煤矿巷道贯通测量中测绘新技术的应用分析

＊赵毅彪

（晋能控股煤业集团马脊梁矿 山西 037003）

引言

在煤矿作业的过程中，贯通测量是一个非常重要的环节。通常该参数的精确度直接影响巷道的质量，因此对后期的煤矿安全生产产生影响。当前由于科技的不断进步，贯通测量技术得到了前所未有的发展。传统的煤矿测试主要是以光学仪器和钢尺为工具进行测量，此类型作业将大大增加工人的劳动强度，并且精度不高。最近几年，在贯通测量的过程中选用全站仪、GPS等设备，不仅可以大大提高测量的精度，而且降低了工作人员的劳动强度。并且可以为煤矿的后期作业提供有效的安全保障。

测绘技术主要是结合了测量与制图两种技术，其目标取决于测量已有的界限及特点，将电子计算机、光学等多项技术进行较好的结合，准确测量地理环境，并绘制成相应的图，该技术的核心要素主要为空间信息、全球卫星导航等。在实施测量之前，必须要创建完善的地面控制网，以更好地开展后续工作。在开展测量的环节中，其结果非常容易受工程施工要素的影响，造成偏差的发生。可是测量的效果又直接影响着采煤的工作效率及经济效益。如果测量发生较大的偏差，极有可能会威胁到相关的人员。因此，在煤矿开采工作中，将测绘新技术运用到其测量工作之中，为了更好地完成巷道开采工作，明确巷道的开门部位，提高贯通作业的精确度，为贯通工作的开展提供可靠的保障。

1.矿井巷道贯通测量的意义

一方面，对于大型矿井而言，巷道贯通测量不仅可以大大降低矿井的工程成本，而且能够保证工程进度。通常，矿井巷道贯通测量数据精度决定巷道掘进的速度。并且可以帮助大型煤矿提高不同矿井贯通的速度，从而大大降低大型矿井建设的时长。因此，不仅可以保证工程项目的进度也节省企业的开支。另一方面，大型矿井巷道贯通测量能够有效地提升工程的施工安全。在进行作业时，巷道贯通数据精确度将直接决定工程进度是否能够顺利进行。假如巷道贯通测量精确度不高，那么直接导致巷道与巷道连接不精确，更有甚者将会将会出现较大的偏差，这样将可能引发巷道掘进安全事故。由此可以看出，贯通测量工作人员必须保证测量数据的准确性。

2.测绘新技术在煤矿巷道贯通测量中的应用

(1)独立坐标系建立

测绘新技术应用在矿井中必须根据自主的坐标体系才能够使其功能获得充分运用，而坐标体系是不是能够恰当选用是一切测量工作中的根本所在，直接影响到测量结果的准确性及稳定性。矿山以内所设定的测量地面控制纵网的平面坐标，不仅要确保可以得到比例精确的地貌图，而且要可以保证满足放样阶段的要求。如图1所示，假定当中有一个椭圆型的柱面，将其横套于椭球上表面，使其能够与这其中的一个子午线相互交联，使椭圆柱的重心轴线可以通过圆球的中心，并慢慢经过椭圆形的柱面，获得一个平面图型的直角坐标。根据这一系统能够及时改正评测导线的周长，见公式（1）。

图1 高斯-克吕格投影

式中，RS所表示的是长度所处部位的椭球曲率半径；Lm所代表的是测距边超过了地面水平面的高程均值；ym所代表的是与两个端点之间相距的横坐标的均值；D代表的是实际工程所取得测量结果；D0代表的是归化计算到椭球面之上的长度。

从式（1）可知，在对边长进行计算的时候，从高程归化面计算到低程归化面，其长度会持续缩短；而在计算椭球面的距离的时候，在计算到了高斯平面的时候，其长度会增加。如果要想发生转变，就需要对其中的各个参数进行详细计算，实现点坐标的转换控制，取得新的坐标。但是这个过程极其复杂，需要进一步简化处理，简化之后只需要移动中心部位的子午线即可，以满足测量工作的实际需求。

(2)贯通测量质量控制

在该项目的具体进行中，全线贯通测量的质量管理是一个十分关键的阶段，将其分为三个部分，各自为矿井、地底及地面三层面的控制。因为受矿井条件的影响，其标准规定不易完成，矿井煤巷的条件与地面以上存有对应的差别，空气标准也出现很大的不同，矿井导线的设定必须从下边停车场的起止边来开展，顺着煤矿的重要煤巷，运用支导线的方式来持续地扩展，扩展范畴不断扩张，其测角存有的偏差也不断扩张，为了有效遏制扩张，需要定期定距地测量陀螺的定向边。

矿井开采工作中所进行的测量工作极易受到施工要素的影响，造成测量机器在使用的环节中无法获得确切的控制，无法对测量的精确度进行多方面掌握，因此当场必须实现测算及纪录，假如发生了数据信息与限差不相符的情况，则需要进行二次测量及核查，并且在这一过程中需要保持测量设备的平稳，并利用有效的挡风方式，尽可能避免风力因素对测量工作造成影响，并且在开展了测量工作之后，还需要反复进行测量，避免人为因素所造成的影响。

