7-测量创新技术在焦家贯通巷的研究应用

测量创新技术在焦家贯通巷的应用

一、研发背景

为加强焦家分矿与寺庄分矿间系统工程的整合，提高运输效率，减少生产成本，设计了-630中段焦家分矿至寺庄分矿运输大巷，以下简称焦家贯通巷。

此工程施工全长3000余米，测量导线距离3800米，为了缩短工期，采取两头双向施工，属长距离贯通工程，且在地下-630米水平，需经过多级竖、斜井才能到达该水平地点，无论是方位、坐标传递还是高程导入都对测量工作提出了巨大的挑战。为了高效、高质量贯通，避免因施工错误造成浪费，我们采用了测量工程中的新技术、新方法、新仪器。

2.






成果内容

为了保证焦家贯通巷高效、高质量贯通，避免因施工错误造成浪费，我们采用了测量工程中的新技术、新方法、新仪器。该工程于2018年6月份高质量贯通，经后期联系测量，完全符合测量规程要求。

（一）严谨科学的测量贯通设计是工程贯通的理论基础。

贯通工程，尤其是重要的贯通工程，关系到整个矿井的设计、建设与生产,所以必须认真对待。我们在贯通工程施测之前，按照现行《工程测量规范》和相关专业测量规范编制好贯通测量设计书。选择合理的测量方案和测量方法，以保证巷道正确贯通。

1、了解情况，收集资料，初步确定贯通测量方案

首先向贯通工程的设计和施工部门了解有关贯通工程的设计、部署、工程限差要求和贯通相遇点的位置等情况，并检核设计部门提供的图纸资料。收集与贯通测量有关的测量资料，抄录必要的测量起始数据，并确认其可靠性和精度。绘制巷道贯通测量设计平面图，并在图上绘出与工程有关的巷道和井上下测量控制点、导线点、水准点等，为测量设计做好准备工作。然后根据实际情况拟定出可供选择的测量方案。最初可能有几个方案，如地面采用GPS、测角网，测边网，还是采用导线?平面联系测量采用几何定向(两井定向或一井定向)，还是采用陀螺定向?如果采用陀螺定向，则在井下导线中加测几条陀螺定向边，加测在什么位置等。经过对几种方案的对比，根据误差大小、技术条件、工作量和成本大小、作业环境好坏等进行综合考虑，结合以往的实际经验，初步确定一个较优的贯通测量方案。本次我们采用GPS测定地面控制点，井下采用自动化陀螺定向仪进行定向加强边。

2、选择合适的测量方法

测量方案初步确定后，根据限差要求及确定的相关仪器选定适宜的测量方法及相应的检核措施。这个选择是与误差预计相配合进行的，常常会有反复的过程。通常是根据现有的仪器和常用的测量方法，凭借以往经验预先确定一种，经过误差预计，最后才能确定。对于此次贯通，我们组织了两个分矿的测量人员分别独立进行测量，并把最终成果互相对比检核，选用施工先行、复测及时跟进、一定距离后加测陀螺定向边的方法保证施工导线准确率，以确保施工效率和贯通质量。

3、进行贯通误差预计

根据所选择的测量仪器和方法，确定各种误差参数。参数采用本矿积累和分析得到的实际数据，同时结合有关测量规程中提供的数据和理论公式估算的各项误差参数。依据初步选定的贯通测量方案和各项误差参数，估算出各项测量误差引起的贯通相遇点在贯通重要方向上的误差。通过误差预计，不但能求出贯通的总预计误差的大小，而且还可以知道哪些测量环节是主要误差来源，以便在修改测量方案与测量方法时有所侧重，并在将来实测过程中给予充分注意。

4、贯通测量方案和测量方法的最终确定

将估算所得的贯通预计误差与设计要求的容许偏差值进行比较，若前者小于后者，则初步确定的测量方案与测量方法是可行的。当然前者过小也是不合适的。若预计误差超过了容许偏差，则应调整测量方案或修改测量方法，增加观测次数，再重新进行估算。通过逐渐趋近的方法，直到符合要求为止。   

最后，根据测量方案最优、测量方法合理、预计误差小于容许偏差的原则，把测量方案与方法最终确定下来，编写出完整详细的贯通测量设计书，作为施测的依据。

以下是贯通测量误差预计中绘制比例尺1:2000的贯通测量设计平面图（如下图）

在图上绘出与工程有关的巷道和井上、下测量控制点，确定测量误差参数，并进行误差设计，预计误差采用中误差的两倍，它应小于规定的容许偏差。贯通测量误差预计，就是按照所选择的测量方案与测量方法，应用最小二乘准则及误差传播律，对贯通精度的一种估算。它是预计贯通实际偏差最大可能出现的限度，而不是预计贯通实际偏差的大小。其目的是优化测量方案与选择适当的测量方法，做到对贯通心中有数。在满足安全生产要求的前提下，既不能因精度太低造成工程损失，也不因盲目追求高精度而增加测量工作量。

