新安煤礦控制測量誤差簡析
2014-07-21 02:07:43李礦偉
科技創(chuàng)新與應用 2014年22期
摘 要：新安煤礦地下水文地質(zhì)條件復雜，上部小煤礦（已關閉）開采邊界不詳；地面小浪底庫區(qū)蓄水+275m后將有很大一部分煤田在庫區(qū)水淹沒以下。為做好水害應急處置和滿足礦井井上、下特殊工程的需要，義煤公司要求我礦井下測量導線最弱點的點位坐標誤差要小于1.2m。所以要對我礦目前的控制測量精度進行分析，并尋求解決方案。
關鍵詞：基本控制測量；采區(qū)控制測量；誤差預計
新安煤礦是河南能源義煤公司的主力礦井。礦井井田范圍50余平方公里。井下測量線路較長，僅井下基本控制導線長度將近20000m；導致礦井井下最弱點的點位坐標誤差相對較大。我礦井下控制導線分為基本控制導線和采區(qū)控制導線?；究刂茖Ь€以地面工業(yè)廣場四等GPS控制點為起算依據(jù)，沿副二斜井到井底車場后分別沿一水平運輸大巷向東（11區(qū)、13區(qū)、15區(qū)）、西（12區(qū)、14區(qū)、16區(qū)）兩翼展開；導線精度為±7″級導線。采區(qū)控制導線以井下基本控制導線為基準沿采區(qū)主要上、下山布設；導線精度為±15″級導線。
下面分別對16采區(qū)兩級控制導線的最弱點來進行誤差分析。
1 聯(lián)系測量及井下首級控制網(wǎng)（基本控制導線）
副二井筒為斜井，且坡度不大，故聯(lián)系測量誤差也使用±7″級導線誤差進行計算。
1.1 16區(qū)井下基本控制導線設計（見基本控制導線誤差分析圖）
（1）16區(qū)井下基本控制導線以副二井口近井點為導線起算點，沿副二斜井至井底車場后向西經(jīng)西區(qū)運輸大巷至16區(qū)煤臺布設。（2）導線全長近5000m。（3）沿線布設45個導線點。（4）導線最大邊長198m；最短邊長12m；平均邊長150m。（5）導線測量嚴格按照井下7"導線要求往返測量。（6）全站儀光電測距；測距精度（2mm+2ppmD）。
1.2 16區(qū)井下基本控制導線誤差預計
由于導線誤差預計圖較大，計算數(shù)據(jù)較多，無法一一在文章中標明。所以文章中誤差預計直接采用數(shù)據(jù)計算結果來進行分析。
1.2.1 由井下導線測角誤差引起導線終點K點的坐標誤差：
式中mβ-為井下測角中誤差，此次設計取mβ=±7″。
ρ-206265″。
Rx-導線終點K與各導線點的連線在x′坐標軸上的投影長。
Ry-導線終點K與各導線點的連線在y′坐標軸上的投影長。
1.2.2 由量邊誤差所引起的導線終點K點的坐標誤差：
采用全站儀進行測量，測距精度為2mm+2PPm，由于平均邊長不足150米，所以取各邊的量邊中誤差均為±2.3mm。
1.2.3 導線終點K點的坐標誤差：
2 采區(qū)控制導線
16采區(qū)控制導線誤差預計以16區(qū)基本控制導線最弱點K（基1）點為起算依據(jù)，沿采區(qū)上山主要巷道測設±15″級導線作為16區(qū)采區(qū)控制導線；終點為16區(qū)上山工作面上隅角軌19點作為最弱點進行誤差預計計算。
2.1 16區(qū)采區(qū)控制導線設計
（1）導線全長1624m。（2）沿線布設34個導線點（實際測量中要多）。（3）導線最長93m；最短11m；平均邊長66m。（4）全站儀光電測距；測距精度（2mm+2ppmD）。（5）導線測量嚴格按照井下15"導線要求進行往返測量。
