矿井联系测量的若干应用问题分析

王瑞敏

国家能源集团神东煤炭集团地测公司 内蒙古鄂尔多斯 017200

1 矿井联系测量注意要点

在开展矿井联系测量作业时，必须注意相应的测量要点，尽可能保证测量作业顺利进行：第一，地下导线布置时尽可能沿着线路中线进行布设，同时要保证边长接近等边，防止出现长短边相接的情况。在导线点布设时最好将其设置在施工干扰程度相对较小、通视性比较良好、并且比较稳固的安全地段。要保证导线两点之间的视线与坑道帮之间的距离在0.5米以上。第二，在导线延伸测量过程中，需要对原有的导线点进行检测，在直线地段只需要完成角度检测，而在曲线地段还要完成边长测量作业。因为地下导线的边长比较短，在开展角度观测时，需要尽可能缩小仪器对中以及目标对中产生的误差。第三，在边长测量过程中，可以利用钢尺悬空进行丈量，确保数据的准确性，除了要加入尺长、温度改正外，还需要加入垂曲改正。

2 矿井联系测量概述

几何定向和物理定向是矿井平面联系测量中比较常用的方法。在物理定向测量过程中会使用陀螺全站仪，能够大大节省人力工作量，提高作业效率。在定向过程中可以自动寻北，补偿一定角度的范围。因此，这种测量方法是物理定向的主要方式。但是在应用过程中陀螺全站仪的重量比较大、操作的补偿范围存在一定限制，在开始工作之前还要提前确定北方向，使仪器指针指向北方，如果北方向确定存在偏差，仪器运行到一定程度会自动停止工作。在这种情况下，就需要对仪器进行反复调整，重新作业，会严重影响作业效率。因此，为了提高陀螺旋转移的工作效率，可以从陀螺方位角、真方位角、坐标方位角、次方位角之间的关系出发，快速确定北方向，保证北方向的准确性[1]。

在高程联系测量过程中，全站仪三角高程测量方法以及普通水准测量方法比较常见。通常情况下几何水准测量的操作方法比较简单，并且精准度相对较高，是当前工程测量工作中高程测量所应用的主要方法。但是在不同的应用环境中，水准测量方法存在一定差异。特别是在一些高差比较大，受常规几何水准测量视线比较短、速度慢、劳动强度相对较大的影响，作业效率比较低。因此，需要在环境差异大的区域寻找一种新的水准测量方法。而全站仪三角高程测量方法的灵活性比较强，测量效率相对较高，已经成为当前高程控制测量的重要手段。全站仪三角高程测量精度产生影响的主要因素包括全站仪测角误差、测距误差、垂线偏差、大气垂直折光、仪器高等。在实际应用中，对向观测可以消除系统误差，提高测量精准度。但是在应用中需要使用两台具有自动校准功能的全站仪，对硬件设施以及相应的技术控制要求相对较高。可以利用一台全站仪，按照全站仪中间方法，以三等水准测量的外业操作规范为主进行测量工作，能够消除系统误差提高测量精度，同时可以降低对硬件设施的要求。

3 矿井平面联系测量方法

在现代化测量技术不断发展的过程中，陀螺全站仪平面联系测量已经成为当前矿井平面联系测量的主要作业方法。陀螺全站仪测量方法在应用过程中可以在陀螺全站仪上添加钢丝，将地面坐标以及方位角传到井下，从而使井上、井下处于统一的坐标系统内，然后根据陀螺仪的定轴性以及振动性能够确定地面不同点的陀螺北方向。任意点陀螺北方向与真北方向不重合，两者之间形成的夹角可以被称为仪器常数。在井下作业时可以根据坐标北、真北、磁北方向之间的关系，在极短时间内确定北方向。在陀螺全站仪应用过程中，可以为井下任意一条导线边完成定向作业，同时可以对导线测量方向误差进行有效控制。在矿井联系测量中，陀螺全站仪的应用比较普遍，在坐标传递过程中利用单丝支导线的方法进行测量，需要在地面连接点架设仪器，后视近井点，前视钢丝，这样能够计算出地面钢丝点的坐标，可以将计算出的钢丝点坐标作为井下钢丝点对应的坐标，从而达到坐标点为传递的目的。在井下可以利用陀螺全站仪获取井下导线边的陀螺方位角，利用井上以及井下仪器常数测量作业能够计算出井下导线边的坐标方位角，然后根据转折角计算起始边的坐标方位角，最终形成井下支导线测量[2]。

