桑树坪煤矿井上下控制测量技术总结报告.doc

目 录一、概述1二、作业目的意义与作业内容2三、作业技术依据3四、已有资料情况4五、坐标系统选择5六、仪器设备与人员组织5七、陀螺定向6八、导线控制测量10九、三角高程控制测量14十、提交资料清单15附件 全站仪检定书桑树坪煤矿井上下控制测量系统工程技术总结报告一、概述1交通地理位置桑树坪煤矿是陕煤集团下属企业陕西陕煤韩城矿业有限公司的重要矿井，位于韩城市北部的桑树坪镇，距韩城市46.5公里，西距省会西安市约280公里。韩（城）宜（川）公路和韩（城）乡（宁）公路运煤专用线穿矿而过。与下（峪口）桑（树坪）铁路专用线与西（安）候（马）线接轨，交通便利，通讯发达。桑树坪煤矿图1 交通位置示意图2工程概况桑树坪煤矿始建于1975年9月，1977年12月26日建成投产，井田走向长13公里，倾斜宽5公里，总面积约63.3平方公里。矿井设计生产能力300万吨，现核定生产能力为210万吨。矿井煤炭总储量7.4亿吨，可采储量5.7亿吨，服务年限120年，井田内共有可采煤层3层，即2、3和11煤层。本次项目于2012年12月初开始，从方案的设计、修改，井下巷道控制点的选点、标志埋设，井下导线、陀螺定向边的观测，直至数据整理、平差计算和技术总结编写，至2013年10月份内、外业工作全部结束。共实测井下导线点222个，导线总长27.5公里，平均边长约120米，其中189个永久点。加测井下陀螺边9条。图2 桑树坪煤矿二、作业目的意义与作业内容陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪煤矿2011年8月7日因邻近小煤窑禹昌煤矿11号煤层底板透采发生突水，通过采空区进入桑树坪煤矿北二采区，在280大巷密闭墙处溃入矿井引起透水事故，井下遭到透水的淹没。现井下排水工作已基本完成。由于一年多来透水对巷道的浸泡，导致井下控制点基本都已松动和变形，无法发挥控制测量的作用。因此应对桑树坪煤矿井下控制网进行分析和研究，设计控制测量方案，在还需发挥作用的主要巷道重新布设导线点，进行控制测量工作。并根据煤矿测量规程的要求加测陀螺定向边，以满足矿区后续安全生产的需要。整个控制测量工作包括以下几个方面：（1）井下控制网恢复测量的方案设计；（2）井下控制点的选点和标志埋设；（3）井下平面和高程控制测量；（4）井下导线加测陀螺定向边；（5）加测陀螺定向边后方向附合导线及三角高程的数据处理；（6）桑树坪煤矿井下控制测量技术总结。由于本次测量为矿山整个井下控制网的全面恢复，巷道复杂、导线总长度较长、平均边长较短，因此精度要求较高。在做好控制测量方案精心设计的基础上，实际作业中必须对控制测量的各个环节进行严格要求，观测数据必须满足煤矿测量规程和设计的各项限差要求，还应进行精度的分析。本次作业中，对精度达不到设计要求的测段，做了及时的返工测量。三、作业技术依据本次作业按照设计规定的方法，采用一定等级的仪器设备，达到规定的精度要求，其作业依据为：1.中华人民共和国能源部制定.煤矿测量规程.煤炭工业出版社.1989年；2.中国统配煤矿总公司生产局.煤矿测量手册.煤炭工业出版社.1990年；3.林家聪等.矿山测量学 生产矿井测量.中国矿业大学出版社.1985年；4.中华人民共和国测绘行业标准.国家三、四等水准测量规范.GB 12898-91；5张风举等编著.控制测量学. 煤炭工业出版社.2006年。四、已有资料情况桑树坪煤矿和王峰煤矿相邻，王峰煤矿地面已完成GPS E级控制网。桑树坪煤矿井口附近有王峰矿井的采石场、办公楼、火车站及PG01、S006等多个E级控制点，所选点位与井筒的距离符合作业的需要，点间距合理，因此作为本次控制测量的起算点，见下表1。表1 地面起算控制点点名编号纵坐标X横坐标Y高程H采石场WF073950744.34319458256.331611.224办公楼WF083950515.35219459213.779468.824胡岭WF093949970.72319460535.859554.942PG01PG013950995.46419459728.009579.183S006S0063950770.02519459553.595448.139火车站HC013950261.56119459372.395498.080经现场勘查，WF08、PG01、S006、HC01等点位稳定，保存完好，实测证明精度可靠，满足工程需要。五、坐标系统选择1平面坐标系根据桑树坪煤矿实际工作采用的坐标系统确定平面坐标为1954北京坐标系，高斯投影6带第19带，中央子午线经度为111。