綜合測量方法在超長距離巷道貫通中的應(yīng)用

侯偉

【摘 要】受到誤差累積的影響，長距離貫通測量一直是煤礦礦山測量的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在煤礦長距離貫通測量中，采用全站儀"三架法"結(jié)合陀螺定向的方法，順利完成了貫通測量工作。貫通結(jié)果表明，"三架法"精度可靠，效率較高；精密導(dǎo)線加測陀螺定向邊明顯的提高了貫通精度。導(dǎo)線測量是目前礦山井下測量的主要方法，由于全站儀同時(shí)具有測角、測距的功能，且全站儀內(nèi)置有多種測量軟件，測量人員會根據(jù)不同要求采取不同的測量方法。在井下測量時(shí)，導(dǎo)線測量是最主要的測量技術(shù)，由于全站儀導(dǎo)線可同時(shí)測得井下目標(biāo)的三維位置，可省去井下水準(zhǔn)測量，因此，在礦山測量中已得到了非常廣泛的應(yīng)用。然而，由于巷道狹窄，礦山開采對測量工作產(chǎn)生干擾或阻礙。由于井下測量特殊條件的限制，隨著采掘工程的進(jìn)展，受誤差傳播影響，井下測量工作可能存在誤差越來越大的現(xiàn)象，這給井下測量工作帶來了一定的難度。在煤礦長距離貫通測量中，需采取一定的措施，才能保證成果的精度和可靠性。

【關(guān)鍵詞】貫通測量；三架法；精密導(dǎo)線；陀螺定向

一、全站儀“三架法”在貫通測量中的應(yīng)用

1.項(xiàng)目概況

在煤礦貫通測量工程中，已經(jīng)建立地面GNSS控制點(diǎn)，且完成了斜井聯(lián)系測量工作。該貫通工程為兩井大型貫通測量，貫通距離井下長度為4900m，布設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)36個(gè)，導(dǎo)線邊長25-360m，最短邊不小于25m，均長136m。井下巷道按照7″導(dǎo)線的精度要求進(jìn)行測量。根據(jù)《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定，要求貫通相遇點(diǎn)在水平重要方向上的偏差不得超過0.5m，在高程方向上的偏差不得超過0.2m。

2.全站儀“三架法”介紹

為了提高井下導(dǎo)線的可靠性，一般按照“Z”形布設(shè)，井下連續(xù)的支導(dǎo)線點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H，若B點(diǎn)為井下貫通導(dǎo)線的平面及高程起算點(diǎn)，B-A點(diǎn)的方位為起算方位，則第一站時(shí)在B點(diǎn)安置全站儀，在A、C兩點(diǎn)安置棱鏡，A、B、C點(diǎn)均對中整平后，即可開始觀測。B點(diǎn)觀測結(jié)束后，全站儀從B點(diǎn)基座拔出后快速、安全的移至C點(diǎn)。

基座上，后視作業(yè)人員將A點(diǎn)棱鏡移至B點(diǎn)基座上，前視作業(yè)人員將腳架基座移至D點(diǎn)并整平對中，將C點(diǎn)棱鏡插入D點(diǎn)基座中，B、C、D點(diǎn)均精確整平后即開始第二站的觀測?？梢钥闯觯坑^測完一站，只需在新的前視點(diǎn)上將腳架和基座整平對中一次，提高了工作效率。

在該貫通測量項(xiàng)目中，使用防爆全站儀（標(biāo)稱測距精度±（2mm+2ppm）mm，測角精度±2″），按照7″導(dǎo)線的測量要求進(jìn)行觀測，順利的完成了長距離貫通測量工作。

