1 橋礦新井技術(shù)設(shè)計方案 為滿足謝橋礦安全改建工程，謝橋礦新建三井口。謝橋礦改擴建項目部委托淮南礦業(yè)集團測繪隊對謝橋礦新建的三井口進行地面平面、高程控制、井口十字線標定、聯(lián)系測量、陀螺定向及恢復(fù)老矸石井口十字線測量。為項目的順利完成，礦業(yè)集團測繪隊對以上工程分別做技術(shù)設(shè)計。設(shè)計書經(jīng)集團公司地質(zhì)研究院、謝橋礦改擴建項目部組織專家審批后，作為以后項目實施的技術(shù)依據(jù)。 謝橋礦改擴建三井口位于謝橋礦主井西北約 400m，測區(qū)地處亞熱帶與暖溫帶的過度地帶，屬半濕潤季風氣候區(qū)。四季分明、季風顯著、 光照充足、降水量適中，無霜期較長。測區(qū)最大的凍土深度為 1992 年國家測繪局頒布的全球定位系統(tǒng)（ 量規(guī)范（ 1991 年國家測繪局頒布的國家三、四等水準測量規(guī)范（ 2 1989 年中華人民共和國能源部頒發(fā)的煤礦測量規(guī)程； 1999 年中華人民共和國建設(shè)部頒布的城市測量規(guī)范（ 經(jīng)批準的謝橋礦箕斗井、二副井、中央風井地面平面、高程控制、井口十字線標定、聯(lián)系測量、陀螺定向及矸石井十字線 恢復(fù)技術(shù)設(shè)計。 程控制 測區(qū)附近有 標系控制點湯店孜、謝一、謝二三個點，其中湯店孜屬礦區(qū)三等點，謝一、謝二屬三等補點。三個點標石完整，標志清晰，可以當作本次近井網(wǎng)平面控制實測的起算點使用。為了使新建井高程與謝橋礦現(xiàn)在的控制保持很好的相關(guān)性，高程控制將用謝橋礦基巖標作為控制點。基巖標基一保存完好，檢查相對高差，確定其可靠性然后使用。 本次近井網(wǎng)的布設(shè)采用靜態(tài) 測，用全站儀測導(dǎo)線進行檢查。按照煤礦測量規(guī)范對礦井地面 近井點的精度要求：即近井點的相對起始點的點位中誤差不超過 7視邊方位角中誤差不超過10。 3 井網(wǎng)布設(shè)方案及近井點的埋設(shè) 根據(jù)謝橋礦新井建設(shè)的需求和工業(yè)廣場面積及布置情況，并充分考慮聯(lián)測點的位置及便于點位的長期保存，控制網(wǎng)布設(shè) 6 個近井點近一，近二，近三，近四，工廣一，生一與聯(lián)測點湯店孜、謝一、謝二一起構(gòu)成礦井 量控制網(wǎng)，見圖 1。 圖 1 制網(wǎng)采用的基準 制網(wǎng)成果需歸算到克拉索夫斯基參考橢球面上，進而投影到高斯平面直角坐標系。本次測區(qū)所 在投影帶中央子午線經(jīng)度為117。 井點的埋設(shè) 按生產(chǎn)的需要和便與點位的長期保存， 用預(yù)制標石按常規(guī)方法埋設(shè)或現(xiàn)場用水泥澆注。見圖 2。待點位穩(wěn)定后施測。 4 圖 2 測方案 收機的選擇 本次接收機使用天王星 9800 雙頻接收機，做靜態(tài)測量兩臺，平面精度 5態(tài) 9600 北極星兩臺，平面精度 5上四臺接收機于 2007 年在南京技術(shù)監(jiān)定局 定場進行鑒定，儀器各項指標均能滿足作業(yè)要求。 測方案 量獲得是 標系下的空間直角坐標，需將其轉(zhuǎn)換成 標系的高斯平面直角坐標，此次聯(lián)測提供的控制點是標系。有控制點湯店孜、謝一、謝二與礦井的近井點構(gòu)成強度較好的構(gòu)網(wǎng)和良好的控制。 位模式及構(gòu)網(wǎng)方案的選擇 量采用相對定位方法，即在多個點上設(shè)置接受機，作同步觀測，確定各點的相對位置。