中陕核工业集团测绘院有限公司 陕西西安 710024
摘要：本文通过改良竖井测量的传统方法，在满足煤矿超层越界核查精度的情况下，总结了一套快速进行竖井煤矿联系测量的方案，并应用在陕西省煤矿超层越界开采实地核查项目中的文家坡矿山的超层越界核查工作中，按时顺利完成超层越界项目并取得良好效果。
关键词：超层越界核查；联系测量；高程传递
1引言
煤炭作为中国应用最广泛的基础能源资源，其生产安全一直是国家关注的大事，煤矿的超层越界是影响安全生产最重要的问题之一。为了快速了解煤矿生产真实情况，在省级煤矿超层越界核查工作中，用一个月左右时间对多个煤矿进行突击抽查，核算到每个煤矿检查时间在2到3天左右。但是对于核查中遇到竖井煤矿时，如果使用传统测量方法，联系测量耗时长，设备使用复杂，不满足实际工作要求。本文根据陕西省煤矿超层越界开采实地核查项目核查文家坡煤矿的经验，改良传统立井联系测量方法。
2设计思路
2.1问题提出
文家坡煤矿位于彬长矿区东部，隶属于咸阳市彬县，跨北极镇、西坡乡、小章镇和新民镇4个乡镇。在陕西省煤矿超层越界开采实地核查项目中，根据项目安排，预计对被抽查中的文家坡煤矿核查时间为3至4天。
通过对于矿井情况了解，文家坡矿井位于陕西省彬县，由陕西彬长矿业集团有限公司投资兴建，采用立井开拓，布置有主立井、副立井、回风立井、排矸立井四个立井井筒，为普通凿井，竖井设计深度为729.6米。
近730米深的竖井给核查中的测量工作造成了挑战，使用传统测量方法竖井测量方法，用钢丝吊锤球定向，钢尺传递深度的方案不符合项目需求。因为待锤球稳定就需要1到2天，730米的钢尺在下放过程中也会存在安全隐患，对于设计深度为729.6米的竖井，此种测量方式不符合项目需求。因此，需要根据项目情况作出技术改良来，按时保质保量完成项目任务。
2.2传统测量方案
传统的立井测量方法是在副立井、回风立井中各悬挂一根垂球线A和B，采用单重稳定投点[2]。单重稳定投点是假定垂球线在井筒内处于铅垂位置而静止不动。
定向投点用的设备应符合下列要求：绞车各部件必须能承受投点时所承受荷重的三倍，滚筒直径不得小于250mm，并必须有双闸；导向滑轮直径不得小于150mm；钢丝上悬挂的重铊，其悬挂点四周的重量应互相对称。
2.3改良测量方案
根据项目实际需求，核查中测量作为一种辅助手段，达到全站仪定向精度，即一井定向，两次独立全站仪定向的互差±25″级就满足要求，无需达到几何定向精度，井点推算的两次独立定向结果互差±2″级。同时考虑测绘时间与成本以及立井深度对使用钢尺传递高程存在的安全隐患，因此在传统测量方案进行改良，具体设计如下：
2.3.1井下连接导线计算
设立假定坐标系统，A为坐标原点，A1边为x'轴方向推算各点假定坐标，再求出AB边的假定方位角
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和垂线间距
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2.3.2方位角计算
按地面坐标系统计算井下导线各边的方位角及各点的坐标
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2.3.3坐标计算
根据起算数据
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、
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、
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和观测值与导线的测量数据重新计算井下连接导线点的坐标。
2.3.4井下连接误差评定
井下连接误差是由井下导线的测角误差mβ和量边误差mα所引起的，即
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3测量验证
3.1井上井下测量
经现场核查，对于文家坡矿区提供的2个已知控制点点位保存完好，可用于本次测量工作。采用煤矿附近的国家GPS点与下沟煤矿提供的已知控制点进行静态联系测量，平面坐标系统采用2000国家大地坐标系，中央子午线为108°，高程系统采用1985国家高程基准。井上将矿区控制点与国家控制点GPS静态联测，平面数据解算采用HDS2003 数据处理软件包得到最终成果，高程数据由国家测绘地理信息局大地数据处理中心解算得到似大地水准面精化高程。井下平面测量采用支导线法，高程测量采用三角高程测量，同时采用极坐标法对平面和高程测量结果进行复核。
3.2井上基准点测量
基准点测量采用本矿区附近的国家GPS点与矿区现有已知控制点进行静态联系测量。平面数据解算采用HDS2003 数据处理软件包得到最终成果，高程数据由国家测绘地理信息局大地数据处理中心解算得到似大地水准面精化高程；经现场核查，矿区提供的1个已知控制点保存完好，通过与附近国家控制点静态联系测量成果，作为本次测量起算基准。
3.3井上近井点测量
近井点测量采用GPS-RTK快速静态进行数据采集，首先利用联测到矿区的3个E级GPS控制点求取四参数，选好近井点位置，再采用RTK快速静态对近井点测量，得到近井点测量数据。
3.4井下测量
根据资料查阅以及入井调查，核查组对ZF202、ZF304工作面，ZF303待采矿块进行了核查，测量组从副立井进入，沿4104运输顺槽和4105运输顺槽进行现场测量，分别实测至4104综采工作面和4105综放工作面。
通过对ZF303待采矿块进行了一级导线测量，测量组从副井对ZF303运输顺槽和ZF303回风顺槽进行实地测量测量巷道长度共计7.8km。
3.5井下测量数据精度分析
井下平面测量采用支导线法，高程测量采用三角高程测量，同时采用极坐标法对平面和高程测量结果进行复核。复核结果平面点位中误差为0.059，高程中误差为0.063，符合要求。复核结果详见附表3.1彬县文家坡煤矿超层越界核查复核检验对比表（部分）。
表3.1彬县文家坡煤矿超层越界核查复核检验对比表（部分）
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4结论
针对于困难地区，利用连续运营基站网络来解算工程中的基础控制既保证了工程的工期、保证控制网的精度要求又节省了成本，所以在特殊地区或困难地区采用连续运营基站网络来解算基础控制最便捷，同时也使在偏远无人地区的项目测量工作有了更为可行技术支撑，为其他困难地区测量工作提供借鉴思路。
参考文献：
[1]全站仪在井下煤矿超层越界检查中的应用[J].孙涛. 矿山测量.2014（06）
[2]经纬仪测量系统相对定向误差解析与消除方法[J].刘尚国，刘金龙，郭倩倩，范春艳. 测绘科学.2019（04）
[3]精密工程测量技术及其发展[J].李广云，范百兴. 测绘学报.2017
[4]刘长江.全站仪在立井导人高程测量中的应用[J]建井技术，2001，28（1）：15-16
[5]何泽平，熊天君，刘承云，测距仪在竖井高程联系测量中的应用研究[J].测绘通报，2003（7）：57-58
项目信息：（陕西省自然资源厅项目）陕西省2019年度煤矿超层越界开采实地核查项目
作者简介：陈超（1988-），男，汉族，硕士（地理信息系统专业），现任职于中陕核工业集团测绘院有限公司，主要从事地理信息系统专业工作