2.2 16采區(qū)控制導線坐標誤差預計（采區(qū)控制導線誤差分析圖略，計算方法如井下基本控制導線誤差預計）：
3 地面近井點到井下最弱點（軌19）的測量總誤差預計
（1）根據(jù)誤差傳播定律可知，導線終點的點位總誤差之間為和差函數(shù)關系，由此可得：
（2）取二倍中誤差作為預計的最終誤差，則最后可得導線終點軌19點（即礦井井下一水平最遠點）的點位位置誤差為：
各導線分別單獨測量兩遍，該導線最弱點點位誤差預計：
4 誤差分析
16區(qū)采區(qū)控制導線最弱點軌19的點位坐標總誤差預計在±1.07m，如果加上回采巷道的施工導線最弱點的點位誤差，將不能滿足水害應急處置和礦井井上、下特殊工程的需要。
原因主要為：
（1）受井下視線差和巷道寬度限制，導致導線邊長短，增加了測站數(shù)。
（2）在誤差分析中發(fā)現(xiàn)誤差主要來自測角 誤差。
5 解決方案
誤差預計中測角誤差對導線最弱點的影響最大。提高測角精度無疑是減小導線最弱點坐標誤差的根本方法。在無法降低測角偶然誤差時，在井下基本控制導線的最弱點處加測陀螺定向邊，將導線布設成方向附合導線，將是提高最弱點定位精度的最好辦法。
下面就基本控制導線的末端加測陀螺定向邊后對16區(qū)采區(qū)控制導線最弱點軌19的總誤差預計展開分析。
5.1 基本控制導線末端加測陀螺定向邊后的誤差預計（見方向附合導線誤差分析圖）：
（1）由井下導線測角、量邊誤差引起導線終點K點的坐標誤差：
式中ηi--yi-y0，ξi--xi-x0，
（2）由于采區(qū)控制導線獨立測量兩次，那么采區(qū)導線最遠點的中誤差應為：
（3）加測陀螺定向邊后，地面近井點到井下最弱點（軌19）的總誤差預計為：
（4）取二倍中誤差作為預計的最終誤差，則最后可得導線終點軌19點（即礦井井下一水平最遠點）的點位位置誤差為：
6 結束語
在井下基本控制導線最弱點處加測陀螺定向邊后，使導線布設形式由支導線變成方向附合導線，降低了測角誤差的影響，很大程度提高了井下基本控制導線最弱點的定位精度。能夠滿足水害應急處置和礦井井上、下特殊工程的需要。
參考文獻
[1]張國良.礦山測量學[M].中國礦業(yè)大學出版社，2006.
作者簡介：李礦偉（1968，10-），男，河南省汝州市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：礦山測量。endprint
摘 要：新安煤礦地下水文地質(zhì)條件復雜，上部小煤礦（已關閉）開采邊界不詳；地面小浪底庫區(qū)蓄水+275m后將有很大一部分煤田在庫區(qū)水淹沒以下。為做好水害應急處置和滿足礦井井上、下特殊工程的需要，義煤公司要求我礦井下測量導線最弱點的點位坐標誤差要小于1.2m。所以要對我礦目前的控制測量精度進行分析，并尋求解決方案。
關鍵詞：基本控制測量；采區(qū)控制測量；誤差預計
新安煤礦是河南能源義煤公司的主力礦井。礦井井田范圍50余平方公里。井下測量線路較長，僅井下基本控制導線長度將近20000m；導致礦井井下最弱點的點位坐標誤差相對較大。我礦井下控制導線分為基本控制導線和采區(qū)控制導線?；究刂茖Ь€以地面工業(yè)廣場四等GPS控制點為起算依據(jù)，沿副二斜井到井底車場后分別沿一水平運輸大巷向東（11區(qū)、13區(qū)、15區(qū)）、西（12區(qū)、14區(qū)、16區(qū)）兩翼展開；導線精度為±7″級導線。采區(qū)控制導線以井下基本控制導線為基準沿采區(qū)主要上、下山布設；導線精度為±15″級導線。
