中鋼集團山東富全礦業(yè)有限公司立井聯(lián)系測量及誤差分析

范振華 范慶鵬

【摘 要】本文通過富全礦業(yè)立井測量的實踐經(jīng)驗，詳細描述了常規(guī)立井聯(lián)系測量中的定向與導(dǎo)入高程的步驟以及誤差分析。

【關(guān)鍵詞】聯(lián)系測量；定向；導(dǎo)入高程；誤差分析

礦山立井聯(lián)系測量是將地面測量坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到井下，使井上下采用同一坐標(biāo)系統(tǒng)，立井聯(lián)系測量包括平面聯(lián)系測量和高程控制測量。平面聯(lián)系測量的任務(wù)是確定井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角和起算點的平面直角坐標(biāo)。通常我們把確定井下導(dǎo)線起算邊坐標(biāo)方位角的誤差作為平面聯(lián)系測量的精度標(biāo)準(zhǔn)，并把平面聯(lián)系測量簡稱為定向.高程聯(lián)系測量的任務(wù)是確定井下水準(zhǔn)基點的高程，稱為導(dǎo)入高程；本次立井聯(lián)系測量共進行5個大方面的工作，具體如下：

1資料搜集

首先搜集資料，現(xiàn)場進行勘查，測量成果精度分析，本次聯(lián)系測量使用由煤炭工業(yè)濟南設(shè)計研究院有限公司2007年10月提供的四級導(dǎo)線點副井井筒十字中線測量成果FS1、FS2作為本次聯(lián)系測量工作的起算數(shù)據(jù)：

起算數(shù)據(jù)表（1954北京坐標(biāo)系1956黃海高程基系）

點位 等級 X坐標(biāo)（m） Y坐標(biāo)（m） Z（m）

FS1 一級 3964867.623 451960.944 46.119

FS3 一級 3964827.872 451965.825 46.000

2資源配置

2.1人員組織

井上、下聯(lián)系測量時，按常規(guī)要求，需要組長1人（兼職）、觀測1人、記錄1人、前視2人、協(xié)作1人，共計6人。

投點、導(dǎo)高程時的人員配備及分工表

地點 組長 觀測 紀(jì)錄 通訊聯(lián)絡(luò) 其他 合計

地面 1（兼職） 1 1 1 3 6

井下 1（兼職） 1 1 1 3 6

合計 2（兼職） 2 2 2 6 12

2.2設(shè)備配置

儀器設(shè)備配置表

名稱 單位 數(shù)量 備注

Leica自動安平水準(zhǔn)儀 臺 2

Leica2”全站儀 套 2

水準(zhǔn)塔尺 個 4

鋼絲 套 2 1000米/套

長鋼尺 套 2

拉力計 個 2

手搖絞車 臺 2

垂球 個 2 25kg/個

穩(wěn)定桶 個 2

2.3儀器檢校

在作業(yè)前，按照<<有色金屬礦山生產(chǎn)技術(shù)管理規(guī)程>>規(guī)定對所使用的測量儀器、工具，交由鑒定資質(zhì)的部門進行檢驗校對和鑒定。鋼尺必須進行比長。確保儀器處于完好的工作狀態(tài)，以滿足測量精度要求。

3、一井定向

3.1地面連測導(dǎo)線測量

由副井井筒十字中心線基點FS1--FS3至副井井口敷設(shè)4"級導(dǎo)線。

3.2定向投點

3.2.1投點設(shè)備

纏鋼絲繩用的絞車、導(dǎo)向滑輪、垂球、鋼絲等。

3.2.2鋼絲下放和自由懸掛檢查

鋼絲通過導(dǎo)向滑輪并掛上垂球后，緩慢下放。當(dāng)垂球到達定向水平中段后，立即停止下放并閘住絞車。

鋼絲繩自由懸掛檢查：采用信號圈法進行檢查，以避免鋼絲在井筒中與井壁或其他東西接觸。

3.2.3擺動投點

采用穩(wěn)定投點：為確保在測量過程中，鋼絲繩處于相對穩(wěn)定的位置，將垂球放入以備好的油桶中，用儀器直接觀測垂線的方法進行連接測量。

4、導(dǎo)線測量使用方法

一井定向采用三角連接法[1]，如圖1所示：圖中O東O西為井筒中懸掛的垂線點，地面FS2和FS1為連測導(dǎo)線點，井下A、B為定向基點，由此構(gòu)成了以O(shè)東O西為公共邊的兩個連接三角形O東O西FS1、O東O西A.

