摘要：井筒十字線對于煤礦具有極其重要的作用，十字線的測量結(jié)果直接影響到煤礦各類設(shè)施的施工質(zhì)量。由于GPS測量技術(shù)相對于常規(guī)測量有：操作簡單、定位精度高、測站間無需通視、適合全天候測量等優(yōu)點(diǎn)，本文簡述GPS技術(shù)在口孜東煤礦井筒十字線測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS 井筒十字線 靜態(tài) RTK

0 引言

井筒十字線是工業(yè)廣場各類建筑布置、管線路標(biāo)定、井筒及井下硐室巷道施工測景的主要依據(jù)，在整個(gè)礦山施工過程中起著極為重要的作用，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行布設(shè)、維護(hù)與管理。

根據(jù)建井期的不同階段對十字線點(diǎn)的不同要求分等級建立十字線樁點(diǎn)，點(diǎn)的數(shù)量和埋設(shè)要求可靈活掌握。前期即準(zhǔn)備期，十字線是滿足鉆探孔、水文孔和注漿孔的布置，可布置垂直度不大于20′的臨時(shí)十字線，每個(gè)方向不必強(qiáng)調(diào)3個(gè)點(diǎn)，樁點(diǎn)可用木樁、鐵管樁；建井期十字線按正規(guī)要求，每個(gè)方向至少布置3個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)位可布置在離井筒較遠(yuǎn)地點(diǎn)，基礎(chǔ)可敷設(shè)大一點(diǎn)，垂直度不得大于30″，精度要滿足測量技術(shù)的要求，但多數(shù)點(diǎn)只能服務(wù)到井筒施工結(jié)束，提升系統(tǒng)及土建安裝還需要重新檢查恢復(fù)井筒十字線；移交期十字線恢復(fù)量最大，能保存下來的老點(diǎn)基本上都位于建筑物頂上，十字線點(diǎn)只能逐個(gè)方向恢復(fù)，然后通過聯(lián)測、檢查和標(biāo)定，通過整體控制、聯(lián)測校核，保證精度。

1 GPS在十字線測量中的實(shí)際運(yùn)用

下面以口孜東礦基建階段十字中心線的標(biāo)定和維護(hù)為例?？谧螙|煤礦是國投新集于2006年開工建設(shè)的又一對特大型煤礦。其設(shè)計(jì)產(chǎn)量為500萬噸/年，礦區(qū)自然標(biāo)高為27M左右，地勢平坦，交通便利，煤炭儲(chǔ)量豐富。

1.1 基建初期十字線點(diǎn)的施測礦井前期準(zhǔn)備期，依靠工廣附近的國家級控制點(diǎn)和航測成果中的C、D級控制點(diǎn)，進(jìn)行D級GPS控制網(wǎng)的施測，測量儀器選用的是Smart6200蘭臺(tái)套，采取GPS靜態(tài)的作業(yè)辦法，觀測前使用專業(yè)軟件進(jìn)行衛(wèi)星預(yù)報(bào)，研究衛(wèi)星圖形強(qiáng)度因子，分析所要觀測點(diǎn)的最佳時(shí)間段，組織觀測圖形和所經(jīng)路線等(見圖1)，嚴(yán)格按照GPS測量規(guī)范D級要求作業(yè)。具體要求如表1：

資料處理采用Smart 6200隨機(jī)平差軟件SpectrUm Survey 3.22進(jìn)行嚴(yán)密平差。成果資料為北京54坐標(biāo)系，所有基線向量的精度都符合所要的控制網(wǎng)精度。

待前期控制網(wǎng)完成后，口孜東礦開工前期階段的十字線標(biāo)定是利用GPS的RTK技術(shù)完成的。RTK技術(shù)是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸相結(jié)合而構(gòu)成的實(shí)時(shí)定位技術(shù)，主要由兩部分組成，即基準(zhǔn)站和流動(dòng)站?；鶞?zhǔn)站連續(xù)把觀測到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)射出去，流動(dòng)站實(shí)時(shí)差分處理基準(zhǔn)站的流動(dòng)性的載波相位觀測值，獲取所在點(diǎn)的坐標(biāo)、高程和精度指標(biāo)。利用RTK技術(shù)，能夠滿足快速求得厘米級整周模糊度固定解的要求，在接收到較多GPS衛(wèi)星信號、多路徑現(xiàn)象影響小的情況下，RTK在5s內(nèi)確定整周模糊度固定解的置信度達(dá)到99％，做到動(dòng)態(tài)測量時(shí)的平面精度達(dá)±(10mm+l×10^-6D)。這一精度已經(jīng)完成能夠達(dá)到建井前期的技術(shù)要求。在樁點(diǎn)保護(hù)完好的前提下，可以一直使用到井架準(zhǔn)備建立前期。

1.2 加密十字線點(diǎn)當(dāng)?shù)V建和土建安裝工程大規(guī)模準(zhǔn)備開工，前期的十字線點(diǎn)已達(dá)不到礦井技術(shù)使用要求時(shí)，必須在原有點(diǎn)位的基礎(chǔ)上增加主、副、風(fēng)三井十字線方向的點(diǎn)位個(gè)數(shù)，在每個(gè)方向上至少布置3個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)間距離一般不小于20m，且距井口邊緣最低的那個(gè)點(diǎn)到井口距離不小于30m，并聯(lián)系設(shè)計(jì)單位提供的工廣平面圖，選取通視條件較好且保存時(shí)間長的點(diǎn)位。

