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摘要：未矿区为优化井下运输、供排水、通风等系统，设计了多个单位联系的多项大型贯通工程，这些贯通工程的井下巷道长度在7～12km之间。测量控制系统资料的可靠性是实现各项生产系统能否顺利贯通的关键。本文主要阐述对该矿区几个不同控制测量系统所进行的精度分析研究、控制测量坐标系统联测及坑下导线测量资料改算等优化措施，并用实例说明井下大型贯通工程取得的良好效果。
关键词：大型贯通工程；测量资料分析；控制系统优化
1引言
未矿区由于地方矿山单位划转整合后，坑下控制测量系统存在多个系统并存的情况。原各单位布设的控制测量系统，虽然都是1954北京坐标系统和1956年黄海高程系统，但是，各个矿山测量控制系统内外业处理的方法、执行的技术标准等存在差异，属相对独立的控制系统。为满足整合后的矿区与周边矿山单位大型贯通工程的需要，必须对三个矿山单位的原控制测量系统进行研究分析。主要研究内容包括：各单位之间的控制是否存在的系统误差、原测量资料是否存在粗差等，通过研究分析制定出整合后的矿区控制系统的优化方案及实施。为了便于描述，将矿区整合前的三个矿山分别命名为本区、A矿、B矿。
2整合后的矿区控制测量系统需解决的主要问题
一是A矿、B矿山与本区的控制测量系统在测量方法、起算基点、测设精度的差异问题。
二是本区1600南部主巷与B矿1450斜井系统、1740中段运输系统、1800中段与A矿1700中段、1820中段运输平巷、1870中段溜井系统需准确贯通的问题。
三是本区1800中段与周边矿山的1800中段南巷平巷、1820中段平巷和1860中段斜井系统需准确贯通的问题。
3 控制测量系统优化方案
一是进行控制测量系统现状分析，找出存在的问题。
二是进行控制测量系统联测，验证各个控制测量系统的精度情况。
三是利用控制测量系统联测成果，进行井下等级导线复测和对原矿山测量资料改算，最终形成一套可靠的矿区坑下控制测量成果，以确保整合后的矿区井下各类贯通工程准确贯通。
4控制测量系统优化方案的实施
4．1本区控制测量系统现状分析
本区控制测量系统，以国家二等补网点大黑山至仙山坡为起算边，仙山坡为坐标起算点，按《冶金矿山测量规范》3秒红外导线技术要求，布设红外导线直接控制至1800、2085、2025等主要坑口。坑下所有的3秒和5秒导线坐标计算时，边长均进行了尺长、温度、倾斜、高斯投影和归化改正。
（1）1998年，本区2055中段坑下导线总长6.9km，盲距2.3km的南北巷贯通工程。在贯通测量设计中，预计平面偏差为±0.34m，高程偏差为±0.153m。实际贯通后的偏差为：平面0.140m，高程0.04m。
（2）1999年，坑内线路总长12km，贯通盲距1km的1900中段至2055中段斜井系统工程实现了贯通。贯通偏差为：平面0.252m，高程0.151m。该贯通工程将本区1800、1900、1965、2055、2025中段导线控制测量系统联为一体。
本区坑下的所有控制导线均从上述两个大型贯通工程的控制导线点上引测。施工指导控制系统就近联测后作工程施工测量使用。两个大型贯通工程实现准确贯通的同时，本区井下形成一个12km长的主控导线闭合环。说明本区整个坑下一级导线测量控制系统成果准确可靠。
4.2 A矿控制测量系统现状分析
A矿属平硐开拓矿山，导线控制测量系统外业工作，按《冶金矿山测量规范》的5″导线规定进施测。在导线坐标计算时，边长只加入尺长、温度、倾斜改正，未进行高斯投影和归化改正。
A矿划转本区后，经调研发现：A矿曾经对坑下导线控制测量系统作过三次重测工作。最终使用从地面5″小三角网点引测的坑下5”导线控制测量系统。其次，A矿有近10年的坑下导线未作过5”导线复测工作。这期间施工的工程，使用只经一次测量的8”导线成果。坑下导线控制存在精度不一致、资料的完整性和可靠性较差的问题。
2002年，A矿1700中段与本区1800中段六川斜井系统曾发生贯通工程。经过1800中段一级导线控制系统联测至1700中段主巷一级导线I-79点上，其平面坐标较差fx=1.0558m，fy=2.6435m，高程较差为fh=-0.2196m。在划转期间，A矿内部的1850中段与1870中段的一个小型工程贯通时，发现贯通偏差较大。
