吴桂桥煤矿主副井筒十字中线的恢复与重建

2010-09-07河南省煤田地质局物探测量队朱俊峰焦利伟蒋学正

河南科技 2010年5期

河南省煤田地质局物探测量队朱俊峰焦利伟蒋学正

吴桂桥煤矿主副井筒十字中线的恢复与重建

河南省煤田地质局物探测量队朱俊峰焦利伟蒋学正

井筒十字中线对矿井建设与生产起着极其重要的作用，既是工业广场总平面设计和各种建筑物位置设计的基础，又是矿井改扩建和维修等工程设计和施工测量的依据。井架、天轮、绞车等提升设备的安装与检查都是根据井筒十字中线标定的，然而，在矿山建设过程中，十字中线常遭破坏或受现场建筑物影响不通视，需要恢复和重建。但由于其要求精度高，加之受井筒提升设备影响，恢复重建难度很大。现介绍吴桂桥煤矿主副井十字中线恢复与重建技术过程。

一、概况

吴桂桥煤矿还处于矿建阶段，副井已经安装完毕，主井建立了临时提升系统，承担矿建期间的提升任务。井筒已经建成，根据计划需要进行提升系统改造，然而在井筒建设期间，十字中线点被地面建筑物覆盖，遭到破坏。因此，需要对主副井十字中线恢复与重建。控制资料有5″点PPB及4等GPS控制点A001，A002，A003。建井初期布设的十字线点所剩无几，所保存下来的点只有FE3，FS3，FW1，ZS1，且互不通视。在井底大巷施工前，已经进行井上、井下联系测量和陀螺定向。因此，为保证井上、井下提升系统坐标系统的严格统一，需利用原来起算数据重新测出井筒中心，并依据十字中线设计方位，重新测设十字中线。

二、控制网方案设计

1.控制点布设。由于矿方提供的现有控制资料有限，没法准确确定起算数据的精度，所以只有经过观测后来确定从哪些已知数据起算。根据煤矿工业广场的建筑物布局及周围首级控制点的等级及分布，结合煤矿工业广场今后的发展规划特布设以下10″级边角网。结合工业广场已有的5″点PPB及四等GPS控制点A001，A002，在主、副井附近布设6个10″级控制点B1，B2，B3，B4，B5，B6组成边角网，见图1。

图1 控制点布设

首级控制点采用临时标志，用直径20mm长600mm的螺纹钢筋打入地下，顶面做“十”字标记。

2.控制网观测与平差计算。控制网观测采用2秒级日本产拓扑康GTS-102N进行，观测前所有仪器进行严格的检验校正。角度观测采用一级技术要求，测两个测回，半测回归零差8″，一测回内2C互差13″，同一方向测回间互差9″；距离观测采用全站仪对向观测，每次两个测回，每测回4次读数。

计算前必须对外业记录进行检查，确认无误的情况下在南方平差易2005下进行平差计算。计算完成后要对各项数据进行检核，保证每项数据都符合规范规定。

3.精度分析。利用甲方提供的A001、A002、A003、PPB四个已知点（A001、A002、A003互不通视）对所测平面控制网进行平差计算，结果发现，现有已知点PPB、A003相对精度偏低，不能满足测量平差所需，后分析得出A001和A002相对精度尚可，进而用其两点根据边角后方交会原理解算出新的PPB点坐标，这样就利用原有的A001和A002点坐标及新的PPB坐标对测量平面控制网进行平差计算。平差结果：最大点位误差[A003]=0.003 7（m），最小点位误差[B3]=0.002 0（m），平均点位误差=0.002 6（m），最大点间误差=0.003 6（m），最大边长比例误差=39 399，平面网验后单位权中误差=4.19（s）。平差精度很好，所得成果精度能满足工程所需，以A001、A002、新PPB平面坐标作为起算依据，解算出控制网中其他点平面坐标。

