張啟斌，李同慶，吳曉倩

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某煤礦兩井間近井網(wǎng)布設(shè)方法的探討

張啟斌，李同慶，吳曉倩

(山東科技大學(xué) 測繪科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島市 266590)

結(jié)合某煤礦西風(fēng)井貫通測量項目近井網(wǎng)布測具體工程實例，給出了建立煤礦近井網(wǎng)的布設(shè)方法，通過GPS網(wǎng)布設(shè)、外業(yè)實施、內(nèi)業(yè)處理、精度評定等一系列工作，論證了用GPS網(wǎng)建立高精度近井點的可靠性，并采用大網(wǎng)控制，檢驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，小網(wǎng)坐標(biāo)解算的新思路驗證其可行性。用不同的固定點參與平差成果計算，并對其結(jié)論進(jìn)行精度分析，以便為井下高精度巷道貫通提供地面基準(zhǔn)。

煤礦；近井網(wǎng)；GPS網(wǎng)；貫通測量

0 引 言

近井點是布設(shè)在礦井口附近的測量控制點，用于向礦井下傳遞地面已知坐標(biāo)、方位角或高程，即指導(dǎo)井下生產(chǎn)工作的基準(zhǔn)[1?3]。建立近井點的傳統(tǒng)方法有后方交會法、三角測量和三邊測量[4?7]，對于實際環(huán)境中地形復(fù)雜亦可以采用三角高程測量法[8?9]，而傳統(tǒng)的測量方法具有自身的缺點。

全球定位系統(tǒng)(GPS)的不斷完善和廣泛應(yīng) 用[10?13]，為礦井建立進(jìn)井點提供了新技術(shù)和新方法。本文擬以兩井之間貫通測量為例，建立地面近井網(wǎng)，探討利用GPS技術(shù)建立近井點的方法。

1 近井網(wǎng)建立

1.1 工程概況

項目為某礦副井與西風(fēng)井之間進(jìn)行貫通測量，貫通工程從副井開始經(jīng)副井北門繞道、西翼猴車通道、?750下部車場及?750正石門、?750西翼軌道大巷、-750集中回風(fēng)巷和?580水平回風(fēng)巷西風(fēng)井，貫通路線全長約7公里(單程長度)。且因為礦井地質(zhì)結(jié)構(gòu)和貫通距離的影響，高精度貫通顯得尤為重要。

1.2 已有起算數(shù)據(jù)

礦區(qū)井A和井B進(jìn)行兩井間巷道貫通時，基于起算點已有資料分析，在建立近井網(wǎng)時仍然要以EJW和煤倉點起算(見表1)，保證了坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一性。

1.3 近井點的布設(shè)

雖然GPS觀測具有不通視、測距長等一系列優(yōu)點，在布設(shè)近井點點位時具有很大的靈活性。但GPS接收機(jī)容易受到無線電磁波磁和其他不確定障礙物的影響，因為近井點布設(shè)在礦區(qū)，更要考慮礦區(qū)地面沉降的影響，為了使布設(shè)的近井點能夠在使用方便的同時滿足長期保存且點位變化幾乎忽略的條件，因此布設(shè)近井點應(yīng)遵循以下規(guī)則：

表1 礦區(qū)現(xiàn)存已知點坐標(biāo)數(shù)據(jù)

(1) 近井點周圍無障礙物，以避免多路徑效應(yīng)；

(2) 近井點應(yīng)布設(shè)在便于保存且使用方便的位置，井口處布設(shè)至少一個控制點且與至少一個控制點相互通視[3]；

(3) 地面基礎(chǔ)堅固，地質(zhì)條件好，遠(yuǎn)離水域或可能存在沉降的區(qū)域[4]；

(4) 近井點應(yīng)交通方便，便于其他測量實施；

(5) 兩近井點間盡量連接為一條基線。

基于以上近井點布設(shè)規(guī)則，在風(fēng)井周圍埋設(shè)F0、F1、F2，主近井點選埋于副井井口穩(wěn)定處命名為F03，4個點符合近井點要求，已知5個礦區(qū)舊點：EJW、XMC、YXF、MS、XK，其標(biāo)石穩(wěn)定，符合要求。利用舊點目的是為了坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一性檢查。布測近井網(wǎng)的同時，按D級技術(shù)要求在礦工業(yè)廣場內(nèi)不受開采影響處連測2個已有5秒點，其分別為I03、I04，作為陀螺定向的地面已知邊，其命名與原點相同。

