摘要：本文介绍提高煤矿贯通精度对煤矿贯通和煤矿施工安全的重要意义，阐述利用GPS定位技术来提高煤矿贯通精度的具体原理和方法。
关键词：GPS技术；煤矿贯通；应用
1 引言
随着我国经济的飞速发展，煤炭等能源的需求量也在不断增加，矿区的生产扩大和矿区控制网的破坏使原有的地面控制已经不满足现代化矿山生产的需求，需要采用先进的、高精度的测量技术提高煤矿贯通精度，保证煤矿后续的施工作业安全。GPS卫星定位技术近年来已经广泛应用于各个领域中，在矿上测绘中其由于具有高精度、全天候、全球性等优点而受到煤矿测绘和勘探行业的欢迎和认可。在煤矿的贯通作业中，采用GPS技术进行测量来明确矿井生产的相关参数，并依据贯通的情况来调节测量中的误差，能够满足煤矿贯通的精度要求，降低煤矿贯通的整体误差，提高煤矿贯通和后续施工的安全性。
2 煤矿贯通概述
2.1煤矿贯通的作用
煤矿贯通是煤矿采掘活动中常见的施工作业之一，就是采用两个或多个方向进行掘进工作，然后按照设计要求在规定的地点结合，要保证结合的精准性就要进行精准的贯通测量，此外，精准的贯通测量还可以提高测量效率，避免发生开挖误入水体、陷落柱等事故，引起不必要的经济损失，而且造成返工，延误工期。精准的煤矿巷道贯通对保证井下巷道工程施工质量和施工进度，以及煤矿的安全生产和经济效益有着重要的作用，因此在进行煤矿贯通之前，需要采用科学的测量技术进行精准的煤矿贯通测量工作，为煤矿贯通的高质量施工提高依据。
2.2煤矿贯通的测量技术要求
首先要根据不同的地质情况选用不同的贯通测量方法，尽量选取精度高、工作量小的测量方法，测量方法确定后就要根据方法选择合适的测量仪器和工具，如全站仪、GPS接收机等；其次是对测量成员的确定，选择合适的测量队伍可以取得事半功倍的效果，专业的测量队伍中需要有采矿、地质、测绘等相关的专业人员，并且需要互相配合、共同协调作业；再次在进行测量工作时，每一步测量工作结束需要进行校核后才能开展下一个环节的测量工作，最后的测量数值需要在室内进行计算检核和分析，确定误差是否在测量精度范围之内，并对测量方法进行校验，发现错误及时纠正；最后是对贯通施工图纸进行设计，根据巷道施工方向和贯通测量数值，经过对测量数值的计算确定贯通施工方位。
3 GPS技术的应用原理
GPS技术进行定位的原理是在测站点用GPS接收机接收3颗以上GPS卫星的信号，信号中有GPS卫星与测站点的距离，导航电文中有GPS卫星的位置信息，通过测站点和GPS卫星之间的距离以及卫星的空间坐标，利用距离交会法即可计算出测站点的位置。在同一个时刻对多个测站点进行测量，就可以得出这些测站点之间的距离和空间位置关系。
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4 GPS技术在煤矿贯通中的具体应用
4.1近井网的布设
对于新建矿井，多数原矿区已经被破坏，控制网也随之有相应的损坏，所以在测量前需要根据后期的测量和贯通施工的具体要求，在地面的特定区域布置近井控制网，通常贯通位置应避免选择在井筒位置，但是确需在井筒位置贯通时，其贯通精度的要求较高，需要选用GPS建网方案，在井筒周围布置GPS控制的近井网，外业实测按照GPS静态相对定位的观测要求进行。
4.2 GPS解算
采用GPS相对静态定位方法通常使用2台或2台以上的接收机布置在多基线的端点，这样可以同步观测相同的GPS卫星以确定基线向量，结合已知端点就可以推出其他测站点的坐标。
上文4.1中已经介绍过近井网的布置，通过外业实测获得的数据，建立双差观测模型，经过计算机可以解算图形的基线向量值。在进行外业实测时，利用GPS技术已经与国家已知点ZTY、YHW、TJP进行了联测，所以在求解测站点坐标时有两种方法进行求解：一种是直接利用这三个国家已知点，采用3点约束平差法就可以得到测站点的54坐标值；另一种是选取其中一点为已知点，将此点与其他两点中的任意一点的连线方位规定为方位基准向量，采用全站仪对这条方位基准向量求取比例因子进行距离测量，然后经过坐标转换就可以得到测站点的54坐标值。
4.3煤矿贯通对测站点的要求
对于主斜井和副斜井之间的贯通工程，其测站点的测量精度有着较高的要求，因为两个井口的测站点之间的相对点位连线为贯通的主要方向，其相对点位中误差则成为贯通方向上的主要位差，直接影响贯通精度。按照《煤矿测量规程》的要求，贯通的允许偏差是中误差的2倍，而贯通精度与点位误差、导线测量误差及井上下的联系测量误差有关系，相比其他两个因素，提高点位误差精度更容易实现，因此，根据误差的传播规律，当两个井口的测站点的相对中误差在贯通方向上的位差不足中误差的三分之一时，此误差可以忽略不计。
4.4平差后的精度
根据上文4.1 的描述，使用单频接收机应用GPS定位技术进行外业观测，并用专业软件进行内业解算，解算的方法有两种，第一种将国家已知点ZTY、YHW、TJP作为已知数据，采用约束平差法计算测站点坐标，并得出两井口测站点的相对点位误差分别为：主斜井33mm，副斜井37mm，均超出30mm的允许范围；采用第二种方法，即将其中ZTY作为已知点，将ZTY-YHW的方位作为基准方位，用全站仪测量距离并求取比例因子，得出两井口测站点的相对点位误差分别为：主斜井8.1mm，副斜井8.4mm，均在允许误差范围之内。
5 结语
在本单位的一次煤矿贯通测量作业中，采用GPS定位技术对煤矿两井口的测站点进行测量，在对测量数据进行解算时，采用约束平差法所计算的测站点的相对点位误差超出允许范围，而采用国家已知点中的一点与其他两点间的一点连线作为方位约束进行平差，计算的结果在允许范围之内，提高了测站点的相对点位精度，从而提高了煤矿的贯通精度，确保煤矿贯通作业和后续作业的安全。
参考文献
[1]王美锋.煤矿巷道贯通测量技术研究[J].能源与节能,2017(1):160-161
[2]梁吉平.GPS定位在金家渠煤矿贯通中的应用[J].数字技术与应用,2012(4):96-97.
作者简介
王新亮，男，(1987.12―)，陕西省周至县人，大学本科，毕业于河北地质大学测绘工程专业。
论文作者:王新亮,李雷,孟京,付强,董亚龙
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/20
标签：煤矿论文; 测量论文; 误差论文; 站点论文; 精度论文; 斜井论文; 技术论文; 《防护工程》2017年第12期论文;