大佛寺煤矿主、副风井贯通测量方案设计

1、大佛寺煤矿主、副风井贯通测量方案设计一 概述1测区概况与工作任务大佛寺煤矿位于陕西省咸阳市彬县境内，临界长武。主副井工业广场有312国道左右穿过，有一条大道自312国道起盘山而上可到达位于彬县水帘乡菜子塬上村处的风井。测区基本为塬，南部为平地，北部有沟豁，且南北地势落差较大，给高程控制带来了一定的难度。要求实施主、副、风井贯通测量任务。其中主、副井均为斜井，井口高程均为855m，倾角分别为14度、20度，长度分别为861.3米、590米。风井井口高程1022m，深370m。根据施工进度要求贯通点均在主、副井上，主井设计为皮带运输，所以贯通在水平方向的容许偏差0.3m、竖直方向的容许偏差均为0.

2、2m。副斜井设计为轨道运输方式，贯通在水平容许偏差取相同限差。2已知资料1、平面控制部分从测绘局收集来的已有控制点成果如下表1，均为1954年北京坐标3。带坐标，中央子午线108度。已有平面控制点坐标 表1点 号点 名等级X (m)Y (m)H (m)ZTY1咀头源3883438.62136495973.3421009.400YHW1鸭河湾3884930.63836499142.1151070.660TJP1田家坡3880125.02636498910.2441133.8002、高程控制用四等水准观测近井水准基点的高程。3 技术依据1、煤矿测量规程中华人民共和国能源部煤炭工业出版社（1989）

3、2、煤矿测量手册煤炭工业出版社3、工程测量规范中华人民共和国国家标准中国计划出版社；（GB50026-93）二 地面控制测量方案设计1 平面控制方案1、地面布网方案 （1）GPS平面控制 根据主斜井、副斜井和风井三个井口附近的具体条件并兼顾今后测量工作的需要，设计在主副斜井附近布设6个近井点，在风井附近布设3个近井点，并与测区附近的三个国家控制点共同构网联测，采用GPS测量方案。 近井点的布设主副斜井距离比较近，故在主副斜井附近布设一个GPS点直接作为近井点，在风井附近也同样布设一个GPS点作为近井点，其它点布设在近期不易受采动影响的稳定位置，要求最小基线长度不低于200米。应保证相邻两点之间

4、相互通视，并尽可能使同组近井点之间都通视，但实际上难以做到。对于可能受采动影响的点，可在生产过程中由GPS近井点用全站仪在稳定地点加密若干个控制点。由于其边长较短，这些点不便于用GPS直接测量。设计在三个井口共设置9个近井点，其编号与布设位置见附图1。 GPS网的精度设计根据煤矿测量规程对近井点精度的要求，确定GPS网采用E级测量标准进行施测。E级GPS网测量精度与技术要求如表2。表2 E级GPS网测量精度与技术要求固定误差（mm）比例误差系数×10-6最弱边相对中误差闭合环的边数平均距离（km）同步接收机数10201/20000100.252 GPS网的图形设计GPS网共有9个未知

5、点和三个已知点，其图形布设图附图1.采用边连方式，包括5个同步环。最长基线边长3554米，最短基线边长225米。总基线边共30条，其中独立基线边15条，必要基线边11条，多余基线边4条。 GPS测量方法先对三个已知点进行GPS检测，在确认已知点可通过GPS约束平差后再进行整体控制测量。如果上述三点不能用，可采用矿区其他可用控制点替代，布网方案不变。改变控制点位置一般不会影响GPS测量的精度。采用标称精度不低于表2要求的双频GPS接收机用静态方式观测，设计同步接收机数为4台，观测5个时段，时段长度为60min，数据采样间隔为10，最大PDOP值小于6。 GPS网平差处理采用GPS平差处理软件先作

6、基线解算和无约束平差，得到各点的WGS-84坐标。再根据表1中的已知点54坐标与高程作三维约束平差，获得近井点的平面坐标。基线向量的改正数及基线边相对误差应小于规范要求。 （2）地面复测导线 为了检测地面GPS控制测量成果的可靠性，根据委托单位的要求，在付井和二号风井之间布设5级复测导线，以检测付井和风井之间近井点的相对精度。地面复测导线起于GPS近井点G01-G02并终于G07-G08，基本上沿付井口和风井口的连线方向布设成近似等边直伸形状。导线布设位置如附图1所示。导线平均边长220m左右，复测导线站数为6站。实际布点时可根据地形情况作适当调整。地面复测导线按煤矿测量规程和工程测量规范中一

