趙　凱　夏厚智

（河南能源焦煤集團(tuán)趙固二礦，河南　新鄉(xiāng)　453600）

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RTK在趙固二礦地表沉陷巖移觀測(cè)中的應(yīng)用

趙凱夏厚智

（河南能源焦煤集團(tuán)趙固二礦，河南新鄉(xiāng)453600）

摘要：隨著地下開(kāi)采的大型礦井機(jī)械化程度的不斷提高，巷道掘進(jìn)、工作面回采進(jìn)度較快，礦山測(cè)量工作的重要性日益顯現(xiàn)，尤其在受采動(dòng)影響的地表沉陷巖移觀測(cè)中，測(cè)量工作者的任務(wù)也在加重。測(cè)量新技術(shù)—RTK定位技術(shù)在礦山地面測(cè)量等多方面的應(yīng)用，極大地提高了測(cè)量工作效率和成果的可靠性，隨著其技術(shù)的不斷成熟，具有很大的技術(shù)推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代礦山測(cè)量；地表沉陷巖移觀測(cè)；RTK定位技術(shù)

趙固二礦是河南能源焦作煤業(yè)（集團(tuán)）公司的一座現(xiàn)代化礦井，2011年4月竣工投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力180.00萬(wàn)t，服務(wù)年限55.5年，主采煤層為二疊系山西組二1煤層，資源總儲(chǔ)量3.39億t，可采儲(chǔ)量1.46億t。礦井采掘工藝為綜采、綜掘，機(jī)械化程度達(dá)100%，擁有河南省目前采高最高、支架工作阻力最大的6.5m一次采全高綜采工作面。礦區(qū)面積69.08km2，屬于太行山山前平原，地勢(shì)總體平坦。

1　礦區(qū)開(kāi)采沉陷監(jiān)測(cè)的意義

隨著地下煤層的開(kāi)采，開(kāi)采區(qū)域地表周?chē)鷰r土體的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，巖土體會(huì)出現(xiàn)位移和變形，從而影響工作面上方村莊人員生活和生產(chǎn)。為了能及時(shí)掌握開(kāi)采區(qū)域受采動(dòng)影響地表變形情況，安全合理地留設(shè)保護(hù)煤柱，解放壓煤量，節(jié)約煤炭資源，合理妥善地安排采動(dòng)區(qū)上方村莊搬遷時(shí)間和順序，要對(duì)開(kāi)采沉陷區(qū)進(jìn)行周期性的監(jiān)測(cè)，計(jì)算出準(zhǔn)確可靠的地表移動(dòng)變形參數(shù)，對(duì)開(kāi)采過(guò)程的地表變形區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)［1］。

2　GPS-RTK技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

2.1作業(yè)效率高

在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的GPS-RTK設(shè)站一次即可測(cè)完4km半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作。在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。

2.2定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠

定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒(méi)有誤差積累，只要滿(mǎn)足GPS-RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4km），GPS-RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)（GPS-RTK技術(shù)當(dāng)前的測(cè)量精度平面10mm+ 2ppm；高程20mm+2ppm）。

2.3降低作業(yè)條件要求

GPS-RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿(mǎn)足光學(xué)通視，只要求滿(mǎn)足“電磁波通視”。因此，與傳統(tǒng)測(cè)量相比，GPS-RTK技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小。在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)，由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿(mǎn)足GPS-RTK的基本工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。

2.4GPS-RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)繪功能強(qiáng)大

GPS-RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)繪功能強(qiáng)大，可勝任各種測(cè)繪內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，使輔助測(cè)量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度［2］。

2.5操作簡(jiǎn)便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)

只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測(cè)量結(jié)果或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與計(jì)算機(jī)、其他測(cè)量?jī)x器通信，手簿軟件的使用簡(jiǎn)單易學(xué)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。

3　監(jiān)測(cè)步奏

3.1架設(shè)基準(zhǔn)站

基準(zhǔn)站的架設(shè)應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：①基準(zhǔn)站可設(shè)立在精確坐標(biāo)的已知點(diǎn)上，也可設(shè)立在條件較好的未知點(diǎn)上；②基準(zhǔn)站安置應(yīng)選擇在地勢(shì)較高、通視；③為防止多路徑效應(yīng)和數(shù)據(jù)鏈的丟失，基準(zhǔn)站200m范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)高壓電線(xiàn)、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)、無(wú)線(xiàn)電發(fā)射臺(tái)等干擾源，周?chē)鷳?yīng)無(wú)GPS信號(hào)反射源；④基準(zhǔn)站電臺(tái)的天線(xiàn)應(yīng)架設(shè)在GPS接收機(jī)主機(jī)的北方。因?yàn)槟媳睒O附近是衛(wèi)星的空洞區(qū)，所以將RTK基站架設(shè)在辦公樓頂（未知點(diǎn)上），并將外置電源，通過(guò)電瓶充電器連接220V電源，從而保證RTK基準(zhǔn)站電源充足。樓頂位置高，信號(hào)傳輸好，省去專(zhuān)人看管儀器?；鶞?zhǔn)站的儀器組裝見(jiàn)圖1。