（二）先进的测量仪器是高效率、高质量贯通的保证

1．运用GPS仪器进行地表控制网的建立

两地之间建筑物较多，地貌地物复杂，通视较差，不利于用边角测量方法建立地表控制网，而GPS仪器选点灵活，无需通视，且定位精度高、观测时间短。利用GPS静态控制点观测快速完成地表近井点坐标观测。通过坐标反算可以快速准确的确定两井间的方位，减少了地表测角、量边误差，提高了贯通精度。

2.用先进的陀螺全站仪定向。

在本次的长距离大型贯通工程中，要测设很长距离的井下经纬仪导线，导线在巷道转弯处往往又有一些短边，由于井下测角误差积累的结果，往往难以保证较高精度的贯通要求，而在井下要大幅度提高测角精度是比较困难的，为了保证工程顺利贯通，我们采用了多次陀螺定向的测量方法来建立井下平面控制，它可以在不增加测角工作量以提高测角精度的前提下，显著减小测角误差对于经纬仪导线点位误差的影响。

本次我们采用了先进的定向仪器解放军1001厂生产的全自动陀螺仪HGK15，它具有如下优点：

1）测量结束后，无需任何观测、计算，在全站仪上直读真北方位角。它观测简单方便、效率高，兼有全站仪和陀螺仪的全部功能。

2）快速高效：可以在任何时间、任何地点或条件下快速测定出真北方向，无须考虑通视和气象情况，无需提供已知点，在地下工程中更是其他仪器无法替代的理想选择。

3）精确性与稳定性： 精度高，一次定向中误差15"， 仪器常数稳定性高；该仪器采用阻尼跟踪法测量原理，自动跟踪、自动锁放，整个测量过程中吊带不受扭，能够在较大偏北角条件下自动完成粗寻北及精寻北过程。该种型号的产品测量速度快、体积小、环境适应性强，可快速地提供精确方位基准，并可应用于大地测量、工程测量和矿山贯通测量等领域。

具体的作业过程如下：

（1）在地面已知边上测定仪器常数；

（2）在井下定向边上测定陀螺方位角；

（3）仪器上井后从新测定罗盘方位角；

（4）求算子午线收敛角；

（5）求算井下定向边的方位角。

为保证贯通质量，我们严格按照贯通设计书施工方案进行施工。下图为工程技术人员在控制导线上加测陀螺边，以提高贯通精度。

3.简易激光指向仪的应用

由于工期紧，传统的标定中腰线方法不能适应快速的掘进要求，故我们在直线段采用了自制简易激光指向仪。该仪器具有体积小、重量轻、便于安装使用，穿透力强，亮度高视场清晰等优点。特别适用于高温、淋水、空气质量差等环境。下图为采用该仪器现场指挥施工。

     图1   施工中线悬挂激光指向仪

图2 光斑点标明迎头中线位置

为了保证工程激光精确性，我们每50-60米实测导线点，运用该激光指向仪后，减少了给中线的时间，克服了环境造成的中线看不准的困难，加快了工程速度。保证了工程快速、高效的顺利完工。

（三）现代化的内业数据处理是圆满完成贯通的坚实保障。

1. 测量控制点坐标电算自动化技术

为了保证工程质量确保顺利贯通，我们将控制点紧随其后，为快速准确地得出控制点的坐标、高程等信息，我们采用了测量控制点坐标电算自动化技术。

首先我们选用已加载上计算宏的表格。并启用宏。然后只需在表格中输入仪高、站标点高、水平转角、后视点的坐标以及斜距和竖直角。待测点的坐标，高程等信息便会自动求得。如图：

           图3-1   控制点计算成果表

            图3-2 部分复测控制点计算成果

3.






主要创新点

1、






以现有测量仪器为基础，选定合理的测量方法，制定合理的测量施工计划。为工程的顺利施工和贯通提供了理论基础和技术保证。

2、GPS、陀螺全站仪及自制激光指向仪等测量新仪器、新技术的综合应用，减少了测量工作量，缩短了测量工作时间，提高了施工导线的测量精度，保证了工程贯通施工效率及贯通精确度。

3、测量控制点坐标电算自动化技术的应用大大减少了测量内业的工作量，提高了计算效率和数据准确度，保证了施工导线及时、准确的布设，避免了因计算失误引起的工程施工错误和工程报废。避免了不必要的经济损失。

四、效益分析

此项目在没有增加投资情况下实施，节约了人工费，软件使用费等费用，最主要的是此项目的应用带动了测量技术水平的整体提高，为以后类似工程的施工提供了宝贵经验，避免了因工程施工错误造成的浪费。