游 晉

1 概述

隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會建設(shè)的快速發(fā)展,在國土資源的合理利用以及礦山信息化和數(shù)字化管理中對測繪精度要求越來越高。隨著測繪儀器的不斷更新和改進(jìn),陀螺全站儀的出現(xiàn),數(shù)字化測圖以其測圖精度高、數(shù)據(jù)采集快,產(chǎn)品的使用與維護(hù)方便、快捷、直觀、利用率高,廣泛用于測繪生產(chǎn)和礦山企事業(yè)等部門,并為廣大用戶所接受。由于數(shù)字化測圖技術(shù)便于圖件的更新,并可作為GIS的信息源,所以陀螺全站儀的出現(xiàn)代替了陀螺經(jīng)緯儀量距的不足,能夠更好的及時(shí)準(zhǔn)確地提供各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新GIS的數(shù)據(jù)庫,保證地理信息的可靠性和現(xiàn)勢性,為GIS的輔助決策和空間分析發(fā)揮作用,促進(jìn)了測繪行業(yè)的自動化、現(xiàn)代化、智能化,為礦山信息化和數(shù)字化管理產(chǎn)生積極的影響。

為了能夠更好更準(zhǔn)確對企業(yè)進(jìn)行管理和維護(hù)煤礦企業(yè)的正常生產(chǎn),王村煤礦組織一次測量。

2 地貌及構(gòu)造

王村煤礦地處黃土高原東緣,屬山西北部山地。境內(nèi)地貌以山地為主。從整體看,西高東低,最高點(diǎn)海拔為873.6 m,最低點(diǎn)海拔僅為782 m。區(qū)內(nèi)中川水系呈樹枝狀分布,切割較淺,河谷開闊,坡降在8%～10%間,屬黃河水系;屬暖溫半干旱大陸性季風(fēng)氣候,四季分明,春季干旱多風(fēng),夏季炎熱多雨,秋季涼爽少雨,冬季寒冷少雪,降水集中在7月～9月,占全年降水量的60%以上。

王村煤礦基本構(gòu)造形態(tài)為一走向北北東、傾向北東的單斜構(gòu)造。在此基礎(chǔ)上發(fā)育了一系列近南北—南南東向的寬緩褶曲帶,在山地構(gòu)造層波狀起伏,構(gòu)造層傾角一般不超過10°,個(gè)別地段受構(gòu)造影響巖層傾角變大,斷層較多,無巖漿活動。主要是由地表及三維地震勘探產(chǎn)生,隧道掘進(jìn)中未見。該礦地表地層主要為二疊系下統(tǒng)山西組)、石系上統(tǒng)太原組(),平均總厚度136.02 m,頂板一般為粉砂巖,局部見泥巖,頂為泥質(zhì)灰?guī)r。底板多為泥巖或粉砂巖,局部為中粒、細(xì)粒砂巖,9號,10號合并地段底板為石灰?guī)r。

3 測量的組織措施

本次礦山測量分兩組:第一組負(fù)責(zé)組織聯(lián)系測量工作及導(dǎo)線的施測;第二組負(fù)責(zé)定期檢查測量原始記錄及計(jì)算資料;負(fù)責(zé)對該調(diào)查測量成果進(jìn)行精度分析,編寫技術(shù)總結(jié)。

4 測量

4.1 控制測量

本次采用單頻GPS接收機(jī) 4臺(套)觀測兩個(gè)時(shí)段,對測區(qū)預(yù)先埋設(shè)的E級GPS控制點(diǎn)進(jìn)行了以邊連式為主,點(diǎn)邊混連式為輔的布網(wǎng)方式布網(wǎng),聯(lián)測于預(yù)先踏勘好的國家等級三角點(diǎn)。在GPS數(shù)據(jù)采集時(shí)使用4臺(套)同步觀測。內(nèi)業(yè)將GPS接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)下傳至計(jì)算機(jī),并使用GPS數(shù)據(jù)處理軟件對基線進(jìn)行解算處理,從而獲得控制網(wǎng)的成果。