4.1連接三角形的有利形狀

兩垂線間的距離應(yīng)盡可能的大；

三角形的銳角應(yīng)小于2度；

4.2三角形連接的測角量邊

4.2.1測角：地面在連接點FS1架設(shè)儀器，后視FS3，采用全圓方向觀測法依次觀測O東O西兩點。井下在連接點A架設(shè)儀器，后視O東，采用測回法依次觀測O西、B點兩個測回，并測出水平角O東AO西、、O東AB。

4.2.2量邊：三角形的各邊長度，使用鋼尺進行丈量三次，取平均值作為最終數(shù)據(jù)。

4.3內(nèi)業(yè)計算

4.3.1地面連接三角形的計算

此外，我們可以把相應(yīng)點號坐標(biāo)放在Autocad的坐標(biāo)系中，利用邊與角度的關(guān)系，求出A、B的坐標(biāo)，進行校檢。

5、導(dǎo)入高程

通過立井導(dǎo)入高程測量，采用長鋼尺法。按照<<有色金屬礦山生產(chǎn)技術(shù)管理規(guī)程>>的規(guī)定【2】，導(dǎo)入高程進行兩次，兩次上下錯動一段距離。

首先將纏在絞車上的長鋼尺掛上輕垂球，通過滑輪放到井下，換上重垂球，并將重垂球放入穩(wěn)定桶中。重垂球的重量采用25kg。井上、下各安一架水準(zhǔn)儀，在井上用水準(zhǔn)儀把高程從FS1傳遞鋼尺上，當(dāng)水準(zhǔn)尺放于FS1上時，水準(zhǔn)儀放在FS1與鋼絲的中間位置，井下將水準(zhǔn)儀安置在鋼絲與點A中間位置，水準(zhǔn)尺倒立的放在A點上。分別讀取立于FS1及井下的A點的水準(zhǔn)讀數(shù)a為1.525m、b為-1.055m及鋼尺讀數(shù)c為1.051m、d為267.603m。井上下讀數(shù)時，用對講機進行聯(lián)絡(luò)以達到同時進行。再變更儀器高，井下A點的水準(zhǔn)讀數(shù)a1為1.329m，b1為-1.250m鋼尺讀數(shù)為c1為1.247m、d1為267.798m，在井筒上、下口測量鋼尺的溫度T上為14oC、T下為21oC和當(dāng)時的井上下的氣壓1140hpa。計算時加上比長0.0073m、溫度改正-0.0077m、自重改正0.0142m（注：富全礦業(yè)徠卡全站儀的加、乘常數(shù)為：加常數(shù)=-0.70mm，乘常數(shù)=-1.14ppm）這里加、乘改正值數(shù)據(jù)的計算就不詳細說明。因此，我們可以求出HA：=HFS1+后視讀數(shù)a-尺長（d-c）-井下讀數(shù)b=-217.875；井下水準(zhǔn)基點兩次導(dǎo)入高程的互差不超過4mm，不超過井筒深度的1/8000，滿足精度要求；然后用水準(zhǔn)儀測A-B的高差用A的高程求出了B點的高程。

此法為井上下聯(lián)系測量的基本方法，方便準(zhǔn)確，為大多數(shù)礦山立井聯(lián)系測量所應(yīng)用。條件允許的情況下，也可以用陀螺定向進行方位校檢，同時也可用以上方法再測出B點的高程，然后通過A、B兩點的高差再進行校檢。

其測量方法的優(yōu)越性有待于我們進一步的研究和開發(fā)。

參考文獻：

[1]張國良.礦山測量學(xué)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001

[2]中國有色金屬工業(yè)總公司《金屬礦山測量手冊》編委會.金屬礦山測量手冊.[M].湖南科學(xué)技術(shù)出版社.1995