综合上述分析，A矿坑下导线控制测量系统可靠性低，1700、1820、1850、1870中段的导线测量存在系统误差或粗差。如果直接使用A矿现有测量成果指导工程与本区的井巷工程贯通，将存在重大隐患。因此，必须对上述中段坑下等级导线进行升级复测，以验证和提高导线控制测量精度。并对存在的系统误差或粗差进行消除，才能保证各项工程准确实施。
4.3 B矿控制测量系统现状分析
B矿控制测量系统与本区属同一个系统，并且是同期施测。由于后期矿山隶属不同，在坑下导线控制测量方法、内业计算等方面，与本区有一定差异。2006年，为了确保本区1600中段南部主巷与B矿1450斜井工程准确贯通。对B矿1520、1450中段的坑下导线控制测量资料进行了调研，发现：坑下导线控制测量精度不一致、导线资料的完整性较差。1450中段导线未作过复测，使用只经过一次测量的导线成果指导该中段的所有工程掘进，导线成果的可靠性及精度较差。
4.4矿区控制测量系统联测
控制测量系统误差问题，是影响各项贯通工程能否正确贯通的问题。因此，必须对本区控制测量系统与周边矿山、A矿、B矿的控制测量系统进行联测。形成统一的控制测量系统成果，确保矿区各类井巷工程的满足设计要求。
4.4.1矿区与周边矿山GPS控制测量系统联测
2003年，本区与周边矿山曾建立首级大型GPS控制网，共施测12个GPS主控制点；在首级GPS控制测量工作的基础上，进行了二次GPS加密网控制，加密点直接布设至各矿山的主要坑口附近。本区区域内建立的首级GPS点有KFB1、7641点共两个，二次加密点有K031、K032共两个。
在一、二期GPS测量控制的基础上，采用莱卡DI1600红外测距仪测边，T2经纬仪测角。按坑下3″导线测量相关规定，对1800、1805、1850、1870中段坑口近井点进行联测。
从表1、表2看：由GPS控制系统联测的坑口近井点坐标较差最大值，平面：fx=65mm，fy=163mm，高程：fh=220mm；由本区控制系统联测的坑口坐标较差最大值，平面：fx=9mm，fy=97mm，高程：fh=36mm。有两条边的方位角附合差超出规范限差，达到45′57″。方位角较差大的二个坑口为实测方位与坐标反算值比较。说明A矿导线系统自身存在两套资料互差问题，还需进一步对原A矿一级导线系统进行整改和复测检验。
本区联测至B矿的1520中段坑口近井点坐标较差符合《工程测量规范》规定限差要求。
4.5 A矿井下等级导线的复测
为确保1800中段一支至A矿九号坑运输系统工程、1800中段至1820中段斜井及上部1870中段系统工程、1700中段至1740中段运输系统排碴井和排水井工程顺利贯通。必须对A矿1700、1820、1870中段坑下等级导线进行复测。
4.5.1 1700中段5″导线复测
为了弄清本区1800中段与A矿1700中段一级导线在I-79点上附合时出现较差大的问题。采用莱卡DI1600红外测距仪测边，T2经纬仪测角，按坑下5″导线测量技术规定，以1800坑一号M、M001点为起始边，施测一条经地面联测至1700中段主巷附合至1800中段主巷M019——M020边的附合导线，导线全长12.24公里。1700中段坑下一级导线点布设时，做到边尽量长，导线点尽量与该中段原有一级导线点重合（见图1）。
图1 1700坑下附合导线线路示意图
导线坐标附合差为：fx=-0.238m，fy=0.130m，fh=-0.077m，方位角附合差为fa=-3.3″，相对附合精度为1：49900。
通过施测，查出A矿1700中段的等级导线，在I-50—I-51和EIII-1—I03305两条边分别存在3m、6m的粗差。
4.5.2 1820、1870中段等级导线复测
通过1700中段一级导线复测，初步掌握了A矿坑下一级导线控制测量精度情况。为了确保1820、1870主要生产中段各类贯通工程测量技术指导工作顺利开展。以1800中段1#口的M—M001作为起算边，M点作为坐标起算点，经地面KFB1点进行了1820、1870中段5″红外导线复测（见图2）。
