胡 天 文

(山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西 晉中 030620)

1 工程概況

山西省中陽縣榮欣焦化有限公司高家莊一礦主井與二礦主井?dāng)M貫通，井下貫通距離約3 000 m，一礦主井深476 m。通過主井一井定向測(cè)量，將地面近井點(diǎn)坐標(biāo)、方位和高程傳遞到井下，以保證一礦主井與二礦主井順利貫通。

2 近井點(diǎn)的測(cè)量

2.1 GPS近井點(diǎn)選點(diǎn)與埋石

2.1.1點(diǎn)位的基本要求

近井點(diǎn)選在通視良好、交通方便、地基穩(wěn)定且能長(zhǎng)期保存的地方。視線要避開障礙物的高度角不宜超過15°。選在周圍環(huán)境比較空曠的地方，地勢(shì)比較高的地方；不能架在高壓輸變電設(shè)備附近、無線電通訊設(shè)備收發(fā)天線旁邊、樹蔭下以及水邊，這些都對(duì)GPS信號(hào)的接收以及無線電信號(hào)的發(fā)射產(chǎn)生不同程度的影響；交通方便，并有利于其他測(cè)量手段擴(kuò)展和聯(lián)測(cè)。

2.1.2埋石規(guī)格

近井點(diǎn)按四等標(biāo)石制作，制點(diǎn)標(biāo)志采用直徑14 mm～20 mm，長(zhǎng)度為60 cm銅棒制作，標(biāo)石采用混凝土灌制，規(guī)格頂為40×40，底為60×60，高為80 cm。樓頂上近井點(diǎn)采用直徑14 mm～20 mm，長(zhǎng)度為18 cm銅棒搗入。

2.1.3布網(wǎng)原則

近井點(diǎn)GPS網(wǎng)采用三角形網(wǎng)，盡量與原有的控制網(wǎng)點(diǎn)重合，設(shè)在視野開闊和容易到達(dá)的地方，相互之間盡量要通視，為滿足煤礦建設(shè)發(fā)展需要，布設(shè)了近井點(diǎn)6個(gè)，采用J001～J006順序編號(hào)，這些點(diǎn)位均位于主副井周圍，地面穩(wěn)定、能夠長(zhǎng)期保存的地點(diǎn)。

2.2 GPS近井點(diǎn)施測(cè)

2.2.1測(cè)區(qū)原有控制點(diǎn)情況

測(cè)區(qū)附近有國家二等三角點(diǎn)“高圪梁”、三等三角點(diǎn)“武家莊”、四等三角點(diǎn)“賀家社”，實(shí)地檢查標(biāo)石保存完好，可以作為此次測(cè)量的起算數(shù)據(jù)。在實(shí)測(cè)過程中，對(duì)各已知點(diǎn)上設(shè)站，采用單點(diǎn)解算各個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，以確定已知資料的可靠性。

2.2.2人員與儀器配置

為保證質(zhì)量、能按時(shí)完成測(cè)量任務(wù)，配有測(cè)量人員4名，4臺(tái)南方測(cè)繪靈銳S86接收機(jī)。該儀器靜態(tài)相對(duì)定位精度為±(5 mm+2 ppm)；采集的數(shù)據(jù)為L(zhǎng)1載波相位；儀器經(jīng)北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所檢定，靜態(tài)測(cè)量精度、重復(fù)測(cè)量精度全部達(dá)到儀器標(biāo)稱精度的指標(biāo)要求，性能良好。

2.2.3外業(yè)數(shù)據(jù)采集

GPS網(wǎng)采用邊連式布網(wǎng)，基線觀測(cè)時(shí)間平均為1 h，觀測(cè)期間，一直處于正常工作的健康衛(wèi)星數(shù)25顆：最多時(shí)能達(dá)到10顆，最少為6顆衛(wèi)星的信號(hào)。精度因子PDOP在各個(gè)時(shí)段中都很好，均大于6 ppm。

2.2.4GPS數(shù)據(jù)的處理及精度

觀測(cè)數(shù)據(jù)采用南方公司的隨機(jī)軟件《南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件4.0》在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理。GPS起算點(diǎn)以二等三角點(diǎn)“高圪梁”、三等三角點(diǎn)“武家莊”、四等三角點(diǎn)“賀家社”起算。

1)本次測(cè)量控制網(wǎng)共組成同步閉合環(huán)10個(gè)。全部采用雙差固定解進(jìn)行解算。解算時(shí)衛(wèi)星高度截止角設(shè)為20°～30°，采樣間隔為15 s～30 s，方差比設(shè)定為3。

2)對(duì)經(jīng)解算合格的基線組成網(wǎng)，先在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行三維自由網(wǎng)平差，然后進(jìn)行二維約束平差。三維自由網(wǎng)平差后單位權(quán)中誤差為8.501 8 mm，最弱邊相對(duì)中誤差1∶683 52。二維約束平差后最大點(diǎn)位中誤差為1.628 3 mm，限差小于20 mm；最大高程中誤差：Mh=12.337 1 mm，限差小于40 mm。

相鄰點(diǎn)間平均距離：4 701.38 m,限差大于3 km。內(nèi)符合精度中誤差±46.341 2 mm,限差小于±50 mm。

最弱邊相對(duì)中誤差：Ms/s=1∶780 964，限差大于1∶200 00。能夠達(dá)到“規(guī)范”的要求。

2.2.5近井點(diǎn)三角高程的測(cè)量

高程系統(tǒng)采用1956年黃海高程基準(zhǔn)，本次工作以“武家莊”三等三角點(diǎn)的高程值作為起算的數(shù)據(jù)，對(duì)其他各近井點(diǎn)進(jìn)行三角高程測(cè)量，測(cè)量均按工程測(cè)量規(guī)范進(jìn)行，各項(xiàng)限差都符合規(guī)范要求。