4.2 聯(lián)系測量

通過在井筒中懸掛的一根鋼絲形成的豎直面將井上的點(diǎn)位傳遞到井下。待鋼絲完全穩(wěn)定后井上、下同時(shí)進(jìn)行觀測2測回～3測回,取其平均值作為有效觀測值。再用陀螺全站儀進(jìn)行定向測量,確定井下導(dǎo)線起始點(diǎn)的坐標(biāo)與起始邊的方位角。最后采用鋼絲法導(dǎo)入高程。

4.3 導(dǎo)線測量

井下巷道測量是在聯(lián)系測量中對已確定井下導(dǎo)線起始點(diǎn)的坐標(biāo)與起始邊的方位角,采用陀螺全站儀在起始邊一點(diǎn)上設(shè)站,另一點(diǎn)為后視運(yùn)用三架法進(jìn)行導(dǎo)線測量,水平角觀測1測回,距離觀測2測回,高程測量采用三角高程導(dǎo)線測量法直返覘觀測偽高差,測量時(shí)用鋼尺丈量了導(dǎo)線點(diǎn)至巷道頂、底板及左、右?guī)偷木嚯x,求取其斷面和采出量。對于精度要求高的導(dǎo)線邊加測陀螺邊,一則為提高精度,二則為進(jìn)行檢查,這樣能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,隨時(shí)進(jìn)行檢查,以確保導(dǎo)線質(zhì)量和精度。在定向測量中主要采用陀螺全站儀的跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行定向測量。

本次對王村煤礦礦井定向采用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法測定井下未知邊方位角的全過程:

1)在地面已知邊上采用2個(gè)～3個(gè)測回測定儀器常數(shù)Δ前。

測定 TGPS1-GPS2的方法是:

a.在GPS1點(diǎn)安置陀螺經(jīng)緯儀,嚴(yán)格整平對中,并以兩個(gè)鏡位觀測測線方向GPS1-GPS2的方向值——測前方向值 M1。

b.將經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸大致對準(zhǔn)北方向(對于逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法要求偏離陀螺子午方向不大于60′)。

c.測量懸掛帶零拉值——測前零位,同時(shí)用秒表測定陀螺擺動周期。

測定零位的方法是:下放陀螺靈敏部,從讀數(shù)目鏡中觀測靈敏部的擺動,在分劃板上續(xù)讀三個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀為:A1,A2,A3,并計(jì)算零位

d.用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法精確測定陀螺北方向值N。啟動陀螺馬達(dá),緩慢下放靈敏部,使擺幅在1°～3°范圍內(nèi)。

e.進(jìn)行測后零位觀測,方法同測前零位觀測。

f.再以兩個(gè)鏡位測定GPS1-GPS2邊的方向值——測后方向值M2。

2)地井下定向邊上采用2測回測定陀螺方位角 TGPS1-GPS2陀。

3)返回地面后,及時(shí)在已知邊GPS1-GPS2上測定儀器常數(shù) Δ。

4)計(jì)算井下未知邊的坐標(biāo)方位角αGPS1-GPS2。

其中,γα為α點(diǎn)的子午線收斂角。

5 結(jié)語

通過應(yīng)用陀螺全站儀對王村煤礦井下導(dǎo)線的測量,發(fā)現(xiàn)陀螺全站儀不僅能夠準(zhǔn)確地測算出兩條邊的夾角和各邊距離,而且還能夠測定其每條邊的準(zhǔn)確方位。這樣既省時(shí)省力還經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,是以前電子經(jīng)緯儀、普通全站儀及陀螺經(jīng)緯儀單獨(dú)無法完成的,而今一臺普通的陀螺全站儀就完成了。對本次測量工作的技術(shù)情況和人員組織、時(shí)間的安排作綜合評述,均已繪出全部測量資料的明細(xì)表及時(shí)間,并提出類似測量工作的意見和建議,為以后工作積累了經(jīng)驗(yàn),為測量工作能夠更好更廣泛地服務(wù)于礦山企業(yè)發(fā)揮重要作用,為礦山企業(yè)信息化和數(shù)字化提供準(zhǔn)確可靠的信息源。

[2]武漢測繪科技大學(xué).測量學(xué)[M].北京:測繪出版社,1996.

[3]李海珍,焦希穎.測量學(xué)[M].太原:山西人民出版社,2000.

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