■張景文

（河北省煤田地質(zhì)局物測(cè)地質(zhì)隊(duì)河北邢臺(tái)054000）

提高聯(lián)系測(cè)量中井下水平角觀測(cè)精度方法的探討

■張景文

（河北省煤田地質(zhì)局物測(cè)地質(zhì)隊(duì)河北邢臺(tái)054000）

聯(lián)系測(cè)量工作在礦山巷道貫通，地下事故救援等方面起著至關(guān)重要的作用。但是聯(lián)系測(cè)量工作在新技術(shù)新方法的應(yīng)用方面遠(yuǎn)落后于其他測(cè)量工作。為了提高聯(lián)系測(cè)量的精度，各位測(cè)量人在聯(lián)系測(cè)量的各個(gè)環(huán)節(jié)精益求精。本文就減小影響貫通精度最大的因素-方位角導(dǎo)入的方法為主要討論對(duì)象，結(jié)合其在高店鐵礦中的應(yīng)用，探討這種方法的可行性和可靠性。

聯(lián)系測(cè)量水平角觀測(cè)精度方法

1 聯(lián)系測(cè)量概述

1.1 聯(lián)系測(cè)量的概念

將礦區(qū)地面平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下的測(cè)量，稱為聯(lián)系測(cè)量。聯(lián)系測(cè)量的目的就是使地面和井下測(cè)量控制網(wǎng)采用同一坐標(biāo)系統(tǒng)。其必要性在于：1）、確立地面建筑物、鐵路和河湖等與井下采礦巷道之間的相對(duì)位置關(guān)系。2）、確定相鄰礦井的巷道與老塘（采空區(qū)）間的相互關(guān)系，正確地劃定兩相鄰礦井間的隔離礦柱。3）解決重大工程問(wèn)題，例如巷道貫通，定點(diǎn)鉆孔等。聯(lián)系測(cè)量的主要任務(wù)包括三個(gè)方面：1）、確定井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角；2）、確定井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算點(diǎn)的平面坐標(biāo)x和y；3）、確定井下水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程H。其中坐標(biāo)傳遞的誤差對(duì)貫通的影響是一個(gè)常數(shù)，不會(huì)隨導(dǎo)線長(zhǎng)度的增加而增大，而方位角傳遞的誤差則會(huì)隨導(dǎo)線長(zhǎng)度的增加而增大。

1.2 聯(lián)系測(cè)量的方法

按照地下控制網(wǎng)與地面上聯(lián)系的形式不同，定向的方法可分為四種：經(jīng)過(guò)一個(gè)豎井定向（一井定向）；經(jīng)過(guò)兩個(gè)豎井定向（兩井定向）；經(jīng)過(guò)橫洞（平坑）與斜井的定向；應(yīng)用陀螺經(jīng)緯儀定向。在實(shí)際工作中，一井定向最為常見(jiàn)。

1.3 聯(lián)系測(cè)量的流程

我單位經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了一套單井單鋼絲結(jié)合陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量的方法。這種方法的基本流程是：1、地面人員固定絞車(chē)，準(zhǔn)備鋼絲下放；井下人員帶好井下所用設(shè)備儀器下井；2、地面人員下放鋼絲；井下人員準(zhǔn)備好木板，水桶等準(zhǔn)備搭建平臺(tái)；3、鋼絲下放到井底后，地面人員撤離井口位置；井下人員搭建平臺(tái)，水桶，懸掛重鉈，穩(wěn)定鋼絲擺動(dòng)；4、井下人員撤離井口；地面人員開(kāi)始觀測(cè)；5、地面人員觀測(cè)完成后撤離井口；井下開(kāi)始觀測(cè)；6、井下觀測(cè)完成后取下重鉈；提升鋼絲；7、井上拆平臺(tái)；井下拆平臺(tái)后人員升井。

2 高店鐵礦聯(lián)系測(cè)量項(xiàng)目介紹

沙河市高店鐵礦已建成了部分開(kāi)拓工程，目前已有的地下開(kāi)拓工程有主井、副井、回風(fēng)豎井和井底車(chē)場(chǎng)等。為保證副井（主井）和風(fēng)井間的巷道貫通及滿足后續(xù)井下生產(chǎn)的需要，沙河市高店鐵礦于2013年04月委托我單位進(jìn)行主、副井、風(fēng)井的井上下聯(lián)系測(cè)量工作。

井上下聯(lián)系測(cè)量的具體任務(wù)為：建立礦區(qū)近井控制網(wǎng)，施測(cè)近井控制點(diǎn)5個(gè)，主井、副井附近3個(gè)、風(fēng)井附近2個(gè)；在主井、副井、風(fēng)井進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量，將地面近井點(diǎn)的坐標(biāo)、高程傳遞至井下；施測(cè)主井-226水平3個(gè)導(dǎo)線基準(zhǔn)點(diǎn)、1條陀螺邊，-335水平3個(gè)導(dǎo)線基準(zhǔn)點(diǎn)、1條陀螺邊；副井-410水平3個(gè)導(dǎo)線基準(zhǔn)點(diǎn)、1條陀螺邊；風(fēng)井3個(gè)導(dǎo)線基準(zhǔn)點(diǎn)、1條陀螺邊，共計(jì)12個(gè)井下7″導(dǎo)線基準(zhǔn)點(diǎn)，4條陀螺邊。

