齊躍波

(晉煤集團寺河礦地測科 山西 晉城 048205)

1 概述

寺河礦屬生產(chǎn)礦井，隨著集約化生產(chǎn)和礦井向深部發(fā)展，采區(qū)和采煤工作面的瓦斯涌出量劇增，要求采區(qū)和采煤工作面的通風能力迅速增大。為了滿足礦井的安全生產(chǎn)，提高礦井的通風能力和抗災能力從而建立常店風井。為保證常店風井盡快投入使用，決定對常店風井與東六盤區(qū)大巷進行對接貫通。

為提高井下巷道的掘進速度，確保常店風井盡快投入使用，決定在東六盤區(qū)與常店風井之間，采用相向掘進西翼北回風巷，預計在東井區(qū)東膠帶運輸大巷800 m（K點）處貫通。常店風井與副斜井之間的距離約8.2 km，井下導線長度約13 km。常店風井垂深約370 m，副斜井長度550 m，坡度19°。

根據(jù)《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定，結合寺河礦工程需要，確定貫通測量地面控制測量部分，采用GNSS-D級控制網(wǎng)進行技術設計。

2 地面控制測量方案設計

目前，GPS近井網(wǎng)的建立手段已經(jīng)逐漸得到測繪業(yè)內(nèi)人士的認可，傳統(tǒng)的地面導線控制網(wǎng)對通視條件要求較高，操作程序較復雜，而GNSS網(wǎng)則大大加快了建網(wǎng)速度，且對點位直接的通視性沒有要求，這對礦山測量的山區(qū)地形是非常適用的。目前，霍州煤電等集團公司已經(jīng)采用此方法，探析結果表明：GPS近井網(wǎng)的建立可以作為礦山井下大型巷道貫通工程以及后續(xù)工程的定向邊的基準的參考，GPS礦區(qū)地面近井網(wǎng)的建設有利于某礦山的地面及井下長度和方向基準的獲取。實際上，此網(wǎng)比工程貫通平面方向限差要小20 cm左右[1]。

為了確保該項重大貫通工程的順利實施，決定采用GNSS定位儀按D級精度靜態(tài)測量方法建立地面平面控制網(wǎng)[2]。

2.1 已有控制點資料情況及其利用

本測區(qū)現(xiàn)有中國礦業(yè)大學2006年施測的《晉城礦區(qū)GNSS（C級）控制網(wǎng)成果》和山西省煤炭地質物探測繪院2007年施測的《晉城煤業(yè)集團寺河擴區(qū)GNSS（D級）控制網(wǎng)成果》（包括高程控制）等成果資料，井下現(xiàn)有晉城澤祥勘探測繪有限公司2008年施測的《寺河礦井下7″基本控制導線成果》，完全能滿足項目需要。

根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》和《工程測量規(guī)范》要求，結合寺河礦實際情況，對寺河井田內(nèi)原有進行了實地勘測，對原有控制點進行了認真的審核，最后認定“寺河礦(C級)”、“劉莊(D級)”、“秦莊(D級)”、“前嶺(D級)”、“下河(D級)”、“許村(D級)”、“東木圪堆(D級)”、“任家莊(D級)”、“常店(D級)”和“馬交嶺(D級)”十個點作為平面控制網(wǎng)的已知點。并實際對已知起算點進行檢查，符合精度要求才可以使用。

2.2 GNSS平面控制網(wǎng)的布設及觀測方案

選擇常店風井的“CD1”、“CD2”、“CD3”和“CD4”四個點作為地面待定點，與“寺河礦(C級)”、“劉莊(D級)”、“秦莊(D 級)”、“前嶺(D級)”、“下河(D 級)”、“許村(D 級)”、“東木圪堆(D 級)”、“任家莊(D 級)”、“常店(D級)”和“馬交嶺(D級)”十個已知點，共計14個點，構成地面GNSS控制網(wǎng)，使地面坐標系統(tǒng)成為整體。

GNSS平面控制網(wǎng)觀測方案[3-6]：

（1）平面觀測采用靜態(tài)相對定位作業(yè)模式。同步環(huán)之間采用邊連構網(wǎng)方式施測。利用11臺GNSS接收機進行同步觀測。

（2）本次控制網(wǎng)觀測按D級網(wǎng)精度要求實施14個控制網(wǎng)點，設計觀測2個時段，衛(wèi)星高度角15°，有效觀測衛(wèi)星總數(shù)≥4顆，觀測時段長度≥60分鐘，觀測中任一衛(wèi)星有效觀測時間≥15分鐘，數(shù)據(jù)采樣間隔20秒，點位幾何圖形強度因子PDOP＜6；采用點邊混合連接的閉合路線，重復基線比例應大于0.1，網(wǎng)中平均獨立設站次數(shù)應大于1.6。