二、陀螺儀在長距離貫通測量中的應(yīng)用

1.陀螺儀簡介

陀螺儀相對于慣性空間有定軸性的特性，而地球相對于慣性空間有自轉(zhuǎn)效應(yīng)，因此在地球表面某一緯度φ處的陀螺儀就可以測量出相對于慣性空間的自轉(zhuǎn)角速度ω，然后將地球的自轉(zhuǎn)角速度分解為水平分量和垂直分量，其中水平分量ωn=ωcosφ沿地球經(jīng)線指向真北；可見，通過慣性技術(shù)測量敏感地球自轉(zhuǎn)角速度的水平分量便可以獲得地球的北向信息，這就是尋北儀工作的基本原理。

本次長距離貫通測量使用的陀螺儀一次定向精度為±15″。

2.陀螺儀觀測程序

陀螺定向采用中天法進(jìn)行觀測，定向程序?yàn)椋?/p>

（1）先在地面任意點(diǎn)上測定儀器當(dāng)?shù)氐谋壤?shù)C值。觀測6個(gè)測回，計(jì)算出3個(gè)C值，取平均值作為當(dāng)?shù)乇緝x器C值，在一定時(shí)期內(nèi)，50km內(nèi)可使用同一C值；

（2）在地面已知邊上觀測3個(gè)測回，計(jì)算儀器常數(shù)△；

（3）在井下待定邊上用2測回測量陀螺方位角；

（4）返回地面后，在原已知邊上采用3測回測量陀螺方位角，求得儀器常數(shù)△。根據(jù)以上測量成果來檢驗(yàn)儀器的穩(wěn)定性和測量的精度，確保陀螺定向成果的可靠性和精度。

為了保證觀測精度，在“L”形導(dǎo)線拐角去加測陀螺定向邊，測量時(shí)需要嚴(yán)格執(zhí)行以下各項(xiàng)限差：

（1）陀螺儀的C值測量互差不大于0.06；

（2）儀器的懸掛帶零位不能超過±0.5格，測量前后零位值的互差不得超過0.2格；井上下零位差超過0.3格時(shí)，應(yīng)加入零位改正；

（3）相鄰擺動時(shí)間的互差不得大于0.4秒，間隔擺動時(shí)間的互差不得大于0.6秒；實(shí)踐總結(jié)可以保證相鄰擺動時(shí)間的互差不大于0.3秒，間隔擺動時(shí)間的互差不大于0.4秒；

（4）兩個(gè)鏡位觀測測線測前方向值、測后方向值。測前測后方向值的互差不得超過10"；

（5）測回間方向值互差不大于40"。

三、貫通測量結(jié)果分析

貫通后，經(jīng)實(shí)測，縱坐標(biāo)閉合差為0.195m，橫坐標(biāo)閉合差為0.236m，精度較高，遠(yuǎn)小于估計(jì)誤差及技術(shù)設(shè)計(jì)要求，分析原因，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）采用2″全站儀精密導(dǎo)線測量，且測量過程中進(jìn)行可靠的獨(dú)立檢核，及時(shí)復(fù)測復(fù)算，對復(fù)測結(jié)果進(jìn)行精度評定，并與原測量成果進(jìn)行精度進(jìn)行比較，保證了測量的精度；

（2）加測陀螺定向邊是相向貫通工程中線高精度貫通的關(guān)鍵，在大型貫通工程中，由于導(dǎo)線過長，且存在很多短邊，誤差累積嚴(yán)重，加測陀螺定向邊可以明顯提高貫通測量精度。

（3）采用全站儀“三架法”進(jìn)行精密導(dǎo)線測量，提高工作效率的同時(shí)保證了測量的精度和可靠性。

四、結(jié)論

在煤礦長距離貫通測量中，采用全站儀“三架法”精密導(dǎo)線測量，結(jié)合陀螺定向的方法，順利完成了貫通測量工作。貫通后，經(jīng)實(shí)測檢查，縱坐標(biāo)閉合差為0.195m，橫坐標(biāo)閉合差為0.236m，可以滿足《煤礦測量規(guī)范》及技術(shù)設(shè)計(jì)要求。該貫通測量的順利完成，為以后類似貫通測量工作提供了很好的借鑒。

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