2高程坐标系高程系统采用1985国家高程基准。六、仪器设备与人员组织1仪器设备为确保如期保质保量的完成任务，使用的测量仪器及配套设备均已经过严格的检验，其性能指标应符合规范和设计的要求。具体仪器设备如下表2。表2 仪器设备配置明细表名 称型 号数量标称精度全站仪拓普康TPS1台测角2测距2mm +2Dppm陀螺仪Y/JTD-11台52. 人员安排本次井上下控制测量作业项目按1个作业组计划，测量工作在井下生产任务的间隙进行安排，因此安排的技术人员均长期从事矿山测量工作，熟悉井下测量。作业组共由6人组成，其中负责人1名，观测、记录、内业计算人员4名，检查人员1名。七、陀螺定向桑树坪煤矿井下主要大巷敷设导线较长，为确保矿山以后生产需要，确定可靠的井下控制测量的方位和坐标，最佳方案就是采用陀螺仪确定井下某些导线边的正确方位，并对导线进行方向附合导线的平差。因此，于2013年1月2224日和2013年6月2527日进行了陀螺仪的定向工作。实测井下陀螺定向边共9条。2013年1月2224日实测5条边，其中地面已知边一条，办公楼采石场，井下待定边4条，为P2P3、N22N23、13-59-1、K2K1；2013年6月2527日实测6条边，其中地面已知边一条，采石场办公楼；井下待定边5条，为K9K7、P7-3P6-3、BZ8BZ10和N20N19、NG9-5NG9-3。1作业方法和精度要求陀螺定向的作业采用一OO一厂的全自动陀螺仪，作业方法采用现场作业的常用方法：跟踪逆转点法。其基本方法和过程为：1）在合适的已知边上测定仪器常数；2）依次在各待定边上测定陀螺方位角；3）同一已知边上再次测定仪器常数；4）计算仪器常数平均值；5）计算各测站点的子午线收敛角；6）最后计算各待定边的坐标方位角。陀螺定向的观测精度可按照煤矿测量规程中关于陀螺经纬仪定向的一级要求执行，即其基本精度要求为：表3 陀螺经纬仪定向精度指标陀螺定向精度等级同一边任意两测回陀螺方位角互差一次测定中误差一次定向中误差15401510注：一次测定中误差指：任意边一测回测量陀螺方位角的中误差；一次定向中误差指：待定边陀螺定向所测坐标方位角平均值的中误差。2观测成果比较分析陀螺定向工作即对井下待定边进行观测求得陀螺方位角，也要求对地面已知边进行观测以求得仪器常数，每个观测结果都需要符合表3的限差要求。桑树坪煤矿井下导线共进行两次陀螺定向工作，其计算和精度分析与评定需要分别说明。1）2013年1月第一次陀螺定向按规范规定，仪器常数测前测后观测至少应测5测回，其结果及其计算如下表4。表4 仪器常数观测结果计算地面已知边子午线数敛角r实测陀螺方位角仪器常数办公楼采石场0-15-46145393137321328327214539214539121453856145392按规范规定，井下每条待定边都应观测两测回，其陀螺方位角的互差比较如下表5。表5 井下定向边两测回陀螺定向方位角互差井下待定边实测两测回互差同一边任意两测回陀螺方位角互差备注P2P3640N22N231013-519-10K2K1-42）2013年6月第二次陀螺定向第二次作业仪器常数观测结果计算如下表6。表6 仪器常数观测结果计算地面已知边子午线数敛角r实测陀螺方位角仪器常数采石场-办公楼0-16-910327320-16-451032721032739103272910327381032753第二次作业共测量井下待定边5条，其两测回陀螺方位角的互差比较如下表7。表7 井下定向边两测回陀螺定向方位角互差井下待定边实测两测回互差同一边任意两测回陀螺方位角互差备注K9K7-1140P7-3P6-37BZ8BZ10-5N20N192NG9-5NG9-303精度分析1）2013年1月第一次陀螺定向的精度分析 仪器常数平均值的中误差仪器常数一次测定中误差为：仪器常数平均值的中误差为： 一测回测定陀螺方位角中误差，小于规范规定的限差（15）要求。其平均值中误差： 陀螺方位角一次定向中误差即根据陀螺经纬仪测定的坐标方位角中误差（陀螺方位角一次定向中误差）小于规范要求的10的精度。2）2013年6月第二次陀螺定向的精度分析 仪器常数平均值的中误差在已知边上测定的仪器常数共5测回，可按白塞尔公式计算仪器常数一次测定中误差为：仪器常数平均值的中误差为： 一测回测定陀螺方位角中误差由于陀螺定向多采用待定边两个测回的双次观测法，本次观测待定边只有1条，可采用仪器常数一次测定中误差作为一测回测定陀螺方位角中误差为：，小于规范规定的限差（15）要求。