基于矿山井下工程超深越界检测、贯通测量的探析

欧泽华

（湖南省有色地质勘查局二一四队 湖南株洲 412007）

基于矿山井下工程超深越界检测、贯通测量的探析

欧泽华

（湖南省有色地质勘查局二一四队 湖南株洲 412007）

为了保证矿山井下工程超深越界检测、贯通测量在允许精度内施测，以及对已施测的测量成果资料进行相应的精度计算。为提高坑道测量的精度，简单介绍了矿山井下工程超深越界检测、贯通测量的实践工作、量测方法、数据处理和误差分析而对矿山井下工程地表、坑道控制测量方案进行设计。理论联系实践，由此获得了一些有实用价值的实践经验，为今后类似测量工作提供参考依据。

矿山超深越界检测；坑道贯通；设计；精度估算

1 前言

为进一步加强矿山生产的动态监督管理，规范和统一矿山生产动态管理的要求，为国土资源部门适时、准确掌握矿山开采顺序、范围、深度，生产、开采变化情况及变化原因，促进矿山资源的有效保护和合理利用，依法处理超深越界的采矿行为，并为矿山生产建设提供技术咨询、依据，指导矿山科学开采。

对矿山井下工程的测量，特别是对有些需要贯通的矿山井下工程，地表、坑道控制测量精度的高低直接影响到矿山检查测量和坑道贯通测量的误差。为保证坑道控制测量在允许精度内施测，我们首先要对矿山地表、坑道控制测量进行设计，为保证控制测量精度还要采取相应的测量方案，对已施测的测量成果进行相应的精度估算。本人结合工作中的一些实践经验，就以下几方面进行探析。

2 地表控制测量

矿山井下工程地表控制测量目前主要采用静态GPS测量方法。由于各个矿山分布较为分散，且距离国家控制点又较远，为满足矿山井下工程超深越界检测和坑道贯通的要求及精度，GPS控制网一般按E级GPS控制网精度施测。GPS控制点沿矿山井下工程的连线方向布设，矿山的各个井口（包括辅助井口），均布设两个以上且相互通视的控制点。各测区应采用国家统一的坐标系统、高程系统或与测绘主管部门的要求标准一致。

2.1 选点布网

根据实际情况、精度要求、接收机类型和数量以及测区已有的测量资料进行综合设计。E级GPS网在四等三角控制网下或国家D级（含D级）以上等级GPS控制（网）点下布设，本着经济的原则，应充分利用GPS测量的优点，GPS控制点应选在土质坚实、稳固可靠、视野开阔、交通方便的位置，以便于长期保存和以后有利于其他测量手段的扩展和联测。GPS网设计边长过长或网形不规则、起算控制点距离矿区较远，可在合适位置布设传导点，GPS网主要采用边连接形式，选点埋石必须按规范规定的工序要求进行[4]。

2.2 GPS网观测

在外业观测过程中，同时使用4台以上双频双星GPS接收机静态采集数据，每个观测时段应＞90min，以保证尽可能长的时段长度，提高采集数据的质量，为后面的数据检核、平差处理打好基础。观测完成后经检查，符合规范要求，记录和资料完整无误后，方可迁站。地表GPS控制网测量应采用双频双星GPS接收机，静态定位精度平面（±2.5mm+1ppm）、高程（±5mm+1ppm）。

2.3 数据处理

根据规范的规定，外业观测完成后应及时将数据输入计算机，进行外业数据的检核。GPS控制网的各项测量中误差，应满足相应等级控制网的基线精度要求。当观测数据不能满足检核要求时，应对成果进行全面的分析，并舍弃不合格基线，但应保证舍弃基线后，所构成异步环的边数符合规范要求，否则，应重测该基线或有关的同步环图形[1]。

2.4 平差计算

GPS控制网应在WGS-84坐标系下进行三维无约束平差，并提供各观测点WGS-84坐标系统中的二维或三维坐标、各基线向量三个坐标差观测值的改正数、基线长度、基线方位及相关信息等。GPS控制网以国家D级（含D级）以上等级控制点为起算点进行三维约束平差，E级GPS控制网约束点间的相对中误差不超过相关规范要求。解算模式采用单基线解算模式，解算成果采用双差固定解。

2.5 GPS拟合高程测量

GPS拟合高程测量，一般仅适用于平原或丘陵地区的五等及以下等级高程测量，GPS拟合高程测量应与GPS平面控制测量一起进行施测。在针对于矿山检查测量的矿山一般都是小面积区域，由于目前GPS技术的快速发展，GPS高程测量的技术精度可以达到或超过等外水准（五等水准），所以GPS高程测量的精度可以满足矿山（检查）测量工作的精度要求[4]。

GPS控制网（点）应与四等或四等以上的水准点联测，求得较为准确的大地高与正常高的平均高程异常，来提高GPS高程拟合精度。拟合高程平差计算采用三个已知点（水准点）与待定点进行拟合计算，将GPS大地高转化为GPS正常高。对GPS点的拟合高程成果，应进行检验，检测点数不少于全部点数的10%且不少于三个点，高差检验可采用相应等级的水准测量方法或电磁波测距三角高程测量方法进行。