下面分別對16采區(qū)兩級控制導線的最弱點來進行誤差分析。
1 聯(lián)系測量及井下首級控制網(wǎng)（基本控制導線）
副二井筒為斜井，且坡度不大，故聯(lián)系測量誤差也使用±7″級導線誤差進行計算。
1.1 16區(qū)井下基本控制導線設計（見基本控制導線誤差分析圖）
（1）16區(qū)井下基本控制導線以副二井口近井點為導線起算點，沿副二斜井至井底車場后向西經(jīng)西區(qū)運輸大巷至16區(qū)煤臺布設。（2）導線全長近5000m。（3）沿線布設45個導線點。（4）導線最大邊長198m；最短邊長12m；平均邊長150m。（5）導線測量嚴格按照井下7"導線要求往返測量。（6）全站儀光電測距；測距精度（2mm+2ppmD）。
1.2 16區(qū)井下基本控制導線誤差預計
由于導線誤差預計圖較大，計算數(shù)據(jù)較多，無法一一在文章中標明。所以文章中誤差預計直接采用數(shù)據(jù)計算結果來進行分析。
1.2.1 由井下導線測角誤差引起導線終點K點的坐標誤差：
式中mβ-為井下測角中誤差，此次設計取mβ=±7″。
ρ-206265″。
Rx-導線終點K與各導線點的連線在x′坐標軸上的投影長。
Ry-導線終點K與各導線點的連線在y′坐標軸上的投影長。
1.2.2 由量邊誤差所引起的導線終點K點的坐標誤差：
采用全站儀進行測量，測距精度為2mm+2PPm，由于平均邊長不足150米，所以取各邊的量邊中誤差均為±2.3mm。
1.2.3 導線終點K點的坐標誤差：
2 采區(qū)控制導線
16采區(qū)控制導線誤差預計以16區(qū)基本控制導線最弱點K（基1）點為起算依據(jù)，沿采區(qū)上山主要巷道測設±15″級導線作為16區(qū)采區(qū)控制導線；終點為16區(qū)上山工作面上隅角軌19點作為最弱點進行誤差預計計算。
2.1 16區(qū)采區(qū)控制導線設計
（1）導線全長1624m。（2）沿線布設34個導線點（實際測量中要多）。（3）導線最長93m；最短11m；平均邊長66m。（4）全站儀光電測距；測距精度（2mm+2ppmD）。（5）導線測量嚴格按照井下15"導線要求進行往返測量。
2.2 16采區(qū)控制導線坐標誤差預計（采區(qū)控制導線誤差分析圖略，計算方法如井下基本控制導線誤差預計）：
3 地面近井點到井下最弱點（軌19）的測量總誤差預計
（1）根據(jù)誤差傳播定律可知，導線終點的點位總誤差之間為和差函數(shù)關系，由此可得：
（2）取二倍中誤差作為預計的最終誤差，則最后可得導線終點軌19點（即礦井井下一水平最遠點）的點位位置誤差為：
各導線分別單獨測量兩遍，該導線最弱點點位誤差預計：
4 誤差分析
16區(qū)采區(qū)控制導線最弱點軌19的點位坐標總誤差預計在±1.07m，如果加上回采巷道的施工導線最弱點的點位誤差，將不能滿足水害應急處置和礦井井上、下特殊工程的需要。
原因主要為：
（1）受井下視線差和巷道寬度限制，導致導線邊長短，增加了測站數(shù)。
（2）在誤差分析中發(fā)現(xiàn)誤差主要來自測角 誤差。
5 解決方案
誤差預計中測角誤差對導線最弱點的影響最大。提高測角精度無疑是減小導線最弱點坐標誤差的根本方法。在無法降低測角偶然誤差時，在井下基本控制導線的最弱點處加測陀螺定向邊，將導線布設成方向附合導線，將是提高最弱點定位精度的最好辦法。
