陕北杭来湾煤矿井上下对照测量精度分析与研究

陕北杭来湾煤矿井上下对照测量精度分析与研究

郭强

陕西有色榆林煤业有限公司陕西榆林719000

摘要：介绍了矿井联系测量的基本组成和工作原理，通过对杭来湾煤矿的地面、井下的联系测量与钻孔数据对比分析研究了井上下联系测量的精度情况，表明在合适的位置进行导线的闭合和陀螺边的加测可有效提高井下测量精度。

关键词：导线；测量精度；陀螺；误差

1概述

为了满足矿井日常生产、管理和安全等需要，要将矿井地面测量和井下测量联系起来，建立统一坐标系统使得地面与井下对应位置关系处于相对较小差值范围内。这种把井上的平面坐标和高程导入到井下所进行的测量工作就称为矿井联系测量。目前，联系测量用到的仪器地面主要有GPS、水准仪和全站仪，井下主要有全站仪、水准仪和陀螺仪。随着科技的进步，高精度的测绘仪器设备被广泛应用工程测绘中来。

为了进一步验证矿井联系测量在煤矿开采过程中的精度，以及可以服务的范围，本文结合在陕北杭来湾煤矿实施的井上、下联系测量任务，通过与从地面打钻对比方法验证测量精度，说明了在采取适当的测量措施的运用取得的测量精度完全满足矿井生产需要，对矿井开采后的地面建筑物影响程度提供了参考意义。

2矿井联系测量工作原理

2.1建井前在工业广场附件内易保护的地方埋设GPS控制点，且与井口通视的点不得少于三个，利用GPS空间定位技术原理参照E级GPS控制网标准进行观测、平差。

2.2利用导线测量原理将平面和高程逐站传递至井下工作面位置，在传递的过程中如有条件将传递导线隔1000m左右进行闭合测量，如没有条件在距离较长的情况下需利用陀螺测量原理测出导线边的真方位角进行比对或改正。

3数据分析与处理

3.1井筒掘进前设置4个E级GPS点GP106、GP171、HJ01，观测时段不小于45min，将数据进行平差。将GP106、GP171、HJ01作为已知点、起始边使用导线法将坐标及方位传递至主、副、风斜井贯通点处。贯通后进行平差精度如下:

①主副井：角度闭合差fβ=15″，坐标闭合差Ws=99.28mm，边长相对闭合差1/T=1/25983；②主风井：角度闭合差fβ=18″、坐标闭合差Ws=67.28mm，边长相对闭合差1/T=1/38481。以上误差均小于允许误差。

3.2井下导线边与陀螺方位角的比较

通过平差后的导线边作为井下延伸巷道的起始边进行巷道导线延伸。在每个工作面顺槽的导线边与陀螺定向的方位角进行比较如下（为导线方位角、为陀螺方位角）。

①30101工作面回风顺槽导线边-=-0°00′31″

胶运顺槽导线边-=-0°00′16″

②30102工作面胶运顺槽导线边-=0°00′7″

③30103工作面胶运顺槽导线边-=-0°00′12″

30103工作面辅运顺槽导线边-=0°00′00″

④30104工作面辅运顺槽导线边-=0°00′6″

30104工作面辅运顺槽导线边-=-0°00′02″

⑤30105工作面胶运顺槽导线边-=0°00′00″

30105工作面辅运顺槽导线边-=0°00′05″

30105工作面辅运顺槽导线边-=-0°00′05″

⑥30106工作面辅运顺槽导线边-=-0°00′01″

30106工作面辅运顺槽导线边-=0°00′05″

30106工作面辅运顺槽导线边-=-0°00′02″

由以上数据可以看出，只有30101工作面回风顺槽差值超过20″，其余均在±20″之内。由于30101回风顺槽是独头巷道掘进，顺槽内的导线延伸属支导线延伸，误差相对较大。其余巷道均为双巷掘进，可以在每隔1000m的位置进行小闭合以减小支导线误差积累，说明在适当位置进行闭合测量可以有效的减小误差的积累。由③④⑤⑥可以看出在每个顺槽中的贯通处通过实测陀螺方位角与坐标方位角最大相差±5″，可见该矿的实测导线的方位精度较高。贯通后实测平面坐标中误差M综合=±0.110m，则M极=±0.220m。

3.3钻孔验证

从该矿地面雨水泵站处钻探4个强排钻孔，钻探工程结束后，施工方对孔位进行测斜，数据如下：

①1#井测斜数据：测至255米处时南北偏移6.15m、东西偏移0.28m、位移值6.15m；

②2#井测斜数据：测至255米处时南北偏移2.95m、东西偏移1.72m、位移值3.42m；

③3#井测斜数据：测至255米处时南北偏移-0.730m、东西偏移-1.070m、位移值1.250m；

④4#井测斜数据：测至255米处时南北偏移-0.670m、东西偏移-0.670m、位移值0.900m。

通过井下坐标系统对强排钻孔硐室进行中线标定，硐室开凿后验证钻孔位置相比如下（以每个孔的地面坐标0，0为参考）：

①1#钻孔：x上=0.000，y上=0.000；x下测斜=-6.200，y下测斜=-0.300；x下测量=-6.600，y下测量=0.300；△x下=0.400，△y下=0.600。

②2#钻孔：x上=0.000，y上=0.000；x下测斜=-3.000，y下测斜=-2.700；x下测量=-2.700，y下测量=-2.300；△x下=-0.300，△y下=0.400。

③3#钻孔：x上=0.000，y上=0.000；x下测斜=0.800，y下测斜=1.100；x下测量=0.400，y下测量=2.100；△x下=0.400，△y下=-1.000。

④4#钻孔：x上=0.000，y上=0.000；x下测斜=0.700，y下测斜=0.700；x下测量=0.400，y下测量=1.300；△x下=0.300，△y下=-0.600。

由以上数据对比可知：

ΔD=±√（（X下测斜-X下测量）2+（Y下测斜-Y下测量）²）

ΔD—两点之间距离

X下测斜、Y下测斜-井下测斜坐标

X下测量、Y下测量-井下实测坐标

由上式计算3#井井下测斜坐标与井下测量相差最大，相差为1.077m；2#井测斜坐标与井下测量相差最小，相差为0.500m。由于测斜仪本身存在一定误差，说明2#井测斜坐标亦存在一定测量误差。

由以上对比数据可见，在井底标定寻找硐室时所标定的坐标为同一站仪器标定，故井底测量坐标间测量误差相对较小可忽略不计。

以2#孔误差值作为基础值，则有测斜仪的中误差为：

m1==±0.370m

那么井底测量误差应为m2=ΔD2#-m1=0.130m

由此可见该项误差与陀螺验证误差及贯通误差基本符合。

4结论

4.1通过从30101-30107工作面的陀螺定向与导线的方位角比较，证明在井下导线测量过程中在合适的位置进行闭合测量和加测陀螺边可有效控制井下测量精度。

4.2通过地面打钻到达井下后，经过井下坐标系统进行寻找，证明测量误差均在可控范围内。

综上所述，该矿地面与井下的相对位置关系误差在0.2m范围内，实测数据精度较高，对其后的地面搬迁和二盘区立井与井底大巷的贯通提供了可靠依据。