中阳县高家庄煤矿贯通测量及精度分析

胡 天 文

(山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中 030620)

1 工程概况

山西省中阳县荣欣焦化有限公司高家庄一矿主井与二矿主井拟贯通，井下贯通距离约3 000 m，一矿主井深476 m。通过主井一井定向测量，将地面近井点坐标、方位和高程传递到井下，以保证一矿主井与二矿主井顺利贯通。

2 近井点的测量

2.1 GPS近井点选点与埋石

2.1.1点位的基本要求

近井点选在通视良好、交通方便、地基稳定且能长期保存的地方。视线要避开障碍物的高度角不宜超过15°。选在周围环境比较空旷的地方，地势比较高的地方；不能架在高压输变电设备附近、无线电通讯设备收发天线旁边、树荫下以及水边，这些都对GPS信号的接收以及无线电信号的发射产生不同程度的影响；交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测。

2.1.2埋石规格

近井点按四等标石制作，制点标志采用直径14 mm～20 mm，长度为60 cm铜棒制作，标石采用混凝土灌制，规格顶为40×40，底为60×60，高为80 cm。楼顶上近井点采用直径14 mm～20 mm，长度为18 cm铜棒捣入。

2.1.3布网原则

近井点GPS网采用三角形网，尽量与原有的控制网点重合，设在视野开阔和容易到达的地方，相互之间尽量要通视，为满足煤矿建设发展需要，布设了近井点6个，采用J001～J006顺序编号，这些点位均位于主副井周围，地面稳定、能够长期保存的地点。

2.2 GPS近井点施测

2.2.1测区原有控制点情况

测区附近有国家二等三角点“高圪梁”、三等三角点“武家庄”、四等三角点“贺家社”，实地检查标石保存完好，可以作为此次测量的起算数据。在实测过程中，对各已知点上设站，采用单点解算各个点坐标，以确定已知资料的可靠性。

2.2.2人员与仪器配置

为保证质量、能按时完成测量任务，配有测量人员4名，4台南方测绘灵锐S86接收机。该仪器静态相对定位精度为±(5 mm+2 ppm)；采集的数据为L1载波相位；仪器经北京航天计量测试技术研究所检定，静态测量精度、重复测量精度全部达到仪器标称精度的指标要求，性能良好。

2.2.3外业数据采集

GPS网采用边连式布网，基线观测时间平均为1 h，观测期间，一直处于正常工作的健康卫星数25颗：最多时能达到10颗，最少为6颗卫星的信号。精度因子PDOP在各个时段中都很好，均大于6 ppm。

2.2.4GPS数据的处理及精度

观测数据采用南方公司的随机软件《南方GPS数据处理软件4.0》在计算机上进行处理。GPS起算点以二等三角点“高圪梁”、三等三角点“武家庄”、四等三角点“贺家社”起算。

1)本次测量控制网共组成同步闭合环10个。全部采用双差固定解进行解算。解算时卫星高度截止角设为20°～30°，采样间隔为15 s～30 s，方差比设定为3。

2)对经解算合格的基线组成网，先在WGS-84坐标系下进行三维自由网平差，然后进行二维约束平差。三维自由网平差后单位权中误差为8.501 8 mm，最弱边相对中误差1∶683 52。二维约束平差后最大点位中误差为1.628 3 mm，限差小于20 mm；最大高程中误差：Mh=12.337 1 mm，限差小于40 mm。

相邻点间平均距离：4 701.38 m,限差大于3 km。内符合精度中误差±46.341 2 mm,限差小于±50 mm。

最弱边相对中误差：Ms/s=1∶780 964，限差大于1∶200 00。能够达到“规范”的要求。

2.2.5近井点三角高程的测量

高程系统采用1956年黄海高程基准，本次工作以“武家庄”三等三角点的高程值作为起算的数据，对其他各近井点进行三角高程测量，测量均按工程测量规范进行，各项限差都符合规范要求。

3 井下测量

3.1 测量方法

陀螺定向测量仪器常数在GPS近井点“J001～J002”边上测定，J001点设站，后视J002，观测方法采用5逆转点法。井下选择“轨2-轨1”作为定向边。测量仪器常数下井前三测回、升井后三测回，井下定向二测回。

地面和井下连接测量采用7″级导线的方式同时进行，井下测量采用7″级复测支导线的方式进行，高程导入采用全站仪直接测量井筒垂直距离的方法。

地面连接测量时，进行了检查角测量，实测角值与已知角值互差为7″，满足《煤矿测量规程》的要求。

3.2 仪器设备及人员分工

陀螺定向测量仪器选用WILD GAK1(41040)+T2(30554)陀螺经纬仪。地面、井下连接测量和井下导线测量及高程导入均采用托普康GTS335W索佳SET全站仪及配套的三角架和棱镜。

陀螺定向测量三人进行，一人观测、一人记录、一人后视。地面和井下连接导线测量同时进行，地面、井下各四个人，一人观测、一人记录、一人前视、一人后视。井下导线测量四人进行，一人观测、一人记录、一人前视、一人后视。

3.3 技术要求

1)本次定向测量各项技术要求严格执行《煤矿测量规程》。陀螺定向测量各项限差要求见表1。

表1 陀螺仪定向测量限差

2)导线测量各项限差要求见表2。

表2 7″ 导线测量限差表

3)垂直角测量限差要求：垂直角测回间互差不大于15″；指标差互差不大于15″。

3.4 精度分析

高程导入测量独立施测6次，取平均值作为最终值，测量中误差为5 mm。

通过以上测量精度分析，本次定向测量各项技术指标满足《煤矿测量规程》的要求，定向成果可作为井下起算成果使用。

3.5 为保证精度采取的技术措施

1)陀螺定向仪器常数测定，观测时间选在气流稳定的时间段内进行。

2)仪器常数测定时，给仪器打遮阳伞，保证水准气泡稳定。

3)井下测量测站及前后视对中整平时采取挡风措施。

4)高程导入时，采取安全措施保证观测者的安全。将全站仪安置在三角架上，沿已下放稳定的钢丝绳进行观测，以保证铅垂方向。

4 提交的成果资料

1)山西中阳荣欣焦化有限公司高家庄煤矿陀螺定向成果资料；

2)山西中阳荣欣焦化有限公司高家庄煤矿矿井联系测量成果资料；

3)山西中阳荣欣焦化有限公司高家庄煤矿矿井导线联系测量示意图(Word文档)；

4)山西中阳荣欣焦化有限公司高家庄煤矿矿井导线联系测量示意图(CAD版)。

5 存在的问题与建议

1)地面连接测量时，测点a位置选择不合适，几乎和近井点J001,J002在一条线上，影响观测精度。

2)虽然在轨2-轨1边上进行了陀螺定向，但是轨2点线绳从铁环穿过，点位不规范，不适合作永久点使用。延伸导线时可将导线边轨1-轨4作为起始边使用。井下导线点做点不规范，建议将井下导线点重新布设，重新进行导线测量，以保证点位、数据一致，确保成果的精度和可靠性。

3)利用起算数据延伸导线时，必须进行检查角测量，确认满足规程要求时，方可进行下一步测量。

6 结语

本次测量地面采用GPS布网，地下采用加测陀螺边定向，根据工程的限差要求，运用了合理先进的测量方法和测量手段，并在施测中严格执行了测量规程，保证此次贯通能够顺利实现。