2.6 GPS控制网平差成果的外业检查

根据GPS软件平差处理后的测量成果，对矿山GPS控制网点的边长和高差，应采用精度较高的全站仪实地进行检核，各项误差均须符合规范要求，方可进行下一步的工作。

3 坑道控制测量

3.1 坑道平面控制测量

在承担国土部门矿山井下工程超深越界检测或矿山井下工程贯通测量工作时，首先要根据矿山采掘坑道的掘进长度、深度来设计测量精度要求，对坑道导线进行设计，估算预期的误差、确定坑道导线施测的等级，以保证测量工作的正确性，便于更为合理、经济地选择测量设备及方案。坑道平面控制网宜采用导线形式，并以坑道井口控制点为起始点沿坑道中线布设成附和导线、闭合导线、支导线等。一般按二级导线施测就可满足矿山井下工程（检查）测量精度要求，矿山井下工程贯通测量则需要满足一级导线的精度。

坑道控制测量在导线未闭合或附和前都是支导线。坑道支导线的终点是支导线精度的最弱点，坑道横向贯通误差是由导线测角误差及导线边长误差所引起，而坑道横向贯通误差主要影响坑道导线的闭合精度。布设导线点应加大导线边长，减少导线点数。为限制测角误差的传递，当导线前进一定距离后应使用高精度陀螺经纬仪定向以检验方位角误差。坑道导线控制点应设在顶板或底板较为牢固的基岩上，用快干水泥固定小号不锈钢钉作为测量标志。坑道导线测量应采用测角精度2″以上，测距精度在（±2mm+2ppm）以上的全站仪测量。

3.2 坑道导线点布设施测

根据矿山提供的已知坑道测量成果及坑道概略平面图，合理的选定导线点位置，根据设计位置结合实地的情况布设导线点。布设导线点时须充分考虑坑道施工时对测量环境的影响。

3.3 坑道高程控制测量

矿山井下工程坑道高程控制测量。一般采用水准测量方法或导线测量方法，坑道井口的水准点（GPS点）相关水准点（含竖井和平巷井口）和必要的坑外水准点（GPS点），应组成闭合或往返水准路线。高程测量线路一般与坑道导线测量的线路重合，在坑道贯通之前，高程测量线路均是支导线，因此需要往返观测及多次观测进行校核。矿山井下工程的高程控制测量精度直接影响的是高程闭合中误差，应选取方便施测、经济合理，又能保证高程传递精度的测量方法，选点、观测等工作应严格按相应的技术要求进行施测[3]。

3.4 坑道控制测量精度的估算

为保证坑道平面控制测量的质量精度，在测量工作施测前应进行测量误差的估算，因坑道通视条件的限制及施工等多方面的原因而未能按设计路线进行施测，则要根据已施测的成果对该导线进行精度估算。坑道直伸导线的边长误差只对坑道的纵向贯通误差产生影响，对直伸型坑道，量边误差对横向坐标误差的影响完全可忽略不计。当坑道长度测量大于4km，且坑道内具有长边通视条件时，为了减少导线测角误差对贯通误差的影响，应采用基本导线基础上在坑道内用长边组成主要导线的方法进行施测。

4 结语

以上探析的地表、坑道控制测量设计适应于坑道开采长度为8km以内的检查测量、坑道贯通控制测量的专门技术设计，但为保证测量方案的精度要求，坑道导线测量过程中应采用陀螺经纬仪检核方位角，检测测角中的粗差及控制测角误差的累积；测站应采用三联脚架法，坑道导线的边长较短，在进行角度观测时，应尽可能减小仪器对中和目标对中误差的影响，在矿山的重要贯通工程中，还要对导线边长加入归化到投影水准面和投影到高斯—克吕格投影面的改正，凡是构成闭合图形的导线网（环），都必须进行平差。

坑道导线实测到一定长段时要及时对导线进行检测、复测及精度估算，对因其它原因而改变设计路线方案时要对精度进行估算。坑道导线在坑道条件允许下尽可能布设成似等边直伸型导线，在测量环境允许范围内尽可能的选长边，要严格进行边长的投影计算。对主要坑道里分支的采矿坑道又附和到主巷道的坑道，要考虑到分支坑道导线附合后的坐标闭合差和高程闭合差影响，并进行闭合误差平差处理，以提高整体测量成果的精度。

矿山井下工程超深越界检测是一项政策性很强的技术工作，所提交的测量成果具有法律效力，国土行政部门会依据委托检测单位所提交的测量成果，对非法进行超越采矿权范围和限采标高的矿山企业进行处罚，因此承担检查测量任务的的技术人员必须严格按照国家相关规范要求施测，优化设计以保证提交测量成果的公正及准确。

[1]徐绍铨，等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，1998.

[2]孔祥元，等.控制测量学（上、下）[M].武汉：武汉大学出版社，1996.

[3]张正禄，等.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005.

[4]《工程测量规范》（GB/50026-2007）[S].北京：中国建筑出版社，2007.

F426.1

A

1004-7344（2016）20-0174-02

2016-6-24

欧泽华，男，助理工程师，本科，主要从事测绘地理信息方面工作。