图2 导线复测图
1820中段复测时，在坑口与原来的一级边导线点2008、2009共边，中间与20-29点共点，导线末端与原施工导线点20-47点扣合。复测后发现在坑口附近的2008、2009导线点坐标差很小，而在1820中段的中深部导线点坐标较差严重超限（见表3）。说明原施工导线系统存在测角、量边粗差的可能性很大。
为了弄清A矿1820中段导线坐标较差的原因，利用原导线成果数据进行CAD成图后与本次测量成果成图作比较。同时，实地对照A矿原始测量记录进行边长重测量检查。经检查20-9—20-10的边长为19.307m，在原来导线计算时被错误用成14.307m，即边长大数“19”在内业计算时用成“14”。
针对1820中段A矿的导测量系统存在量边粗差问题，立即停止使用原来的测量系统成果。为确保该中段各个施工作业面的位置准确性，采取如下测量技术措施：
首先，该中段施工的各迎头控制导线，以本次一级导线成果为起算数据，就近联测后指导工程施工。
其次，对已停止施工的支巷，用本次一级导线成果联测后，利用原有的测量数据，进行原始再检查后重新计算各导线点坐标。今后若遇老支巷新开工程时，必须进行导线复测，确保测量数据的准确可靠。
针对1870坑口控制系统联测时发现的方位角较差大的问题。利用1870坑口联测成果，对1870中段进行5″导线复测，复测时尽量与原来的等级点共点。在复测点最终一条共边的坐标、、方位角高程闭合差分别为：fx=0.236m、fy=0.246m、fa=35.6”、fh=0.079m。各项较差满足《工程测量规范》限差要求。说明A矿1870中段使用导线坐标成果精度可靠。1870中段上部的1905、1926、1960等中段，属小分层，只有零星的采矿点，不具备施测等级导线条件。因此，1870中段以上各中段的施工导线只需与本次5″复测导线系统联测量后，利用原来测量资料进行导线成果改算后，作为该区域的矿山采切工程施工测量指导用。
4.6 B矿1520中段等级导线的复测
在进行1520坑口控制系统联测时，未发现坐标、方位角较差大的问题。由于1450中段导线未进行过复测，为了确保1450中段斜井与本区1600中段大型贯通工程。采用1520坑口联测成果进行了1520至1450中段斜井脚的3”导线复测。通过复测消除了B矿划转前存在的测量粗差。并采用3”导线复测成果对1450中段施工导线进行改算，满足了该中段的日常生产指导测量工作。
5、矿区控制测量系统优化后应用效果
应用矿区控制测量系统优化成果，指导矿区内部井下巷道长10公里以上的五项大型工程实现准确贯通。贯通相对精度在1：11900～1：20000之间。
应用矿区控制测量系统优化成果，指导井下矿区和与周边矿山的大型贯通工程施工，都实现准确贯通。即：1860中段西主巷与外部矿山的1785中段斜井贯通工程，坑内导线长11公里，贯通点垂直面偏差0.018米，水平面偏差0.552米，贯通相对精度为1：19900；1800东凹主巷与外部矿山的1820中段南沿主巷工程，坑内导线长12.417公里，贯通点垂直面偏差-0.015米，水平面偏差0.250米，贯通相对精度为1：49000；1800中段西凹与外部矿山的南巷工程，坑内导线长10.95公里，贯通点垂直面偏差0.017米，水平面偏差0.301米。贯通相对精度为1：36000。
6 结语
（1）通过矿区控制测量系统优化后，统一了坐标系统和技术规格、提高了控制精度、消除了粗差隐患。
（2）矿区控制测量系统优化后的成果精度可靠，满足了矿区区域内的各类贯通工程需要，区域内各类井巷贯通工程都实现准确贯通。
参考文献：
[1］周立吾、张国良、林家聪编.《矿山测量学》.（中国矿业大学出版社）.
[2]《冶金矿山测量规范》.（1990年）.
[3]《工程测量规范GB 50026》.（国家技术监督局1993）.
论文作者:刘爱华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/4
标签：导线论文; 测量论文; 复测论文; 联测论文; 系统论文; 矿区论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第7期论文;