立井高程导入方法的探讨

摘要：该文对矿山生产建设中常用的立井高程导入方法进行了介绍，并根据日常工作经验对作为高程导入难点的大井深立井高程导入方法进行创新，以成庄矿4#风井高程导入为例，对全站仪立井导入高程方法进行了阐述。

关键词：矿山测量；高程导入；全站仪立井导入高程

中图分类号：TD1文献标识码： A

1概述

高程联系测量的任务，就是把地面的高程系统，经过平硐、斜井或立井传递到井下高程测量的起始点上。所以称之为导入高程。

导入高程的方法随开拓的方法不同而分为：

⑴通过平硐导入高程；

⑵通过斜井导入高程；

⑶通过立井导入高程。

通过平硐导入高程，可以用水准测量来完成，通过斜井导入高程，可以用一般三角高程测量来完成。其测量方法和精度与井下基本控制测量相同。

通过立井导入高程，是采用一些专门的方法来完成。本文主要针对立井导入高程进行详细介绍。

2立井导入高程简介

设在地面井口附近一点A，其高程为已知，一般称A点为近井水准基点，如图1所示。在井底车场中设一点B，其高程待求。在地面与井下安置水准仪，并在A、B两点所立的水准尺上读取读数a及b。

如果已知地面和井下两水准仪视线之间的距离l，则A、B两点的高差h可按式①求出：

h=l-a+b=l+(b-a)①

有了h， B点在统一坐标系统中的高程Hb可按式②求出：

图1通过立井导入高程

Hb=Ha-h ②

因此，通过立井导入高程的实质，就是如何求得l的长度，所以通常把它叫做井深测量。

3常规立井高程导入的方法

3.1钢尺导入高程

我国目前使用的长钢尺有100m和500m两种。用长钢尺导入高程的设备及安装如图2所示。钢尺通过井盖放入井下，到达井底后，挂上一个垂球，以拉直钢尺，使之处于自由悬挂状态。垂球不易太重，一般以10kg为宜。下放钢尺的同时，在地面及井下安平水准仪，分别在A、B两点所立水准尺上读取读数a与b，然后将水准仪照准钢尺。当钢尺挂好后，井上、下

图2 用长钢尺导入高程

同时读取读数m和n。然后再在A、B水准尺上读数，以检查仪器高度是否发生变动。还应用点温度计测定井上、下的温度t1、t2。根据上述测量数据，A、B两点之高差h可按式③求出：

h=(m-n)+(b-a)+∑△l③

式中，∑△l为钢尺的总改正数，它包括尺长、温度、拉力和钢尺自重等四项改正数，即

∑△l=△lk+△lt+△lp+△lc ④

钢尺导入高程均需独立进行2次，也就是说在第一次进行完毕后，改变其井上下水准仪的高度并移动钢尺，用同样的方法在做一次。加入各种改正数后，前后两次之差，按《煤矿测量规程》规定不得超过l/8000（l为井上、下水准仪视线间的钢尺长度）。

3.2钢丝法导入高程

对于较深井筒常采用钢丝法导入高程。用钢丝导入高程时，因为钢丝本身不像钢尺一样有刻度，所以不能直接量出长度l，须在钢丝上用特制的标线夹，在井上、下水准仪视线水平做出标记m和n（见图3），然后将钢丝提升到地面，用光电测距仪、钢尺或井口附近设置专门的比长台来丈量两标记之间的距离。

图3 用长钢丝导入高程

1——比长台；2——检验过的钢尺；3——钢丝；4——手摇绞车；

5、6——小滑轮；7——导向滑轮；8——标线夹

采用光电测距仪或钢尺在地面测量时，可在平坦地面上将钢丝拉直，并施加与导入高程时给钢丝所加的相同的拉力，依据钢丝上的标记m和n，在实地上打木桩用小钉做出标志，然后用光电测距仪或钢尺丈量两标志m和n之间的距离。当在井口附近设置量长台时，在量长台上设置一根比长过的钢尺，随着钢丝的提升，分段丈量两标志m和n之间的距离。

由于长钢丝导入高程的设备和安装与立井定向时所需的部分投点设备及安装相同，因此，目前不少矿井在进行定向以后，随即作导入高程，这样可节省不少时间，长钢丝导入高程同样应独立进行2次,2次测量差值的容许值和钢尺导入高程相同。

4大井深立井高程导入的方法

成庄矿4#风井进风、回风立井井深均超过500m，在进行联系测量时，采用常规方法进行难度较大，在技术人员反复论证基础上，决定利用全站仪的光电测距技术进行尝试，具体方法阐述如下：

该方法主要是利用光电测距原理加装特种固定托架将全站仪进行倒置后应用于测量竖直面内的距离，打破常规全站仪只能测量水平面内两点间的距离。解决了原常规方法导入高程的繁琐过程，简化了井筒导入高程的程序，提高了工作效率和操作人员的安全系数。

4.1全站仪立井导入高程装置简介

4.1.1全站仪立井导入高程装置主要包括水准仪井上下联系高程测量装置、全站仪光电测距测定井深装置两部分。

4.1.2全站仪光电测距测定井深装置主要包括井口托盘操作平台、仪器托架及全站仪。

4.1.3水准仪井上下联系高程测量装置要求采用DS3以上精度的水准仪和配套的水准尺；测定井深装置采用测距范围标程为2km以上的2"级以上精度且带激光束的光电测距全站仪。

4.1.4井上下联系测量时，将导入高程装置安装在井口搭好的平台上，并将全站仪垂直安置在固定装置上，同时将全站仪棱镜摆设在井下固定点上，进行测距工作。

其示意如图4所示。

图4全站仪立井导入高程

4.2具体操作方法

4.2.1将导入高程装置架设在井口搭好的平台上，并将全站仪固定在导入高程装置上；将仪器棱镜安装在井下相应位置，同时启动全站仪进行距离测量。此时可精确测量出A-B的距离。

4.2.2在井口附近的近井点与导入高程装置中间架设水准仪，将地面高程导至全站仪竖轴中心。

4.2.3在井下架设水准仪将棱镜上的高程联测到井下测量控制点上。

5结论

成庄矿4#风井进风、回风立井贯通后，测量人员及时进行了导线联测和现场偏差测定，结果见表1。

经贯通联测后回风井实际水平偏差0.172m，垂直偏差0.110m；进风井实际水平偏差为0.125m，垂直偏差为0.151m。贯通偏差完全满足生产需要，

表1 导线联测和现场偏差评定表

符合设计要求，证明全站仪立井导入高程方法切实可行。

总之，高程导入在矿山生产建设中是一项极其重要的基础性测量工作，其精度必须满足生产的实际需要。常规的高程导入方法虽然能够解决一般的高程导入问题，但随着安全生产形势的发展，高程导入的精度必然会越来越高。在今后的工作中一定不断总结经验，进行创新，以满足矿井高程导入的精度和效率。

参考文献：胡海峰，姬婧，李璐.煤矿测量［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2007.

作者简介：

王云岗（1973-），男，山西晋城人，测绘工程师，1994年毕业于山西太原冶金工业学校炼铁专业，2007年函授本科长安大学工程管理专业，现任晋城市矿山监测调查测量队测量工程师，主要从事矿山测量工作。