试析煤矿井下基本控制导线测量方法的改革策略

试析煤矿井下基本控制导线测量方法的改革策略
本文主要对井下基本控制导线测量三连架方法的应用及其局限进行了探讨，并就实践操作中的一些改进措施进行了分析，结合工程实例印证煤矿井下基本控制导线测量方法改革的实际成效。

标签：煤矿井下基本控制导线测量改革
煤矿井下测量工作的技术性与困难度较大，测量是否准确直接影响着煤矿的高效与安全生产，因此煤矿的井下测量工作是煤矿企业必须重视的一项工作。

煤矿井下测量工作包括了腰线、标定、延伸、导线测量与高程测量等工作，为了避免因各种疏忽造成的煤矿安全事故，提高生产的效率，煤矿井下基本控制测量方法进行了不断地改进与创新。

1井下导线控制测量
1.1井下基本控制导线测量
地下导线测量是以必要的精度建立起地下的控制系统，然后根据控制系统进行坑道或者轨道中线、衬砌位置放样，并掘进方向。

与地面的导线测量比较而言具有四个方面的特点。

第一，坑道具有一定的限制，形状通常为延伸状，而导线的布置不能够一次完成，需要沿着坑道的开挖而向前延伸；第二，当导线点摄于坑道顶板时，需要进行点下对中；第三，沿着坑道的延伸进行导线的敷设，首先敷设精度低、边长段的导线作为坑道掘进的指示，然后敷设高等级的导线用于检查和校正低等级的导线；第四，井下的工作环境较差，导线测量受到较大的干扰。

其中地下导线等级是由地下工程类型、范围、精度要求决定的，各个部门有着不同的规定，《煤矿测量规程》中就规定：井下平面控制测量包括了两个方面，即基本控制与采区控制，其中基本控制测量导线测角精度为±7″、±15″，一般沿井主要坑道进行敷设，每300-500m延伸一次；采区则为±15″、±30″，每30-100米延伸一次。

表1为基本控制导线主要技术指标。

1.2三连架基本控制导线测量的应用及其局限性
由于煤矿井下测量环境受到限制，因此煤矿井下基本控制导线测量方法的形式均采用逐站整平对中，量边则采用光电测距仪或者比长钢尺来进行，这就使得整个测量工作将耗费大量的时间与精力，而测量的精确度却无法得到保证，易产生误差。

而较低的基本控制导线测量效率及精确度将降低煤矿企业的生产效率与安全性。

目前，随着全站仪在井下测量中的应用，大部分的煤矿企业都采用了三连架法来进行井下基本控制导线测量工作，该方法在测量中利用全站仪的配套棱镜与基座等能够减少过渡点测量误差，保证基本控制导线测量的精确度，提高煤矿井下测量效率，但是在许多的煤矿井下基本控制导线测量的实际工作中，三连架方法也存在一定的局限性，主要包括了四个方面：第一，采用三连架方法进行测量，确定测量路线后测量路线上的所有生产活动均停止，并且该测量方法占用
坑道的时间较长，还需要多个部门进行协调工作；第二，为了减小对中误差对各测量点精确度的影响，三连架法在过渡点测量需进行强制对中处理，但是中间各点的测量精确度却大受影响；第三，边长的光电测量受到坑道雾气的强烈影响，如某矿采区测量时一边长并不是30m，但因坑道雾气太大而无法使用全站仪进行测量，如果临时加点测量将耗费过多时间，且短边增多也会降低测量的精确度。

2煤矿井下基本控制导线测量方法的改革策略
随着煤炭需求量的日益增大，煤矿企业需要进一步提高生产效率，因此提高煤矿井下基本控制导线测量效率与精确度则是其中的重要工作之一。

煤矿普遍采用三连架法进行井下基本控制导线测量，尽管在一定程度上降低了测量误差，但是容易受到多种因素的影响，还无法完全达到煤矿企业的测量要求，为此许多煤矿企业对测量方法进行了改进与创新，其主要的方法包括了减少对中误差、减少坑道占用时间、改进了坑道大雾气时的测量、采用陀螺定向来提高测量精度以及采用延伸三角形来实现短边方位角的传递等。

2.1减少对中误差
针对风流大地段垂球对中精度容易受到影响这一现象，可以采用光学对点器对中替代垂球对中，光学对点器利用光学折射原理，通过其目镜能够直接观测到坑道顶板的固定测点，由于这种方法能够完全避免风流的影响，因此对中效果更加精确。

值得注意的是，采用该方法进行对中需要在下井前进行光学对点器的检验校正，保证其放置平稳，另外还有一种更加先进的激光对点器，通过激光束的发射，在坑道顶板获得光点，并利用该光点进行对中更加方便快捷和准确。