三、井筒十字中线的确定

这样利用原有的A001和A002点坐标及新的PPB坐标对测量平面控制网进行平差，所得成果精度能满足工程所需，但所产生的新坐标系统与原坐标系统有所差别，这就需要将副井、主井现有井筒中心坐标归算到新坐标系统下（在不改变主副井现有十字中心位置及相对关系情况下），进而对主、副井井筒十字线基点进行标定。

1.副井井筒十字中线的确定。在已知首级控制网的基础上，进行放样查找只在副井中线上找到了3个原有的中线点FE3，FS3，FW1。在新系统下采集FE3，FS3，FW1坐标，由坐标反算得知FE3，FS3，FW1之间的距离与原坐标下反算的距离有较大差别。同时按本次系统测得的坐标与原坐标比较也不是一个系统差值，没有规律。用FE3和FW1进行平移旋转(以FW1为基点)，可确定副井井筒中心，FW1到FE3的方位角是120°00′18.08″，新系统下FS3到井筒中心的方位角是30°00′15.37″，而实测点FS3到新确定井筒中心的方位角是30°00′47.20″，两者方位角差31.83″。用FS3以方位角30°00′15.37″，向井筒中心作直线，理论上应该过井筒中心。但实际上与FW1到FE3所交点偏离井筒中心18mm，若以其他两点为基点平移旋转而确定到井筒中心，检查的偏离值更大。这说明，这三个中线点也不同程度的遭到破坏，但副井已安装完毕，不可改变，只有尽可能相对准确地来确定井筒中心坐标。矿方提供平煤八矿在原系统下最新复测FE3、FS3成果(但这两点距离与实际所测两点距离相差5mm)，只有通过这两点进行系统转换，分别以这两点为基点对副井十字线进行平移旋转，比较分析得出以FE3为基点较为准确，这样原十字线在新系统下的坐标方位即可确定，但是分别以实际采集的FE3，FS3，FW1以原设计方位向中心方向作直线理论上应与十字中心相重合，但实际均有偏差，后对其三个误差点取中(三点所构成三角形的重心)，最后确定副井井筒中心坐标为X=3640000.035，Y=508500.001。十字线方位角采用原设计方位角30°、120°。

2.主井井筒十字中线的确定。尽管新老系统存在误差，但是误差不大，而且主井还没安装，矿方认为与主井有关的绞车房基础、提升中心及其他设计装置与主井中心相对位置关系正确即可。工业广场已经设计完毕，不容易变更，矿方要求主井中心仍按原设计坐标X=3 640 060.981，Y=508 454.378。十字线方位角采用原设计方位角30°、120°。这样主、副井十字中线就已确定。

3.十字中线点设计与放样。结合现场情况及设计提升方位，根据确定的新主副井井筒十字中线，利用AutoCAD软件在图上绘制十字中线桩点位置坐标，并用全站仪放设到现场。

四、井筒十字中线桩检测

测设的这些十字线点是否能满足要求(十字线垂直度不大于± 10″)，需根据现场情况建立边角网，联测分析后确定。

1.外业观测。水平角观测前，对棱镜对点器、全站仪对点器及全站仪有关项目进行检验。水平角观测限差及技术要求按《煤矿测量规程》执行，边长采用对向观测，各2个测回，每次读数4次，气象数据按规定读记，垂直角测回数2个。

2.刻点与改线。恢复十字线是一项繁琐、复杂的精密测量工作，需要解算、纠偏，重新刻点，很难一次使十字中线垂直度达到要求。在此次恢复工作中，采取的方法是:对放样的十字中线桩按5″级边角网进行联测，平差计算，平差后将各点坐标展绘到AutoCAD十字中线桩设计图上，对偏差较大的点重新刻点测量，直到满足要求。

五、成果平差计算及精度分析

最终观测数据通过检查及内业处理，在确认无误的情况下，然后利用南方平差易2005进行平差计算。平差结果显示各点的点位中误差最大为1.7mm，平均点位误差为1.4mm，最大点间误差为2.2mm，单位权中误差为2.00″，此几项误差远远小于规范要求，说明外业观测精度是较高的，同时也进一步说明把A001，A002作为已知数据是正确的。各点点位误差见表1。