3 井下測(cè)量

3.1 測(cè)量方法

陀螺定向測(cè)量?jī)x器常數(shù)在GPS近井點(diǎn)“J001～J002”邊上測(cè)定，J001點(diǎn)設(shè)站，后視J002，觀測(cè)方法采用5逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法。井下選擇“軌2-軌1”作為定向邊。測(cè)量?jī)x器常數(shù)下井前三測(cè)回、升井后三測(cè)回，井下定向二測(cè)回。

地面和井下連接測(cè)量采用7″級(jí)導(dǎo)線的方式同時(shí)進(jìn)行，井下測(cè)量采用7″級(jí)復(fù)測(cè)支導(dǎo)線的方式進(jìn)行，高程導(dǎo)入采用全站儀直接測(cè)量井筒垂直距離的方法。

地面連接測(cè)量時(shí)，進(jìn)行了檢查角測(cè)量，實(shí)測(cè)角值與已知角值互差為7″，滿足《煤礦測(cè)量規(guī)程》的要求。

3.2 儀器設(shè)備及人員分工

陀螺定向測(cè)量?jī)x器選用WILD GAK1(41040)+T2(30554)陀螺經(jīng)緯儀。地面、井下連接測(cè)量和井下導(dǎo)線測(cè)量及高程導(dǎo)入均采用托普康GTS335W索佳SET全站儀及配套的三角架和棱鏡。

陀螺定向測(cè)量三人進(jìn)行，一人觀測(cè)、一人記錄、一人后視。地面和井下連接導(dǎo)線測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，地面、井下各四個(gè)人，一人觀測(cè)、一人記錄、一人前視、一人后視。井下導(dǎo)線測(cè)量四人進(jìn)行，一人觀測(cè)、一人記錄、一人前視、一人后視。

3.3 技術(shù)要求

1)本次定向測(cè)量各項(xiàng)技術(shù)要求嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦測(cè)量規(guī)程》。陀螺定向測(cè)量各項(xiàng)限差要求見表1。

表1 陀螺儀定向測(cè)量限差

2)導(dǎo)線測(cè)量各項(xiàng)限差要求見表2。

表2 7″ 導(dǎo)線測(cè)量限差表

3)垂直角測(cè)量限差要求：垂直角測(cè)回間互差不大于15″；指標(biāo)差互差不大于15″。

3.4 精度分析

高程導(dǎo)入測(cè)量獨(dú)立施測(cè)6次，取平均值作為最終值，測(cè)量中誤差為5 mm。

通過以上測(cè)量精度分析，本次定向測(cè)量各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足《煤礦測(cè)量規(guī)程》的要求，定向成果可作為井下起算成果使用。

3.5 為保證精度采取的技術(shù)措施

1)陀螺定向儀器常數(shù)測(cè)定，觀測(cè)時(shí)間選在氣流穩(wěn)定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。

2)儀器常數(shù)測(cè)定時(shí)，給儀器打遮陽傘，保證水準(zhǔn)氣泡穩(wěn)定。

3)井下測(cè)量測(cè)站及前后視對(duì)中整平時(shí)采取擋風(fēng)措施。

4)高程導(dǎo)入時(shí)，采取安全措施保證觀測(cè)者的安全。將全站儀安置在三角架上，沿已下放穩(wěn)定的鋼絲繩進(jìn)行觀測(cè)，以保證鉛垂方向。

4 提交的成果資料

1)山西中陽榮欣焦化有限公司高家莊煤礦陀螺定向成果資料；

2)山西中陽榮欣焦化有限公司高家莊煤礦礦井聯(lián)系測(cè)量成果資料；

3)山西中陽榮欣焦化有限公司高家莊煤礦礦井導(dǎo)線聯(lián)系測(cè)量示意圖(Word文檔)；

4)山西中陽榮欣焦化有限公司高家莊煤礦礦井導(dǎo)線聯(lián)系測(cè)量示意圖(CAD版)。

5 存在的問題與建議

1)地面連接測(cè)量時(shí)，測(cè)點(diǎn)a位置選擇不合適，幾乎和近井點(diǎn)J001,J002在一條線上，影響觀測(cè)精度。

2)雖然在軌2-軌1邊上進(jìn)行了陀螺定向，但是軌2點(diǎn)線繩從鐵環(huán)穿過，點(diǎn)位不規(guī)范，不適合作永久點(diǎn)使用。延伸導(dǎo)線時(shí)可將導(dǎo)線邊軌1-軌4作為起始邊使用。井下導(dǎo)線點(diǎn)做點(diǎn)不規(guī)范，建議將井下導(dǎo)線點(diǎn)重新布設(shè)，重新進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，以保證點(diǎn)位、數(shù)據(jù)一致，確保成果的精度和可靠性。

3)利用起算數(shù)據(jù)延伸導(dǎo)線時(shí)，必須進(jìn)行檢查角測(cè)量，確認(rèn)滿足規(guī)程要求時(shí)，方可進(jìn)行下一步測(cè)量。

6 結(jié)語

本次測(cè)量地面采用GPS布網(wǎng)，地下采用加測(cè)陀螺邊定向，根據(jù)工程的限差要求，運(yùn)用了合理先進(jìn)的測(cè)量方法和測(cè)量手段，并在施測(cè)中嚴(yán)格執(zhí)行了測(cè)量規(guī)程，保證此次貫通能夠順利實(shí)現(xiàn)。