某煤矿两井间近井网布设方法的探讨

张启斌，李同庆，吴晓倩



某煤矿两井间近井网布设方法的探讨

张启斌，李同庆，吴晓倩

(山东科技大学 测绘科学与工程学院，山东 青岛市 266590)

结合某煤矿西风井贯通测量项目近井网布测具体工程实例，给出了建立煤矿近井网的布设方法，通过GPS网布设、外业实施、内业处理、精度评定等一系列工作，论证了用GPS网建立高精度近井点的可靠性，并采用大网控制，检验数据稳定性，小网坐标解算的新思路验证其可行性。用不同的固定点参与平差成果计算，并对其结论进行精度分析，以便为井下高精度巷道贯通提供地面基准。

煤矿；近井网；GPS网；贯通测量

0 引 言

近井点是布设在矿井口附近的测量控制点，用于向矿井下传递地面已知坐标、方位角或高程，即指导井下生产工作的基准[1−3]。建立近井点的传统方法有后方交会法、三角测量和三边测量[4−7]，对于实际环境中地形复杂亦可以采用三角高程测量法[8−9]，而传统的测量方法具有自身的缺点。

全球定位系统(GPS)的不断完善和广泛应 用[10−13]，为矿井建立进井点提供了新技术和新方法。本文拟以两井之间贯通测量为例，建立地面近井网，探讨利用GPS技术建立近井点的方法。

1 近井网建立

1.1 工程概况

项目为某矿副井与西风井之间进行贯通测量，贯通工程从副井开始经副井北门绕道、西翼猴车通道、−750下部车场及−750正石门、−750西翼轨道大巷、-750集中回风巷和−580水平回风巷西风井，贯通路线全长约7公里(单程长度)。且因为矿井地质结构和贯通距离的影响，高精度贯通显得尤为重要。

1.2 已有起算数据

矿区井A和井B进行两井间巷道贯通时，基于起算点已有资料分析，在建立近井网时仍然要以EJW和煤仓点起算(见表1)，保证了坐标系统的统一性。

1.3 近井点的布设

虽然GPS观测具有不通视、测距长等一系列优点，在布设近井点点位时具有很大的灵活性。但GPS接收机容易受到无线电磁波磁和其他不确定障碍物的影响，因为近井点布设在矿区，更要考虑矿区地面沉降的影响，为了使布设的近井点能够在使用方便的同时满足长期保存且点位变化几乎忽略的条件，因此布设近井点应遵循以下规则：

表1 矿区现存已知点坐标数据

(1) 近井点周围无障碍物，以避免多路径效应；

(2) 近井点应布设在便于保存且使用方便的位置，井口处布设至少一个控制点且与至少一个控制点相互通视[3]；

(3) 地面基础坚固，地质条件好，远离水域或可能存在沉降的区域[4]；

(4) 近井点应交通方便，便于其他测量实施；

(5) 两近井点间尽量连接为一条基线。

基于以上近井点布设规则，在风井周围埋设F0、F1、F2，主近井点选埋于副井井口稳定处命名为F03，4个点符合近井点要求，已知5个矿区旧点：EJW、XMC、YXF、MS、XK，其标石稳定，符合要求。利用旧点目的是为了坐标系统的统一性检查。布测近井网的同时，按D级技术要求在矿工业广场内不受开采影响处连测2个已有5秒点，其分别为I03、I04，作为陀螺定向的地面已知边，其命名与原点相同。

2 外业观测

2.1 仪器配备

为了确保近井网精度和结构强度，11个近井网点利用11台接收机同时段测量，一次成网，独立两个时段。

使用11台Trimble R4 GPS双频接收机观测，标称精度为±(5 mm+1 ppm×D)，按静态相对定位模式。

2.2 观测实施

观测实施采用经典静态相对定位模式，作业方法是将11台GPS接收机分别安置在11个点上，同步观测90 min，量取仪器高，并记录测站信息。

作业组在观测实施前，应先根据计划书的GPS近井网编制观测计划调度表，以便于在实际观测时进行调度。针对GPS网、采用的GPS接收机台数和定位模式，制定了测区的观测调度计划。统一观测、分开解算。

最后近井控制网由11个控制点组成，4个已知C级GPS点，7个D级GPS点(见图1)。

考虑到近井网测量及其检测成果，兼顾地面陀螺定向，将GPS近井网进行落地检核，其网型如图2 所示。

图1 GPS近井网(局部)

图2 GPS近井网(局部)

3 数据处理

应用随机数据处理软件HGO进行GPS网平差。首先在WGS-84坐标下进行三维无约束平差，然后进行二维约束平差。解算分两步：先整体解算11个点，网型如图1，再解算F0、F1、F2、F03、I03、I04，网型如图2，以确保网内更高精度。平差后对GPS网的平差成果与原控制成果进行比较和分析，进行外符合检查，获得高质量的成果。

采取两种解算方案，方案一：以MS-煤仓为固定点参与平差；方案二：以MS-B矿为固定点参与平差，以检查坐标系统的统一性。

两种方案未知点解算较差，如表2所示。

两种方案未知点解算较差相比，方案二解算未知点坐标精度更高，据此建立的近井网坐标成果如表3所示。

表2 未知点解算较差

表3 GPS近井网坐标成果

4 结 论

结合某煤矿西风井贯通测量实例，在煤矿近井网的布设方法上进行了探讨、实践，最后得出相应的结果，其具体表现在以下几个方面：

(1) 根据不同的大型工程在布设近井点所构成的近井网时要考虑工程所需精度，确定近井网的等级；

(2) 根据工程的近井点的需求和应用，提出了新的布点要求和思路；

(3) 在数据处理方面采用不同的固定点参与平差，并对两种平差结果进行了对比；

(4) 在布设近井网的同时兼顾陀螺定向已知边 确定。

本文的实践可以推广借鉴。

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(2018−08−05)

张启斌(1992—)，男，宁夏固原人，在读硕士，研究方向为大地测量学与工程测量。