(3)距离测量与误差分析

光电测距之所以会产生误差，其关键是由于气象参数、周期等诸多因素。调制频率之所以产生误差，其主要是因为所用仪器中存在电子设备老化的问题，会对频率的标准值产生影响，进而导致误差的出现。但是这一误差可以借助相应的设备来对其进行检测，纠正距离，以清除误差。气象参数形成误差，是由于工程现场的实际气压及气温脱离了预先所设定的差数数值，彼此之间具有很大的差别，但是在一般情况下，这种误差的形成极易对测量工作的精确性产生影响，在完成非高精密测量的情况下，可以不计入。周期时间存在的误差是十分独特的，无法清除，这就要测量工作中必须尽可能消除仪器所造成的影响，确保数据的准确性。而由于测相设备自身存在的问题及幅相存在的误差，测相工作出现了一定的误差，测相设备可以通过持续预估均值来可以降低影响，而幅相所造成的误差需要借助测量设备功能提升的方式来进行改善。照准误差的产生在很大的程度上是因为人为因素所造成的。仪器配合常数来测定误差可经过多次测定来降低。

3.实验论证分析

为了更好地检测以上测绘新技术在实际应用之中的效果，以某个矿区为例，对研发的技术运用到全线贯通测量的工作之中，并进行模拟、对比，得到真实的结果。通过开展分析发现，本项测量工作的进行必须挑选最好的线路，对西部地区当中的可挑选线路开展模拟，见图2。

图2 实验地区模拟及路线选择

由图2可知，有三条路线可以使用，第一条为2700m，第二条为2900m，第三条为3100m。在工程施工的环节中，因为受图型要素的限定，在贯通测量工作的进行中挑选第一条做为选定线路，从一矿的副井开始，中间先后经过了多个煤巷，以三矿的主井结束。在结束开采工作的时候，西部地区始终采用传统化的设备来进行测量，这已经无法满足当前开采任务的要求，在实现模拟的环节，能够挑选防爆型站仪来替代传统式的钢卷尺及光学经纬仪来进行测量，并运用GPS技术来合理调节地面的检测工作。应用静态数据精准定位法来对GPS操纵网实施精确测量，并尽可能保持15°之上的卫星高度，且维持超过五颗观测通讯卫星总数，观测的时间一定要超过一小时，确保在观测的环节中无线天线机的定位标示偏向为正北方，精准定位的偏差处在5°之内。

在本文进行模拟中，西部矿山有着较高的海拔，结合工程的实际，选择适当的高程作为投影的水平面，并且要将其坐标值转变为高斯平面的坐标值，见式（2）。

式中，ai代表的是i点在矿山中投射水平面坐标体系当中的横坐标；bi代表的是i点在该平面坐标当中的纵坐标；a0和b0代表的是起点以上高斯函数平面图之中的横坐标和纵坐标；ai和bi所代表的是i点在该平面图上的横纵坐标；g代表的是长短的比例系数。

为了使实验结果更加准确，在矿区开采工作中可以借助红外测距仪来实施地面控制，保证两个进井点可以形成较好的联通。在井口部位开展测量工作的时候，经过导线的连接可以形成相应的视点，以此来消除I-I坐标方位存在的角度差对贯通产生的影响。在控制地面高程的时候，必须满足相应要求，详见下表。

表1 四等水准测量规定

满足以上要求之后进行模拟，由于所模拟的贯通工程有着较长的导线，其斜井达到1050m的井筒，为了满足相关的规范要求，需要严格控制贯通点的水平及高程误差，确保其处于0.3m和0.2m之间，则可以获取最佳的贯通点。

基于上述研究，对最佳贯通点在bi上存在的偏差进行预估，对贯通相遇部位进行预估。将对已有技术的预估误差与模拟结果进行比较，详见下表。

表2 实验结果对比

通过上表可以发现，在将测绘新技术应用到了实践之后，其产生的误差与现有技术的结果进行对比分析，结果发现得到了显著的改善，测绘新技术可以进行实践应用，有助于提升贯通测量工作的有效性。

4.结语

对于我国西部而言，通常煤矿所处的环境比较复杂，并且经济水平也相对较低，因此给贯通测量带来一定的不便性，其大大影响了测量的精度、人工成本以及劳动强度等，从而严重影响了矿井的安全生产。对现阶段运用的巷道贯通测量技术进行详细分析，与实际工程相结合，提出全新的测绘技术，并将其运用到实际中，通过实验来进行验证，通过运用测绘新技术可有效降低测量的误差，与现存的技术相对比，新技术可更好地运用于巷道贯通的测量工作之中，以期为新领域的研究及创新提出可靠的参考。