浅谈竖井与井下巷道贯通的高程测量

浅谈竖井与井下巷道贯通的高程测量
对于测绘技术来说，其基本工作是对以地物进行三维测量，具体表现在利用各种测量仪器和工具对距离、角度（方位）和高程的测定上。

在矿山的竖井建设贯通过程中，为了确定井下各类巷道与地面地形、地物的空间关系，就必须把地面测量的坐标系统引入井下，使地面地下坐标系统统一起来。

为此，就需要进行地面与井下联系测量。

联系测量包括平面联系测量与高程联系测量两部分，平面联系测量简称定向，高程联系测量简称为高程导入。

本文对贯通测量中的高程测量的进行探讨。

谦比西铜矿西矿体中央副井和300ML石门巷贯通工程是打通西矿体延伸工程的主动脉的大型重要贯通，关系到西矿体延伸工程运输系统、通风系统、排水系统等的形成，制约着整个西矿体的投产时间。

巷道贯通包括水平向及斜坡道，总长度300米，贯通导线长4300米，总测站数46个，斜坡道长2300米，高差174米，最大倾角8°。

贯通巷道由两个施工队相向掘进，整个贯通工程历时三年多。

在这次贯通测量工程中，尝试采用多种测量方法，以适应各种地形，来实现贯通，如在平面高程控制测量中三角高程配合水准测量来实现高程传递，测量方案的优化等方面取得成功经验，对类似贯通工程有一定的借鉴指导作用。

一、制定测量方案
谦比西铜矿西矿体进入由露天转入井下阶段，矿山含水量大，地形复杂，测量难度较大，矿山现施工阶段为中央副井和坑内水平巷道及斜坡道掘进。

中央副井深度为300米，水平巷道开口地点位于露天坑内，此漏天坑位露天开采后所形成，从地面至坑底垂直深度约为130米，水平巷道掘进后进行下坡道掘进，至300米石门巷，并最终通过水平石门巷道掘进实现与300米得中央副井贯通。

竖井和露天坑之间共有7个一直控制点，经检核全部准确无误，满足矿山联系测量要求，并从中选取控制点A和控制点B为起始点进行高程贯通测量。

鉴于复杂的地形及现场水文因素，在高程導入过程中初步方案定为，竖井高程导入运用长钢尺导入法和光电测距法；地面和露天坑之间用三角高程法将地面高程引入坑底，并与水平巷道中的控制点联系起来，水平巷道内采用基本水准测量将高程转至300米石门巷工作面。

外业施测标准满足《煤矿测量规程》的规定，以满足贯通精度要求，并有一定的精度储备，可实现快速、高效、准确的目的。

下面首先对具体实测办法进行逐一论述。

（一）测量前准备
1、贯通前测量标定。

如图一所示，预计贯通点的标定，贯通巷道的坡度标定，底板标高的计算并标定，贯通进度预计的标记，腰线的跟踪标定。

图一贯通前测量标定
2、测量仪器设备。

DS3水准仪2台、标尺2把、500m钢尺、DJ2经纬仪、光电测距仪、反光镜、三脚架。

（二）测量实测方法。

1、竖井高程导入方案。

⑴长钢尺导入法。

图二长钢尺导入法示意图
如图二所示，假设A点高程已知，将在井上井下分别架设水准仪，分别读取后视读数a和b，以及在钢尺上读数a′和b′，那么：
L = b′- a′ （1）
可根据：
HA′ = HA–L+（a+b）（2）
计算得井下点A′的高程。

依据以上原理用水准仪双仪器高法进行往返观测，并用四等水准测量手册进行记录，观测二测回。

如果没有500m钢尺也可用细钢丝代替，将钢丝悬挂在井中，分别将水准仪观测位置在钢丝上进行标记，然后用比量过的钢尺测量钢丝长度。

此操作工程中必须注意井上井下同时测量，以消除重力及摆动误差。

根据《煤矿测量规程》，两次值差不得大于L/8000。

⑵光电测距法
如图三所示，此方法需要一台光电测距仪和两台水准仪配合作业。

光电测距仪安置在井上近井处。

井上井下各安置一面反光镜，其中井上反光镜需安置两次，分别与水平面成90°角和45°角，井下反光镜水平放置，并固定。

图三光电测距法示意图
此过程中首先将反光镜安置成与水平面90°，测得光电测距仪与反光镜距离S′，然后以光电测距仪和反光镜交点为中心将反光镜旋转成与水平面45°角，测得距离S。

则井深H可由下式计算：
H=S–S′+△H （3）
可得井深H值，其中△H为光电测距仪气象和加常改正数总值。

井上井下各架设一台水准仪，同样，在此取近井点A为起始点，后视读数为a。

前视可以选择两种方式，可以测量光电测距仪与反光镜交点的标高，也可以测量光端测距仪激光发射中心的标高，假设前视读数为e。

井下以水平反光镜为后视测未知点A′的高程，假设后视为f前视为b。

则E点高程HE可由下式计算得出：
HE= HA+a–e （4）
井下水平反光镜高程也可由下式计算：
HF=HE–H （5）
接着计算出井下A′点高程HA′：
HA′= HF+f+b （6）
自此将高程已导入井下，观测两测回。

根据《煤矿测量规程》两次只差不得大于H/8000。

二、贯通后实际成果分析及校核
按照以上论述方法完成贯通后，再次进行贯通后复测，将竖井与石门巷中控制点闭合，高程方向实际偏差为0.179m，允许值为0.2m。

最后将此误差进行平差，把贯通后离贯通点最近的两个控制点高程进行相互检核，所得差值由两种方法进行分析。

第一，用此差值按四等水准测量进行评估，根据（10）或（11）式进行比较；第二，按竖井高程导入限差进行比较，即与不
大于L/8000或H/8000。

如果超限，则需要重测，以最终确定各个控制点高程，更好的对整个井下生产服务。

三、结语：
随着矿山行业的迅猛发展，矿井水平不断下延，提高巷道控制测量精度对井下矿山生产起到了直观重要的作用，本文是作者在赞比亚谦比西铜矿的贯通测量过程中对高程贯通测量的浅析，希望能对矿山发展起到一定的作用。

参考文献：
（1）李兰勋.矿山测量.中国地质大学出版社，1990.
（2）张正录.工程测量学.武汉大学出版社.2005.
（3）中国统配煤矿总公司.煤矿测量手册.北京煤矿出版社.1990.。