7、级光电测距导线的要求施测，其技术要求如表 3所示。在导线平差时，先检查最远边（D07-D08）的测量方位角与其GPS测量的方位角之差，以及相对于GPS成果的导线相对闭合差是否都满足表3的要求。若在限差范围内，说明复测导线精度及GPS近井点的精度均满足测量要求。一般来说，E级GPS测量精度通常高于5级导线精度，因此可将GPS点作为地面已知控制点使用，按附合导线对复测导线进行严密平差。若复测导线结果超出表3的要求，须重新进行导线复测和GPS控制测量，直到满足规范要求。表3 地面复测导线的主要技术指标 导线类别测角中误差仪器等级测回数方位角最大闭合差一级（5级）52级4±10一测回中2C互

8、差各测回间互差平均边长（m）测距中误差差导线相对闭合差139500m15mm1/150002 高程控制方案近井点高程联测:由于GPS正常高测量的精度较低，因此GPS高程测量结果不能作为近井点的高程数据。考虑到近井点高程的绝对精度对于贯通测量没有影响，故设计按四等水准测量要求先检测上述三个已知GPS点，当实测高差不符值在2倍允许限差以内时，取其中任一点的高程作为基准高程，再按四等水准测量要求对9个近井点进行高程联测（前面的高程检测数据可作为联测的一部分）。四等水准测量技术要求如表3。表3 四等水准测量技术要求 等级仪器级别视线长度（m）前后视距差（m）四等DS31005黑红面读数差(mm)黑红面

9、高差之差(mm)每公里高差中误差(mm)环路或附合线路长度（km）35±1015水准标尺观测次数往返互差或闭合差（mm）平地（L：公里）山地（n：测站数）木质双面往返各一次±20±6三 风井的定向测量方案1 投点方案钢丝投点与井上下连测本矿风井为立井，联系测量采用钢丝投点并同时进行井上下连测方法传入平面坐标。投点采用两次投点，互差不超过2cm。采用钢丝投点法导入平面坐标，在钢丝下悬挂65kg重砣。由于井筒较深，所以采用摆动投点的方法确定钢丝的稳定位置。2 井下定向方案在井上、井下各安置一台全站仪，采用全圆方向观测法观测连接三角形的各转折角，施测三个测回，在满足2秒

10、级仪器观测精度的条件下，取其平均值作为测角结果；量边采用钢尺水平丈量及全站仪电子测距相结合，以不同的摆动位置丈量40次，在满足各次摆动中值互差不大于3mm的条件下，取其平均值作为量边结果。3 高程传递方案在风井井下钢丝投点的位置架设全站仪，对中整平后，将全站仪提手拆除，设置温度和仪器常数，将垂直角调至0度，使望远镜垂直向上。同时，在地面钢丝绳所在处一固定位置立三棱镜反射器，将镜头垂直向下。待准备工作做好后用全站仪测量铅垂距离，并在地面和井下使用水准仪测量三棱镜反射中心至近井点的高差及井下全站仪中心至井下高程起始点的高差。上述过程重复2次，取平均值作为井下起始点高程。导入高程独立进行两次，互差不

11、超过长度的1/8000。四 井下控制测量方案1 井下导线测量方案（1）井下平面控制导线布设方案由于主副斜井巷道较直且长度较短，分别沿主副斜井巷道布设井下控制导线。导线点应选择在稳定位置，尽可能加大导线边长度。风井处从联测点开始向两井布设导线。部分导线边受到地形及巷道的影响边长小于50米，平均边长为100米，导线点总数为21个。实际布点时可根据井下顶板情况作适当调整，不稳定地段可设置成临时点。稳定地段设置成永久导线点。上述调整不会影响导线测量精度和贯通误差预计。（2）导线测量技术要求 井下控制采用全站仪导线形式，按煤矿测量规程中井下平面控制测量基本控制中的7级导线要求施测。采用2级全站仪每次独立

12、观测每测站两个测回，边长采用光电测距法，每边往返观测两测回。为保证贯通测量的可靠度，提高井下控制导线的测量精度，井下控制导线须进行一次独立复测，当两次测量的成果符合精度要求时，取其平均值作为最终观测成果，若两次观测的互差超过限差要求时，则应重新独立观测。根据煤矿测量规程确定井下导线测量的主要技术要求如表4。表4 井下控制导线的主要技术指标 导线类别仪器等级观测方法测回数（按导线边长分）15m以下15m以上72级测回法32同一测回中半测回互差两测回间互差一般边长（m）复测支导线全长相对闭合差复测支导线坐标方位角闭合差（）201260200m1/600014在边长测量中，测定气压读至100Pa，气