3 水平角觀測(cè)

聯(lián)系測(cè)量主要包括定向測(cè)量和導(dǎo)入高程測(cè)量。定向測(cè)量又包括地面近井點(diǎn)聯(lián)測(cè)和井下導(dǎo)線聯(lián)測(cè)。測(cè)量工作是環(huán)環(huán)相扣，步步傳遞的，有些是常量傳遞，有些是增量傳遞，每一步都很重要很關(guān)鍵，但是這些步驟中的難點(diǎn)和重點(diǎn)主要在井底鋼絲的聯(lián)測(cè)這一環(huán)。下面就主要探討井底鋼絲聯(lián)測(cè)中水平角觀測(cè)這一環(huán)。這其中的難點(diǎn)就是如何在鋼絲不規(guī)則的擺動(dòng)中找到鋼絲的垂點(diǎn)位置。

3.1 影響鋼絲擺動(dòng)的因素分析

不管煤礦還是鐵礦，所有地面下的空間，只要是人可以走到的地方都要通風(fēng)，這是最起碼的要求，而且井筒位置是風(fēng)比較大的地方，這會(huì)增大鋼絲的擺動(dòng)。一般的豎井深度都在幾百米，也就是都在含水層以下，井筒中都會(huì)有水滴落，這是高店鐵礦井筒最大的特點(diǎn)，目前我們單位鋼絲的下方是用絞車(chē)人工手搖下放的，下放的過(guò)程沒(méi)法保證絕對(duì)的勻速，那么下放過(guò)程引起的擺動(dòng)也是難免的。

3.2 消弱鋼絲擺動(dòng)的措施

針對(duì)以上影響擺動(dòng)的因素，在施測(cè)前我們都做了相應(yīng)的減弱措施。針對(duì)風(fēng)的影響，會(huì)在不影響通風(fēng)的情況下，把井底車(chē)場(chǎng)鄰近的風(fēng)門(mén)關(guān)掉，來(lái)盡量減小井口附近的風(fēng)力。

針對(duì)水的影響，我們采取的措施是，在水桶上加一蓋子，并留出鋼絲擺動(dòng)范圍的空洞，來(lái)減少水滴對(duì)桶中水的砸力，并且在觀測(cè)過(guò)程中在視線上方打傘，來(lái)減弱水流對(duì)儀器讀數(shù)的影響。針對(duì)下放過(guò)程產(chǎn)生的擺動(dòng)余量，我們把重陀沉于井底放置的水桶中，并在水中放適量的鋸末或油增加阻力，來(lái)減弱鋼絲擺動(dòng)的影響。

3.3 提高鋼絲垂點(diǎn)位置精度的方法

由于鋼絲在井筒中一直是擺動(dòng)的，且各方面受力不均勻，擺動(dòng)并不是一種完全規(guī)則的擺動(dòng)，通過(guò)以上措施只能使其最大程度的接近規(guī)則運(yùn)動(dòng)，但是水平角讀書(shū)仍是不好抓取的。具體操作方法是在擺動(dòng)的鋼絲后面固定一刻度明顯的鋼尺，通過(guò)全站儀目鏡觀察鋼絲左右擺動(dòng)的最大值和最小值，求取多組刻度值的平均值，然后讀取平均值位置的水平角作為觀測(cè)值。這樣就控制住了與導(dǎo)線起始邊垂直方向的誤差，與導(dǎo)線平行方向的誤差可以通過(guò)距離觀測(cè)來(lái)控制。

3.4 高店鐵礦水平角的觀測(cè)

高店鐵礦此次任務(wù)是對(duì)三個(gè)井筒的四個(gè)工作面進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量工作。我們?nèi)蓚€(gè)工作面的定向聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看一下上述方法的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果。由于起始邊長(zhǎng)都在15米至30米之間，按規(guī)程規(guī)定都采用的兩次對(duì)中，兩個(gè)測(cè)回讀數(shù)的讀數(shù)方法。當(dāng)然鋼絲擺動(dòng)的穩(wěn)定也是經(jīng)過(guò)了比較長(zhǎng)的時(shí)間，中間經(jīng)過(guò)多次的讀數(shù)比較，最終結(jié)果取得是鋼絲擺動(dòng)比較規(guī)則以后的成果。

利用我們聯(lián)系測(cè)量的成果，高店鐵礦風(fēng)井和副井已于2013年6月成功貫通，事實(shí)證明我們的方法是可以滿足巷道貫通要求的。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于煤礦鐵礦等地下工程環(huán)境條件的影響比如GPS，光電測(cè)距等新的儀器和技術(shù)很難在這些工程中有用武之地，傳統(tǒng)的鋼絲投點(diǎn)法和鋼尺法還會(huì)應(yīng)用很長(zhǎng)時(shí)間,在新儀器新技術(shù)得到應(yīng)用之前，我們只有不斷總結(jié)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，不斷精益求精，才能使聯(lián)系測(cè)量工作的精度一步步提高，為巷道貫通做好服務(wù)。

[1]李青岳，陳永奇。工程測(cè)量學(xué)（修訂版）。測(cè)繪出版社。1995。

[2]李超，張建亮。立井聯(lián)系測(cè)量方案設(shè)計(jì)的探討。科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010（25）

P271[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-355-1