3.2外業(yè)測(cè)量

工作面上方地表實(shí)測(cè)樁，在工作回采前2個(gè)月，按照中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)局2005年5月頒布的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》布設(shè)完畢。待回采前進(jìn)行兩次實(shí)測(cè)，取平均數(shù)，作為首次觀測(cè)數(shù)據(jù)。

上述提到趙固二礦井下工作面上方地表平坦，多為基本農(nóng)田。為了不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人為破壞沉降樁，沉降樁基本上都埋設(shè)在農(nóng)田道路和鄉(xiāng)間道路兩側(cè)。

利用附圖2中藍(lán)色標(biāo)記的RTK控制點(diǎn)，打開(kāi)手簿工程之星2.8-工程-打開(kāi)工程-選擇測(cè)區(qū)范圍參數(shù)（該參數(shù)由前期RTK靜態(tài)測(cè)得），然后新建文件夾（以本次觀測(cè)日期時(shí)間為文件名），校正儀器（選擇基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)），校正點(diǎn)為已知點(diǎn)，待校正數(shù)據(jù)和該點(diǎn)數(shù)據(jù)基本相同即可外業(yè)工作（坐標(biāo)X/Y±20，高程±10）。然后兩人操作，各持一套移動(dòng)站，從不同線(xiàn)路開(kāi)始實(shí)測(cè)。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿(mǎn)足光學(xué)通視，只要求滿(mǎn)足“電磁波通視”。RTK技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)因地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿(mǎn)足RTK的基本工作條件，便能輕松地進(jìn)行快速高精度定位作業(yè)。因此，在電磁波穩(wěn)定的情況下，基本可以走完全部線(xiàn)路，一天即可采集完數(shù)據(jù)。

圖1　儀器組裝

圖2　地表沉陷樁布設(shè)位置

3.3內(nèi)業(yè)處理

首先將手簿中每次觀測(cè)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，即打開(kāi)工程之星-工程-文件輸出-源文件（每次觀測(cè)時(shí)間文檔）-目標(biāo)文件（需存的名稱(chēng)及位置）-轉(zhuǎn)換。然后手簿連接電腦，打開(kāi)Microsoft Actiresync軟件，在瀏覽中找到轉(zhuǎn)換后的目標(biāo)文件（該文件為dat格式），記事本打開(kāi)，將本次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)復(fù)制至以往建立好的Excel文檔中，并制作曲線(xiàn)圖表，如表1所示。這樣就能很直觀地看到每個(gè)沉降樁的沉降值（見(jiàn)圖3），為受采動(dòng)沉陷區(qū)提供圖表依據(jù)。

表1　Excel表格

圖3　沉降樁沉降值

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)利用RTK實(shí)測(cè)地表預(yù)埋的沉降樁，建立完整規(guī)律的觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，為分析趙固二礦的地表移動(dòng)參數(shù)和移動(dòng)規(guī)律，以及日后的土地復(fù)墾工作提供依據(jù)。

實(shí)踐證明，（GPS）RTK測(cè)量技術(shù)給現(xiàn)代礦山測(cè)量帶來(lái)了重大的技術(shù)手段變革，極大地方便了礦山測(cè)量工作者的日常工作，隨著其技術(shù)的不斷進(jìn)步，必將給礦山測(cè)量帶來(lái)更大的便利，其在礦山測(cè)量中的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V泛。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄒友峰.礦山開(kāi)采沉陷工程［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［2］寧黎平.GPS-RTK技術(shù)在礦區(qū)控制測(cè)量中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪科學(xué)，2009，34（4）：202-203.

中圖分類(lèi)號(hào)：TD325

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5168（2016）01-0031-03

收稿日期：2015-12-27

作者簡(jiǎn)介：趙凱（1986-），男，助理工程師,研究方向：礦山測(cè)量。

RTK in the Zhaoguerkuang Mine Subsidence Subsidence and Rock Movement Observation Application

Zhao KaiXia Houzhi
（Zhaoguyikuang Mine Energy of Henan Coking Coal Group，Xinxiang Henan 453600）

Abstract:With the continuous improvement of the underground mining of large coal mine mechanization degree, roadway drivage,working surface stoping progress faster,the importance of the work of mine surveying appears day by day,especially in mining the influence of surface subsidence and rock movement observation and surveying work?ers also in weight.The application of New measurement technology— RTK Positioning Technology in the mine ground measurements greatly improve measurement efficiency and reliability,as the technology continues to mature, it has great popularization value.

Keywords:modernminesurveying;surfacesubsidence;rockmovementobservation;RTKpositioningtechnology