2 外業(yè)觀測

2.1 儀器配備

為了確保近井網(wǎng)精度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，11個近井網(wǎng)點利用11臺接收機(jī)同時段測量，一次成網(wǎng)，獨立兩個時段。

使用11臺Trimble R4 GPS雙頻接收機(jī)觀測，標(biāo)稱精度為±(5 mm+1 ppm×D)，按靜態(tài)相對定位模式。

2.2 觀測實施

觀測實施采用經(jīng)典靜態(tài)相對定位模式，作業(yè)方法是將11臺GPS接收機(jī)分別安置在11個點上，同步觀測90 min，量取儀器高，并記錄測站信息。

作業(yè)組在觀測實施前，應(yīng)先根據(jù)計劃書的GPS近井網(wǎng)編制觀測計劃調(diào)度表，以便于在實際觀測時進(jìn)行調(diào)度。針對GPS網(wǎng)、采用的GPS接收機(jī)臺數(shù)和定位模式，制定了測區(qū)的觀測調(diào)度計劃。統(tǒng)一觀測、分開解算。

最后近井控制網(wǎng)由11個控制點組成，4個已知C級GPS點，7個D級GPS點(見圖1)。

考慮到近井網(wǎng)測量及其檢測成果，兼顧地面陀螺定向，將GPS近井網(wǎng)進(jìn)行落地檢核，其網(wǎng)型如圖2 所示。

圖1 GPS近井網(wǎng)(局部)

圖2 GPS近井網(wǎng)(局部)

3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用隨機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件HGO進(jìn)行GPS網(wǎng)平差。首先在WGS-84坐標(biāo)下進(jìn)行三維無約束平差，然后進(jìn)行二維約束平差。解算分兩步：先整體解算11個點，網(wǎng)型如圖1，再解算F0、F1、F2、F03、I03、I04，網(wǎng)型如圖2，以確保網(wǎng)內(nèi)更高精度。平差后對GPS網(wǎng)的平差成果與原控制成果進(jìn)行比較和分析，進(jìn)行外符合檢查，獲得高質(zhì)量的成果。

采取兩種解算方案，方案一：以MS-煤倉為固定點參與平差；方案二：以MS-B礦為固定點參與平差，以檢查坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一性。

兩種方案未知點解算較差，如表2所示。

兩種方案未知點解算較差相比，方案二解算未知點坐標(biāo)精度更高，據(jù)此建立的近井網(wǎng)坐標(biāo)成果如表3所示。

表2 未知點解算較差

表3 GPS近井網(wǎng)坐標(biāo)成果

4 結(jié) 論

結(jié)合某煤礦西風(fēng)井貫通測量實例，在煤礦近井網(wǎng)的布設(shè)方法上進(jìn)行了探討、實踐，最后得出相應(yīng)的結(jié)果，其具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1) 根據(jù)不同的大型工程在布設(shè)近井點所構(gòu)成的近井網(wǎng)時要考慮工程所需精度，確定近井網(wǎng)的等級；

(2) 根據(jù)工程的近井點的需求和應(yīng)用，提出了新的布點要求和思路；

(3) 在數(shù)據(jù)處理方面采用不同的固定點參與平差，并對兩種平差結(jié)果進(jìn)行了對比；

(4) 在布設(shè)近井網(wǎng)的同時兼顧陀螺定向已知邊 確定。

本文的實踐可以推廣借鑒。

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(2018?08?05)

張啟斌(1992—)，男，寧夏固原人，在讀碩士，研究方向為大地測量學(xué)與工程測量。