下面就基本控制導線的末端加測陀螺定向邊后對16區(qū)采區(qū)控制導線最弱點軌19的總誤差預計展開分析。
5.1 基本控制導線末端加測陀螺定向邊后的誤差預計（見方向附合導線誤差分析圖）：
（1）由井下導線測角、量邊誤差引起導線終點K點的坐標誤差：
式中ηi--yi-y0，ξi--xi-x0，
（2）由于采區(qū)控制導線獨立測量兩次，那么采區(qū)導線最遠點的中誤差應為：
（3）加測陀螺定向邊后，地面近井點到井下最弱點（軌19）的總誤差預計為：
（4）取二倍中誤差作為預計的最終誤差，則最后可得導線終點軌19點（即礦井井下一水平最遠點）的點位位置誤差為：
6 結束語
在井下基本控制導線最弱點處加測陀螺定向邊后，使導線布設形式由支導線變成方向附合導線，降低了測角誤差的影響，很大程度提高了井下基本控制導線最弱點的定位精度。能夠滿足水害應急處置和礦井井上、下特殊工程的需要。
參考文獻
[1]張國良.礦山測量學[M].中國礦業(yè)大學出版社，2006.
作者簡介：李礦偉（1968，10-），男，河南省汝州市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：礦山測量。endprint
摘 要：新安煤礦地下水文地質(zhì)條件復雜，上部小煤礦（已關閉）開采邊界不詳；地面小浪底庫區(qū)蓄水+275m后將有很大一部分煤田在庫區(qū)水淹沒以下。為做好水害應急處置和滿足礦井井上、下特殊工程的需要，義煤公司要求我礦井下測量導線最弱點的點位坐標誤差要小于1.2m。所以要對我礦目前的控制測量精度進行分析，并尋求解決方案。
關鍵詞：基本控制測量；采區(qū)控制測量；誤差預計
新安煤礦是河南能源義煤公司的主力礦井。礦井井田范圍50余平方公里。井下測量線路較長，僅井下基本控制導線長度將近20000m；導致礦井井下最弱點的點位坐標誤差相對較大。我礦井下控制導線分為基本控制導線和采區(qū)控制導線?；究刂茖Ь€以地面工業(yè)廣場四等GPS控制點為起算依據(jù)，沿副二斜井到井底車場后分別沿一水平運輸大巷向東（11區(qū)、13區(qū)、15區(qū)）、西（12區(qū)、14區(qū)、16區(qū)）兩翼展開；導線精度為±7″級導線。采區(qū)控制導線以井下基本控制導線為基準沿采區(qū)主要上、下山布設；導線精度為±15″級導線。
下面分別對16采區(qū)兩級控制導線的最弱點來進行誤差分析。
1 聯(lián)系測量及井下首級控制網(wǎng)（基本控制導線）
副二井筒為斜井，且坡度不大，故聯(lián)系測量誤差也使用±7″級導線誤差進行計算。
1.1 16區(qū)井下基本控制導線設計（見基本控制導線誤差分析圖）
（1）16區(qū)井下基本控制導線以副二井口近井點為導線起算點，沿副二斜井至井底車場后向西經(jīng)西區(qū)運輸大巷至16區(qū)煤臺布設。（2）導線全長近5000m。（3）沿線布設45個導線點。（4）導線最大邊長198m；最短邊長12m；平均邊長150m。（5）導線測量嚴格按照井下7"導線要求往返測量。（6）全站儀光電測距；測距精度（2mm+2ppmD）。
1.2 16區(qū)井下基本控制導線誤差預計
由于導線誤差預計圖較大，計算數(shù)據(jù)較多，無法一一在文章中標明。所以文章中誤差預計直接采用數(shù)據(jù)計算結果來進行分析。
1.2.1 由井下導線測角誤差引起導線終點K點的坐標誤差：
式中mβ-為井下測角中誤差，此次設計取mβ=±7″。
