井上下控制测量方法与精度研究

摘 要：由于目前铁矿建设地形地貌复杂、井下贯通导线距离长、精度要求高，同时受地面及井下各种条件制约，如坡度大、测量边较短、风大影响对点精度、井下施工及运输机车等，施测时占用巷道时间长，不仅影响生产，也增加了测量人员的工作量及难度，其施测精度也直接决定矿井大型贯通能否顺利、准确贯通。为解决该项技术难题，确保矿井大型贯通的顺利、准确完成，需要采用高精确度的测量方法，才有助于取得相当的经济效益和社会效益。

关键词：井上下；控制测量；方法与精度；研究

引言

随着我国矿产资源的开发以及矿井建设的发展，矿井开采地形、地貌及井下的地质条件越来越复杂，井下巷道贯通距离越来越长，施工速度越来越快，给予测量的时间没有增加，而工程本身需要的贯通精度越来越高。在这种生产与技术要求的矛盾下，改变传统的测量方法，切实提高关于复杂地形地貌条件下井上下联系精确测量的实用技术，确保大型贯通的精度。

一、井上下精确测量实用技术工艺原理

复杂地形地貌条件下地面控制测量采用GPS网观测技术，代替了传统的导线网控制测量技术

1、传统导线控制网

一般情况下导线网是目前工测控制网较常用的一种布设形式，它包括单一导线和具有一个或多个结点的导线网。也就是说，在测区内布设好测量点，构成一定的几何图形，观测几何图中的角度（或方向）和边长。但导线网的缺点主要是：导线网中的多余观测数较同样规模的三角网要少，有时不易发现观测值中的粗差，垂线偏差对高程的影响在山区和大山区是很大的，因此，在这些地区测量时，视线的长度受到限制。因而可靠性不高。又因观测工作是在野外复杂条件下进行的，由于观测人员和仪器的局限性以及外界因素的影响，误差主要为：一是观测过程中引起的人差；二是外界条件（大气的温度、湿度、密度、太阳照射方位及地形、地物等因素）引起的误差；三是仪器（仪器本身和操作过程中）误差。用严密的计算方法将控制点的空间位置计算出来。计算步骤包括归算（将地面观测结果归算至椭球面上）；投影（将椭球面上的归算结果投影到高斯平面上）；平差（在高斯平面上按最小二乘法进行严密平差）。这种导线网控制测量在复杂地形地貌条件下，因各种条件的制约，不但消耗大量的劳力、物力和工期，而且测量精度会大大降低，增加了井下准确贯通的难度。

二、井上下控制测量的两种方法

1、采用GPS控制网测量方法

GPS是一种定时和测距的空间交会定点的测量系统，它是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离（或距离差）的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬间坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标（x，y，z）oGPS可同时精确测定测站点的三维坐标（平面+大地高），目前通过局部大地水准面精化，GPS水准可满足四等水准测量的精度。以GPS网布设非常灵活。其主要特点是定位精度高、观测时间短、测站间无须通视、操作简便、全天候作业。

2、井下巷道控制导线采用等高四架法结合陀螺定向边测量工艺

等高四架法施测井下贯通导线时，作业人员一般应配备8人，观测1人，记录1人，后视1人，前视1人，对点3人，送脚架1人。如图1所示：

若B点为井下贯通导线的平面起算点及高程起算点，B点至A点的方位为起算方位，则第一站时在B点安置全站仪，在A，C两点安置棱镜，A，B，C点均对中整平后，即可开始观测，同时对点人员用第四个脚架、基座在D点对中整平。B点观测结束后，全站仪从B点基座拔出后快速、安全的移至C点基座上，后视作业人员将A点棱镜移至B点基座上，前视作业人员将C点棱镜移至D点基座上，B，C，D点均精确整平后即开始第二站的观测。同时送脚架人员迅速将A点脚架和基座送给对点人员，以供对点人员在A点对中整平。如此循环，直至该段支导线施测完毕。等高是指所采用的全站仪与前、后视棱镜，在同一个已经对中整平的固定基座上安置时，它们的中心高度是一致的。等高的目的就是为了施测三角高程过程中，每一站只量取仪器高（仅起、始站需量取棱镜高），第一站所量取B点仪器高即为第二站的后视棱镜高，第二站C点的仪器高即为第一站的前视棱镜高，依此类推。

三、井上下控制测量精度提高的对策及原则

1、选择科学、合理、有效的测量方案

选择科学、合理、有效的测量方案是提高大型贯通精度的前提。在工程施工施测前应根据具体情况和要求，制定贯通测量方案和测量方法，并进行井巷贯通点的误差预计，选用“技术上可行，精度上允许，经济上合理”的测量方案和施测方法，做到对贯通工程心中有数，从而正确指导贯通测量工作的实施。在实际工作中根据贯通工程的要求确定合理的测量方案和方法，以使贯通测量达到的精度与采矿工程的要求相适应，过高或过低的精度要求都是不适宜的。在满足贯通工程所需精度的前提下应尽量采用已有的测量成果，以减少不必要的工作量，节省人力物力。要想提高大型贯通工程的贯通精度，就要求掌握各个测量环节对贯通精度的影响程度，选择合理的测量方案。第一，测量方案和各个环节的测量方法应保证巷道贯通所要求的精度；第二，所有测量工序和计算工作应有相应的检核条件。

2、提高地面近井控制测量成果的可靠性

这是提高大型贯通工程贯通精度的基础。凡埋石符合要求的二等至四等三角点或同等级导线点，均可作为近井点，也可在矿区三等、四等各类控制网的基础上采用插网、插点或敷设经纬仪导线方法测设；井口高程基点的高程测量应按四等水准测量的精度要求测设。为了保证测量成果的可靠性，要对起算资料的可靠性按规程进行检测。

2.1要充分考虑矿区大面积采空区对起算点的影响，事先要查阅起算点（包括后视点）所在井田的井上下对照图，了解采空时间与建网时间的关系以及周边小煤窑开采，对起算点是否有影响。外业观测时要按照规范要求，进行固定角测量。

2.2导线应布设成闭合或附合导线，使之有必要的检核条件。

2.3导线最好布设成近似等边直伸形，测线避开各种障碍物一定距离，而且还要考虑高压输电线辐射磁场对测距的影响。严格把握井上下联系测量和井下控制测量的各个环节是提高大型贯通工程贯通精度的键。联系测量的目的是为了测定井下导线起始点的平面坐标、起始边的方位角和井下高程基点的高程。井下导线起始边（亦称定向边）方位角误差对贯通偏差的影响与井下导线的长度成正比。因此，提高井下定向边的定向精度是提高贯通精度的主要环节之一。

结束语

铁铜矿测量中地面控制网的布设是贯通工程测量的重要工作，要优化选择测量方案，采用先进技术和仪器，严密组织，科学管理，杜绝粗差，减少误差的影响，编制贯通测量方案，进行误差预计，做到对贯通工程心中有数，从而正确指导贯通测量工作的实施。

参考文献

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