13、温读至1ºC。每条边长往返2测回。其限差为：一测回读数较差不大于10mm，往返观测同一边长时，化算为水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于1/6000。对于曲线巷道中边长小于30m的导线点及不稳定地段的临时导线点，可采用“三架法”观测，以减少对中误差和提高观测速度。用全站仪测定的边长观测值应加入温度和气压改正，以保证观测成果的精度。2 井下高程测量方案主、副斜井与风井间的水准测量按地面四等水准要求施测，使用S3水准仪观测，线路长约为1.3公里。五 贯通测量误差预计1 主斜井贯通测量误差预计（1）误差参数的确定 导线起始点及起始方位角误差如附图2所示。贯通点两侧的井下导线起始边

14、分别为GPS近井点G02G01及G07G08。GPS点位误差可根据平差后基线边的精度确定。GPS基线边长度越大，其相对精度越高。因此，应尽可能选择长基线边作为井下控制导线的起始边，以减小起始边方位角误差影响。因付井及二号风井附近可能受采动影响，起始边长度不会很大。以起始边为230m计算，取相对点位中误差=10mm，则井下导线起始边方位角误差=9。 井下导线测角误差按煤矿测量规程的规定，取=7 井下导线边测距误差按工程测量规范的规定，2级全站仪的标称测距精度为2mm+3×D(D为距离，单位为mm)。考虑到井下仪器对中困难及观测条件较差，且边长一般不超过200m，测距的比例误差影响较小。

15、参照煤矿测量手册相关资料，取井下全站仪测边（平均边长100m）的中误差为=10mm。 面水准测量误差 根据<<煤矿测量规程>>中规定的限差反算,地面四等水准测量,测段往返测量互差的限差为,则=±7mm.（2）贯通点K1在水平y轴方向的误差预计主斜井一侧井下导线起始边误差引起K2点在y轴上的误差=20.1mm式中x1为G01到假定坐标系的纵坐标，有图2可知，x1=400.2m主斜井一侧井下导线测角误差引起K1点在y轴上的误差=21.7mm 主斜井一侧井下导线测边误差引起K1点在y轴上的误差=6.5mm 风井一侧井下导线起始点及起始边误差引起K1点在y轴上的误差=

16、30.9mm 风井一侧井下导线测角误差引起K2点在y轴上的误差=46.6mm 风井一侧井下导线测边误差引起K1点在y轴上的误差 贯通点K1在水平方向x轴上的总误差=64.4mm取2倍中误差作为预计误差，则贯通点在y方向上的预计误差为：=128.8mm（3）贯通点K1在水平x轴方向的误差预计主斜井一侧井下导线起始边误差引起K2点在x轴上的误差=10mm式中y1为G01到假定坐标系的纵坐标，有图2可知，y1=6.1m主斜井一侧井下导线测角误差引起K1点在x轴上的误差=1.3mm 主斜井一侧井下导线测边误差引起K1点在x轴上的误差=20.4mm 风井一侧井下导线起始点及起始边误差引起K1点在x轴上的

17、误差=10.1mm 风井一侧井下导线测角误差引起K2点在x轴上的误差=2.2mm 风井一侧井下导线测边误差引起K1点在x轴上的误差 贯通点K1在水平方向x轴上的总误差=37.8mm取2倍中误差作为预计误差，则贯通点在y方向上的预计误差为：=75.6mm (4)贯通点K1在高程上的误差预计 地面水准测量引起高程误差 =14mm为地面水准测量每千米长度的高度中误差;L为地面水准路线长度,L=2km.主斜井一侧三角高程测量引起的误差风井一侧导入高程误差=±15.9mm 井一侧井下三角高程测量引起的误差 =39.1mm 项误差引起K1点在高程上的总误差=55.7mm 取两倍中误差作为预计误差

18、,则K1点在高程上的贯通误差预计为: =111.4mm(5) 在水平x轴方向的误差预计为：=75.6 mm在水平y轴方向的误差预计为：=128.8 mm在高程方向的误差预计为： =111.4mm贯通点K1在三个方向的预计误差均小于贯通允许偏差值，表明本贯通测量设计方案是合理可行的。2副斜井贯通测量误差预计（1） 误差参数的确定 导线起始点及起始方位角误差如附图2所示。贯通点两侧的井下导线起始边分别为GPS近井点G02G01及G07G08。GPS点位误差可根据平差后基线边的精度确定。GPS基线边长度越大，其相对精度越高。因此，应尽可能选择长基线边作为井下控制导线的起始边，以减小起始边方位角误差影