（3）GNSS網(wǎng)基線解算及觀測數(shù)據(jù)檢驗，采用隨機配備的Trimble Geomatics Office GPS軟件完成?；€解算按同步觀測時段為單位進行，外業(yè)數(shù)據(jù)質量應以同一時段觀測值的數(shù)據(jù)剔除率、同步觀測環(huán)閉合差、獨立閉合環(huán)或附合路線坐標閉合差、同一基線不同時段的較差等進行檢驗，并滿足規(guī)范D級精度的要求。

（4）GNSS外業(yè)采集數(shù)據(jù)檢驗完成以后，采用隨機配備的Trimble Geomatics Office GNSS數(shù)據(jù)處理軟件進行GNSS網(wǎng)平差。進行WGS—84系下的無約束平差，以反映GNSS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度，確?；€分量的改正數(shù)絕對值小于規(guī)定值。

（5）利用無約束平差的可靠觀測量，在1954年北京坐標系下進行三維或二維約束平差，并對起算數(shù)據(jù)進行檢驗，確保GNSS成果精度。

（6）采用GNSS網(wǎng)周邊及中央等級水準點做為高程起算數(shù)據(jù)，擬合似大地水準面，推算GNSS點高程。

GNSS接收機：Trimble 5800

水平5 mm+0.5 ppm 垂直 5 mm+1 ppm

中海達F61 GNSS

水平2.5 mm+1 ppm 垂直 5 mm+1 ppm

基線處理結果如下：

2.3 高程控制

常店風井和副斜井的高程控制測量按《國家水準測量規(guī)范》有關四等水準測量規(guī)定進行。

常店風井的高程控制點是利用《寺河礦區(qū)四等水準點成果表》中的“常店”作為起算數(shù)據(jù)，用Trimble-DiNi12精密水準儀往返測量至常店風井的井口基點；副斜井的高程控制點利用《寺河礦區(qū)四等水準點成果表》中的“副井口”作為起算數(shù)據(jù)。

2.4 礦井聯(lián)系測量

礦井聯(lián)系測量，分別在常店進風立井、回風立井(兩個立井)進行投點、定向、導入標高。

為了提高聯(lián)系測量的精度，采用懸掛鋼絲的方法向井下傳遞平面坐標；陀螺定向方法向井下傳遞方向；用千米長鋼尺向下傳遞高程。

3 各種誤差參數(shù)的確定

地面GNSS選用D級精度測設，D級GNSS網(wǎng)的a≤10 ㎜，b≤10×10-6。

3.1 誤差預計

（1）地面GNSS測量引起K點在上的誤差：

式中：Ms—為近井點之間邊長SⅠⅡ的誤差；

a′—SⅠⅡ邊與貫通重要方向x′之間的夾角。式中：a—固定誤差，D、E級GNSS網(wǎng)的a≤10 mm；

b—比例誤差系數(shù)，D級GNSS網(wǎng)的b≤10×10-6，E級b≤20×10-6。

4 精度評定

此次常店風井與東六盤區(qū)大巷進行對接貫通要求在水平重要方向上的允許偏差不得超過0.05 m，在高程上的允許偏差不得超過0.03 m。

根據(jù)所采用的測量方案和儀器（測角2″級，測距精度為±3 mm+2×10-6D mm），計算獲得理論上的水平方向誤差為Mx限=±0.368 m，高程上的誤差為MH限=±0.262 m。常店風井與東六盤區(qū)大巷進行對接貫通后，經(jīng)現(xiàn)場實測貫通點誤差為：平面Mx=-0.105 m，高程MH=-0.092 m，貫通誤差小于預計誤差，完全符合《煤礦測量規(guī)程》要求，并以較高的精度完成了副斜井貫通測量工作。

5 結論

（1）通過對地面基線數(shù)據(jù)結算，求得此GNSS控制網(wǎng)單位權中誤差0.002 297 m，符合設計書和相關規(guī)程的各項要求，達到了技術設計的目的，滿足了貫通工程的地面控制測量需要。

（2）平面控制網(wǎng)測量的平面成果點位中誤差均在1 mm誤差內(nèi)，準確可靠，符合各項技術要求，達到了兩井貫通中地面D級GNSS網(wǎng)控制測量設計要求。