在基點(diǎn)點(diǎn)型設(shè)計(jì)上，根據(jù)土質(zhì)、含水量、凍結(jié)深度、工廣地面的設(shè)計(jì)高程和實(shí)際高程之差來選之。由于施工條件復(fù)雜，工廣內(nèi)建筑物和構(gòu)筑物、管道、道路密集，又多為機(jī)械施工，因此，基點(diǎn)的保護(hù)十分困難。為了便于使用和長期保存，基點(diǎn)盡可能避開地面臨時(shí)和永久建、構(gòu)筑物，并且設(shè)在受采動(dòng)影響較小的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置保護(hù)圍欄或建立保護(hù)標(biāo)志。

1.2.1 由于礦井還處于預(yù)開工階段，因此礦內(nèi)的建筑物并不多，通視條件較好。新埋設(shè)的十字線點(diǎn)，通過之前已做好的臨近控制點(diǎn)，采用GPS快速靜態(tài)的方法，在每條十字線上的兩端定出兩點(diǎn)，并刻在基點(diǎn)樁的鋼軌上，再利用這每條十字線兩端的點(diǎn)，通過全站儀穿線的方法，加刻出線上其他各點(diǎn)。注意的是，每個(gè)基點(diǎn)樁鋼軌上的孔不能刻得太深，以便接下來的改刻不受影響。

1.2.2 待刻點(diǎn)全都刻好后，利用附近的控制點(diǎn)，選取工廣內(nèi)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)位進(jìn)行加密控制，在礦內(nèi)選取合適的點(diǎn)位(根據(jù)實(shí)際圖紙，選取2、3個(gè)工廣內(nèi)的點(diǎn)位，以便經(jīng)后聯(lián)測使用)，進(jìn)行D級GPS控制網(wǎng)的施測，方案如圖2。

由于D級GPS控制網(wǎng)所涉及到的點(diǎn)，在技術(shù)要求上存在點(diǎn)對點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)的情況，對于工廣內(nèi)比較密集的十字線點(diǎn)來說不宜參與其中，因此必須再次加密控制網(wǎng)。并嚴(yán)格按照四等三角控制網(wǎng)的測量要求，利用全站儀觀測出數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)使用平差軟件計(jì)算出坐標(biāo)結(jié)果，最大點(diǎn)位誤差[AEl]=0.0034(m)，最大點(diǎn)問誤差=0.0055(m)，平面網(wǎng)驗(yàn)后單位權(quán)中誤差=2.17(S)。

1.2.3 控制點(diǎn)加密之后，由于工廣附近的控制點(diǎn)數(shù)目的增加，按照一級導(dǎo)線的測量要求，分別聯(lián)系測量出各十字線點(diǎn)的觀測值。

1.2.4 為了提高各十字線點(diǎn)的方位準(zhǔn)確精度，實(shí)地根據(jù)內(nèi)業(yè)計(jì)算的數(shù)據(jù)改刻各點(diǎn)。待改刻好后，再通過導(dǎo)線測量得出各點(diǎn)的坐標(biāo)，并檢查結(jié)果，最終達(dá)到十字線點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求。

1.3 十字線點(diǎn)的維護(hù)礦井基建過程中，由于井筒施工采用的是凍結(jié)技術(shù)，因此地表位移再所難免，再加上地面施工條件復(fù)雜，高等建筑物的不斷增加，十字線點(diǎn)可能會(huì)造成點(diǎn)位位移，因此，在十字線點(diǎn)完全刻好后，維護(hù)工作相當(dāng)重要，在日常的測量活動(dòng)中，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查十字線點(diǎn)的點(diǎn)位情況，如若發(fā)現(xiàn)點(diǎn)位之間的距離偏差較大，或方位角偏差較大，就應(yīng)當(dāng)采取維護(hù)措施，以免影響礦井工程施工放樣。

出現(xiàn)問題的點(diǎn)位較少，可根據(jù)附近的控制點(diǎn)和其他情況較到的十字線點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)線測量，通過內(nèi)業(yè)平差計(jì)算出偏移量，并重新改刻出問題的點(diǎn)，再次導(dǎo)線測量出新的點(diǎn)位坐標(biāo)，錄入礦井十字線資料中。由于大范圍的工程施工影響，出問題的點(diǎn)較多時(shí)，選取情況較好的十字線點(diǎn)和外圍控制點(diǎn)重新進(jìn)行一次聯(lián)系測量，根據(jù)實(shí)際情況制定聯(lián)測方案，一方面保證十字線點(diǎn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，另一方面保證與之前的坐標(biāo)系統(tǒng)達(dá)到吻合，對礦井井架施工、絞車房提升中心線施工等項(xiàng)目工程不造成前后影響。

2 結(jié)束語

由于GPS技術(shù)在十字線測量中的運(yùn)用，我們相對于以往的常規(guī)測量，在保證測量精度的同時(shí)，最大限度地減少外業(yè)工作量，從而使整個(gè)施測工期達(dá)到最短，并且維護(hù)工作也相對方便了。最終依靠這一技術(shù)，完成了口孜東礦的十字線的設(shè)定。

D級GPS網(wǎng)布設(shè)方案合理，圖形結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)，點(diǎn)位密度分布符合要求，能較好的滿足下一級發(fā)展和工程施工的需要。點(diǎn)位選址恰當(dāng)，易于保存；標(biāo)石制作符合規(guī)定，標(biāo)石埋設(shè)穩(wěn)固；觀測記錄認(rèn)真，觀測方法正確，觀測精度可靠；平差計(jì)算正確，各項(xiàng)精度指標(biāo)滿足規(guī)范和技術(shù)設(shè)計(jì)的要求。