代回归分析 [M ]. 合肥:安徽教育出版社 1987

[2]张正禄,等.工程测量学 [M].武汉:武汉大学出版社,2005

[3]李青岳,陈永奇.工程测量学 [M].北京:测绘出版社,1995

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