2.2减少坑道占用时间
煤矿井下采用三连架法进行基本控制导线测量，需要进行井下测站点、后视点以及前视点等导线点的设置，在测量中值需要对三连架进行移动，调整对中的角度就就能够进行测量，并能够一定程度地提高精度，但是耗时较长，因此许多煤矿企业在采用三连架法进行测量时会将测量的三脚架、基座与棱镜等配套设备增加到四套，即改进为四架三连法。

采用该改进的四架三连法进行井下基本控制导线测量时，能够对两点进行同时观测，进而提高测量效率，同时也减少了坑道占用的时间。

通过这种四架三连架法的改进，在一定程度上弥补了三连架法进行基本控制导线测量的局限，在保证测量精确度同时提高了测量效率，进而使煤矿生产的效率获得提高。

有煤矿采用这种改进的四架三连架法使测量时间缩短了一半以上。

2.3改进坑道大雾气时的测量
由于坑道大雾对全站仪光波折射的严重影响，导致仅能够进行角度的观测而不能进行距离的测量，因此可将方法进行改进，即采用间距测距法进行测量。

假设测站为A，前视为B，在测站A上首先进行水平角、垂直角的正常管揣测，观测完成后将仪器拔出并连接到备用架腿，将其移动到测站A与前视B的中间
位置C，该位置C应尽量位于AB的连线上，待仪器支好后对C与A、B间的水平夹角、倾角与斜距进行观测，待升井后采用余弦定理进行AB间距的计算，实现AB间距的间接测量。

2.4采用陀螺仪加测控制导线测量误差的积累部分煤矿企业为了提高测量的精度，实现对误差积累的控制，一般会进行陀螺边的加测，如某煤矿就采用GAK-1陀螺仪按照逆转2-2-2进行观测，在地面近井点设置陀螺仪的测定常数，然后下井，一般测定两次。

2.5采用延伸三角形来实现短边方位角的传递
在对井下等级导线的测量时，为进行井下基本控制导线测量中长边与短边的处理，在测量中应尽量选择边长数据一致的相邻导线，进行长边与短边的过渡时，当前视点与后视点的边长相差较大，则可对调焦镜的运行范围进行调整，从而降低方向测量误差。

进行短边的测角时，为避免仪器、觇标对中误差造成较大的测角误差，因此可采用延伸三角形来实现短边方位角的传递，这种通过几何定向测量的方法已获得了较为广泛的应用，如直返井间的导线测量等，测量效果良好，测量的精度得到了提高。

邢台矿井与燕子山矿都通过延伸三角型实现了短边方位角的传递，使煤矿的生产效率得到了提高。

图1为采用延伸三角形来实现短边方位角的求取图示，在导线ABCDEF中，当遇到短边BC时，延伸三角形，经ABDCEF路径就能够获得EF边的方位角，即：∠1-∠2+∠3+∠4±4×180°。

3工程实例
葛亭煤矿针对原有导线点移位、破坏和丢失情况进行了井下基本控制导线的改造工程。

改造集中在井下-386m、-500m、和230采区的陀螺定向与7″级控制导线测量。

采用WILD GAK-1型15″级陀螺仪进行观测，而定向水平角观测采用WILD T2型2″级经纬仪，井下导线测量采用Leica TCR802型2″全站仪。

3.1陀螺定向
在进行陀螺定向时采用了北方向值观测法进行跟踪逆转点测量，观测次序为底边-井下-返回地面，均进行两侧回测量陀螺方位角，两次测回的陀螺方位角最小互差1″，最大互差24″，满足≤40″的规定，然后进行坐标方位角的计算，一测回的误差为±7.1″。

3.2井下导线测量
井下导线测量时，共设置了30个7″级导线点，导线总长3469m，最短边长28m，最长边长252m，采用Leica TCR802型2″全站仪对水平角、垂直角与边长进行观测，两次测回水平角，一次测回垂直角，两次测回边长往返，测得其井下T1-T7间属于符合导线，角度闭合差为14″，符合《煤矿测量规程》。

通过改造该煤矿企业的基本控制导线测量实现了与原有导线测量的联测，使
采区控制导线网精度得到了提高，提高了井上与井下对照的精度，并减少了测量事故的发生，获得了明显的经济效益。

4结束语
大量的实践操作证明，对煤矿井下基本控制导线测量进行改进、创新，使用新技术与新设备，能够有效的提高导线测量的效率与精度，从而保证煤矿生产的效率与安全性，提高经济效益。