利用陀螺全站仪对井下导线边坐标方位角进行测量计算时需要先在地面以及边上测定相应的仪器常数。在已知点架设陀螺全站仪对中、整平，并且要对陀螺北方向进行粗略搜索，确定陀螺北方向，同时瞄准另外已知点，测定已知直线的陀螺方位角。确定方位角后，需要在待测边测定陀螺方位角，具体步骤是地面定向工作完成后，可以将陀螺全站仪搬到井下对应的部位，在井下导线点完成待测边陀螺方位角观测作业，与地面陀螺方位角观测步骤相一致。在定向过程中需要利用挂罗盘的方式达到寻北目的。因为罗盘可以测量任意一条边的磁方位角，而磁方位角与真方位角之间具有一定的关系。可以根据磁方位角与真方位角之间的关系对磁偏角的大小进行粗略计算。这样可以根据计算的结果，快速寻北，达到定向作用。完成定向作业后，还需要在地面上重新测定仪器常数，并计算子午线收敛角。

4 矿井高程联系测量方法

在高程联系测量过程中，需要将地面的高程系统利用斜井或者立井将相应的数据传到井下高程测量的起始点。可以利用长钢丝导入高程、光电测距仪方法进行测量。在三角高程原理应用过程中，对长钢丝导入高程方法进行应用，主要步骤是将钢丝导入高程后，因为钢丝并没有刻度，需要在钢丝上用标线夹做出具体的标记，然后将钢丝提升到地面，利用光电测距仪对两标记之间的距离进行测定，可以获取井筒的深度。在高程联系测量过程中，可以利用地面井下进行三角高程测量作业，在地面上能够推算出地面坐标点的高程数值，将该高程数值减去井筒深度能够获取对应点的高程。并根据井下三角高程测量方法能够计算井下与地面相对应坐标点的高程，从而达到高程传递的目的。

在高程测量过程中，为了能够尽可能保证高程联系测量的精准度，减少系统误差，可以在竖直角观测过程中，严格根据我国的相应规范要求进行观测，获取精准度比较高的观测结果。在观测作业开始之前，还需要根据观测区域的具体地理状况，选择合适的位置安置观测仪器，防止竖直角比较大而导致观测数据受到影响。在进行三角高程测量时，可以利用往返测完成测量过程，有利于消除地球曲率以及大气遮光对测量结果产生的不利影响。但是需要注意的是，在立井开展高程传递时，如果不能进行对向观测，必须利用多余观测方法，保证数据的准确性。除此之外，对仪器高以及觇标高进行测量时，一般要测量三次以上，并且要保证相隔120°，完成三次仪器高测量作业后，要保证仪器高测量值互差在2毫米以下。并且在这种情况下获取的仪器高测量值仅仅是斜高，并不是真正的仪器高。主要是因为仪器以及觇标本身具有一定的特殊性。为了获取真正的仪器高，可以利用间接方法进行测量。主要是量取三角架周长，计算三角架顶端圆形头半径，然后根据量取的斜高值以及推算的半径，利用勾股定理计算出地面点到三角架顶端中心的高度。以这一数值为基础，加上仪器中心到三角架圆形顶端的距离，能够获取真正的仪器高。利用间接法测量的仪器高数值更加接近仪器的真实数据。例如，在某矿井高程联系测量过程中获取的仪器高量取值为1481mm，利用间接法以及直接测取的方法获取的数值误差为3毫米，为1478mm。而利用经纬仪横丝瞄准仪器中心取走仪器，将其放在塔尺上对仪器进行量取，其高度为1477mm。由此可见，利用间接法获取的仪器高数值与实际仪器高数值比较接近。利用这种作业方法能够保证仪器高以及觇标高的精准度，从而确保工程能够顺利进行[3]。

5 结语

总而言之，在矿井测量过程中对联系测量方法进行充分应用，能够获取井下相应的坐标点数值。在联系测量方法应用时，需要从平面联系测量以及高程联系测量出发，根据矿井的具体测量需求选择合适的测量方法，尽可能保证测量结果的精准性。在煤矿联系测量过程中，需要从平面联系测量以及高程联系测量两方面出发，保证联系测量结果的可靠性，从而为矿井开采提供准确可靠的数据支撑。首先，在煤矿平面联系测量时，可以利用坐标方位角以及磁方位角之间的关系原理对陀螺全站仪进行快速定向，有利于降低测量工作的劳动强度，并且可以保证测量角度的精准性。在方向传递时利用新的子午线收敛角可以提高方位传递的精准度。其次，在导入高程时利用三角高程测量的相关原理以及误差传播定律可以获取更加准确的仪器高以及觇标高数值。同时利用有效的控制措施能够降低在高程联系测量过程中存在的误差，特别是有利于降低观测误差，保证观测结果的准确性。利用这些方法可以保证煤矿立井勘探点能够顺利贯通，提高测量结果的精准度。