19、响。因付井及二号风井附近可能受采动影响，起始边长度不会很大。以起始边为230m计算，取相对点位中误差=10mm，则井下导线起始边方位角误差=9。 井下导线测角误差按煤矿测量规程的规定，取=7井下导线边测距误差按工程测量规范的规定，2级全站仪的标称测距精度为2mm+3×D(D为距离，单位为mm)。考虑到井下仪器对中困难及观测条件较差，且边长一般不超过200m，测距的比例误差影响较小。参照煤矿测量手册相关资料，取井下全站仪测边（平均边长100m）的中误差为=10mm。（2）贯通点K2在水平y轴方向的误差预计副斜井一侧井下导线起始边误差引起K2点在y轴上的误差=29mm式中x1为G01到假

20、定坐标系的纵坐标，有图2可知，x1=622.5m副斜井一侧井下导线测角误差引起K2点在y轴上的误差=33.4mm 斜井一侧井下导线测边误差引起K2点在y轴上的误差风井一侧井下导线起始点及起始边误差引起K2点在y轴上的误差=19.7mm风井一侧井下导线测角误差引起K2点在y轴上的误差=24.6mm风井一侧井下导线测边误差引起K2点在y轴上的误差 贯通点K2在水平方向y轴上的总误差=55.9mm取2倍中误差作为预计误差，则贯通点在y方向上的预计误差为：=111.8mm（3）贯通点K2在水平x轴方向的误差预计副斜井一侧井下导线起始边误差引起K2点在x轴上的误差=10.1mm式中y1为G01到假定坐标

21、系的纵坐标，有图2可知，y1=37.2m副斜井一侧井下导线测角误差引起K2点在x轴上的误差=1.3mm 副斜井一侧井下导线测边误差引起K2点在x轴上的误差=22.8mm 风井一侧井下导线起始点及起始边误差引起K2点在x轴上的误差=10.4mm 风井一侧井下导线测角误差引起K2点在x轴上的误差=4.5mm 风井一侧井下导线测边误差引起K1点在x轴上的误差 贯通点K2在水平方向x轴上的总误差=35.4mm取2倍中误差作为预计误差，则贯通点在y方向上的预计误差为：=70.8mm(4)贯通点K2在高程上的误差预计 地面水准测量引起高程误差 =14mm为地面水准测量每千米长度的高度中误差;L为地面水准路

22、线长度,L=2km.副斜井一侧三角高程测量引起的误差风井一侧导入高程误差=±15.9mm 井一侧井下三角高程测量引起的误差 =37.1mm 项误差引起K1点在高程上的总误差=58.3mm 取两倍中误差作为预计误差,则K1点在高程上的贯通误差预计为: =116.6mm (5) 在水平x轴方向的误差预计为：=70.8 mm在水平y轴方向的误差预计为：=111.8 mm在高程方向的误差预计为： =116.6mm贯通点K2在三个方向的预计误差均小于贯通允许偏差值，表明本贯通测量设计方案是合理可行的。六 主副井施工测量方案依据GPS控制点按极坐标法直接标定主副井井井口位置。在施工过程中，每隔4

23、0-50m布设一个临时导线点用于施工放线，每隔3个临时点设置一个永久导线点。如果实测底板标高偏离设计位置较大，应调整井巷道的施工坡度。施工腰线的标定采用三角高程法，可采用激光指向仪用作斜巷施工测量。七 贯通测量最终方案1.平面部分（1） 地面平面控制在矿区范围内布设9个GPS点，联测3个已知的国家点，构成地面GPS控制网，以GPS点直接作为近井点，从主副井附近的GPS点用导线联测到风井附近的GPS点，检查GPS点的可靠性。（2） 联系测量 风井是立井，故需要进行联系测量，采用钢丝投点的方法进行投点，用一井定向的方法井下定向。（3） 井下导线测量风井井下从定向边开始，测设光电测距导线分别到贯通点，主副斜井分别从近井点布设光电测距导线到贯通点，导线测量可以尽可能采用三架法，以减少对中误差，提高观测速度。1.高程部分（1）地面高程测量地面高程测量从GPS已知点对近井点进行联测，采用水准测量的方法。（2） 导入高程风井采用钢丝导入高程，高程导入应独立进行两次，互差不超过1/8000。（3） 井下高程测量井下高程采用全站仪光电测距的方法，高程测量独立施测两次。（4） 观测技术要求为保证贯通的正确实施，应严格要求每个具体的观测环节。对于复测导线而言，需要确定导线施测时的每个具体精度指标，如测角中误差、导线全长相