ρ-206265″。
Rx-導線終點K與各導線點的連線在x′坐標軸上的投影長。
Ry-導線終點K與各導線點的連線在y′坐標軸上的投影長。
1.2.2 由量邊誤差所引起的導線終點K點的坐標誤差：
采用全站儀進行測量，測距精度為2mm+2PPm，由于平均邊長不足150米，所以取各邊的量邊中誤差均為±2.3mm。
1.2.3 導線終點K點的坐標誤差：
2 采區(qū)控制導線
16采區(qū)控制導線誤差預計以16區(qū)基本控制導線最弱點K（基1）點為起算依據(jù)，沿采區(qū)上山主要巷道測設±15″級導線作為16區(qū)采區(qū)控制導線；終點為16區(qū)上山工作面上隅角軌19點作為最弱點進行誤差預計計算。
2.1 16區(qū)采區(qū)控制導線設計
（1）導線全長1624m。（2）沿線布設34個導線點（實際測量中要多）。（3）導線最長93m；最短11m；平均邊長66m。（4）全站儀光電測距；測距精度（2mm+2ppmD）。（5）導線測量嚴格按照井下15"導線要求進行往返測量。
2.2 16采區(qū)控制導線坐標誤差預計（采區(qū)控制導線誤差分析圖略，計算方法如井下基本控制導線誤差預計）：
3 地面近井點到井下最弱點（軌19）的測量總誤差預計
（1）根據(jù)誤差傳播定律可知，導線終點的點位總誤差之間為和差函數(shù)關系，由此可得：
（2）取二倍中誤差作為預計的最終誤差，則最后可得導線終點軌19點（即礦井井下一水平最遠點）的點位位置誤差為：
各導線分別單獨測量兩遍，該導線最弱點點位誤差預計：
4 誤差分析
16區(qū)采區(qū)控制導線最弱點軌19的點位坐標總誤差預計在±1.07m，如果加上回采巷道的施工導線最弱點的點位誤差，將不能滿足水害應急處置和礦井井上、下特殊工程的需要。
原因主要為：
（1）受井下視線差和巷道寬度限制，導致導線邊長短，增加了測站數(shù)。
（2）在誤差分析中發(fā)現(xiàn)誤差主要來自測角 誤差。
5 解決方案
誤差預計中測角誤差對導線最弱點的影響最大。提高測角精度無疑是減小導線最弱點坐標誤差的根本方法。在無法降低測角偶然誤差時，在井下基本控制導線的最弱點處加測陀螺定向邊，將導線布設成方向附合導線，將是提高最弱點定位精度的最好辦法。
下面就基本控制導線的末端加測陀螺定向邊后對16區(qū)采區(qū)控制導線最弱點軌19的總誤差預計展開分析。
5.1 基本控制導線末端加測陀螺定向邊后的誤差預計（見方向附合導線誤差分析圖）：
（1）由井下導線測角、量邊誤差引起導線終點K點的坐標誤差：
式中ηi--yi-y0，ξi--xi-x0，
（2）由于采區(qū)控制導線獨立測量兩次，那么采區(qū)導線最遠點的中誤差應為：
（3）加測陀螺定向邊后，地面近井點到井下最弱點（軌19）的總誤差預計為：
（4）取二倍中誤差作為預計的最終誤差，則最后可得導線終點軌19點（即礦井井下一水平最遠點）的點位位置誤差為：
6 結束語
在井下基本控制導線最弱點處加測陀螺定向邊后，使導線布設形式由支導線變成方向附合導線，降低了測角誤差的影響，很大程度提高了井下基本控制導線最弱點的定位精度。能夠滿足水害應急處置和礦井井上、下特殊工程的需要。
參考文獻
[1]張國良.礦山測量學[M].中國礦業(yè)大學出版社，2006.
作者簡介：李礦偉（1968，10-），男，河南省汝州市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：礦山測量。endprint