其平均值中误差： 陀螺方位角一次定向中误差最终的陀螺方位角是由5测回仪器常数平均值和2测回陀螺方位角平均值计算得到，由此可计算出待定边坐标方位角的中误差（即一次定向中误差）。即根据陀螺经纬仪测定的坐标方位角中误差（陀螺方位角一次定向中误差）小于规范要求的10的精度。八、导线控制测量1导线控制测量方案根据设计方案和桑树坪煤矿的测量技术人员的要求，以井筒附近的地面GPS控制点PG01、S006、WF08、HC01为起算边， 沿平硐、四号风井及六号风井及其井下的巷道，敷设7导线，导线全长27.5km。井下导线平均边长约为120m左右，弯道部分的导线边实地布设时尽可能长，长度基本均超过30m，以减小测角误差的影响。井下永久导线点都设置在巷道顶板稳固、通视良好且易于安置仪器观测、不受来往矿车影响的地方。根据桑树坪煤矿井下已经形成的巷道及后续开采情况，井下巷道共布设189个永久导线点，所有导线点以直径16mm的钢筋置入顶板。2导线控制测量技术要求井下导线测站、角度和边长的观测要求见下表8、表9、表10、表11。表8 井下导线测量要求导线类别使用仪器观测方法按导线边长分15-30m30m以上对中次数测回数对中次数测回数7导线DJ2测回法2212表9 井下导线水平角观测限差仪器级别同一测回中半测回互差检验角与最终角之差两测回间互差两次对中测回(复测)间互差DJ2201230表10 井下导线边长观测限差观测方式往返次数测回数同一测回内读数互差测回间距离互差对向观测距离相对互差对向观测1210mm15mm1/6000表11 井下导线全长相对闭合差井田一翼长度(Km)测角中误差()一般边长(m)导线全长相对闭合差闭(附)合导线复测支导线57602001/80001/6000本次测量数据同一测回中半测回互差基本都在10左右，两测回间互差5左右，均符合规范要求，不合格的数据已返工、重测。3井下导线的平差对于一般的贯通工程而言，加测陀螺定向边后成为单一的方向附合导线，其平差简单易行。对于开采多年的矿山来说，井下巷道已形成一定的规模，必然成为网形，这样的条件下加测的陀螺定向边形成网形。根据矿山技术人员的要求和井下巷道导线点的布设，对桑树坪煤矿井下导线进行分段平差计算，共分为10段，各段导线角度闭合差和导线全长相对闭合差见下表12。表12 导线全长相对闭合差起始边结束边角度闭合差限差导线全长相对闭合差限差备注PG01,S00613-5,9-1-1044.31/379581/800013-5,9-1N19,N20-2454.2N20,N19P2,P3-4975.4P2,P3HC01,WF081057.7WF08,HC01N10,N92371/21814N19,N20N22,N2310241/28108N22,N2313-5,9-1371.4PD7,PD6L6,L5-38421/14877N31,N32N20,S10-16281/15625N19,N20NG9-3,NG9-5-1248.5方向附合导线P6,P5P3-1,P2-1支导线13-5,9-1K1,K229521/27210K1,K2P6-3,P7-3-4650P6-3,P7-39-1,13-5-946K4,K5BZ10,BZ8-5179.21/10540BZ10,BZ8KB2,KB1-3466K5,K6G,K13246.41/18419方向附合导线的计算过程见桑树坪煤矿井下导线平差计算表。其方法是先根据陀螺定向的成果计算角度闭合差，符合限差要求后再反号平均分配角度闭合差，得到方向附合导线中各边的方位平差值。然后计算坐标闭合差和导线全长相对闭合差，合格后根据导线长度按比例分配坐标闭合差，对坐标增量进行改正，最后计算各导线点的坐标。方向附合导线只平差角度，支导线只计算，不平差。井下导线布设及陀螺边的具体位置如下图3。图3 井下方向符合导线示意图根据表12，角度闭合差与限差最大比例为0.92/1、最小为0.04/1，满足限差要求。导线全长相对闭合差最大为1/37958，最小为1/10530，大部分远远小于规范规定的1/8000。X改正最大值0.014m，最小的-0.007m，大部分改正数在0.005以下。Y改正最大改正0.020m，最小的-0.014m，大部分改正数在0.005以下。九、三角高程控制测量1高程控制测量方案井下高程测量沿导线测量的路线，在导线测量的同时，利用四等三角高程测量的方法，采用往返测的观测方案。由于井下无有效的高程控制点，因此，与导线测量和陀螺定向进行方位的检查并平差不同，井下高程测量只能进行支线的计算。因此井下三角高程测量采用往返观测的方法，既可以检查，也能有效地