為保證 制網(wǎng)的精度和可靠性， 觀測采用靜態(tài)定位模式，其同步圖形采用邊連接方式構(gòu)網(wǎng)，這樣的構(gòu)網(wǎng)方式具有良好的幾何強度和可靠性指標及效益指標。 測 的技術(shù)要求 采用靜態(tài)同步環(huán)觀測，其具體技術(shù)要求如下： 衛(wèi)星高度角 15 ； 有效觀測衛(wèi)星數(shù) 4； 觀測時間段長 45 分； 數(shù)據(jù)采樣間隔 5 秒； 設(shè)站次數(shù) 2； 6。 天線高測量，每時間段在測前和測后各量一次儀器高，測至天線邊，每次在天線的不同位置測量 3 次， 3 次互差不得超過 3其平均值作為天線高，輸入 。為保證成果的可靠性，在開機后查看的當天星歷預(yù)報在最少可見 6 顆衛(wèi)星時可以接收。儀器操作按 范執(zhí)行。統(tǒng)一調(diào)度開關(guān)機時間，各測站記錄儀器編號，開機和關(guān)機時間 天線高測量值如有斷電要及時通知其他測站已重新開機計算時間段。 據(jù)處理 的數(shù)據(jù)處理采用南方測繪 據(jù)處理軟件。其中包括：基線向量的解算及 平差計算。 業(yè)成果檢驗 6 觀測成果的外業(yè)檢核是確保外業(yè)觀測質(zhì)量，實現(xiàn)定位精度的重要環(huán)節(jié)。由于該 規(guī)模很小，一般只進行其中的同步環(huán)閉和差的檢驗。 有多臺接收機同步觀測的結(jié)果所構(gòu)成的閉合環(huán)稱為同步環(huán)。由于同步環(huán)中各邊是不獨立的，從理論上講其閉合差應(yīng)恒等于零。這個閉合差將作為外業(yè)成果質(zhì)量的一種檢核標準。 利用軟件計算同步環(huán) 的閉合差， 外業(yè)基線預(yù)處理結(jié)果其獨立閉合環(huán)線路坐標閉合差如果滿足： ,3,3,3,3222 式中 n 閉合環(huán)邊數(shù)， 相應(yīng)級別規(guī)定的精度；說明該 的外業(yè)觀測質(zhì)量合格，滿足設(shè)計要求。 線解算 外業(yè)觀測結(jié)束后隨即進行全部基線向量的解算。基線的解算一般采用隨機軟件自動完成。當處理不理想時采用手工處理模式，進行人工干預(yù)刪除外業(yè)觀測效果不好的時間段，剔除率不大于 10%。消除周跳和修改編輯因子等數(shù)據(jù)處理手段，解出這些基線的固定解。 的平差計算 空間無約束平差 解算完成的基線向量經(jīng)檢驗合格后說明采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，成果可靠。由基線向量構(gòu)成的網(wǎng)稱 線向量網(wǎng)，網(wǎng)中含許多閉合條件（如三角形、多邊形）通過平差可消除閉合條件的不符值并建網(wǎng)的基準。為進一步考核 的定位精度，消除全網(wǎng)的各同步環(huán)之間的 7 誤差， 線向量網(wǎng)在 標系上固定網(wǎng)中某一點的坐標進行自由網(wǎng)平差，即無約束平差，以建立 的位置基準。 消除無約束平差后計算出單位權(quán)中誤差，最弱邊的相對精度，再通過統(tǒng)計假設(shè)使 空間無約束平差結(jié)果通過了單位權(quán)方差估值2 檢驗接收零假設(shè)，它表明起算數(shù)據(jù)三個聯(lián)測點是可靠的。 三維約束平差 經(jīng)空間無約束平差后為 的坐標轉(zhuǎn)換提供可靠的數(shù)據(jù)進行平面坐標轉(zhuǎn)換采用三維約束平差 即將 準轉(zhuǎn)換成 行高斯投影。在約束平差時以礦區(qū) 3 個控制點作為約束點，對全網(wǎng) 5 個點進行三維約束平差得出 1954 年北京坐標系三維平差成果。 平差結(jié)果應(yīng)滿足：相對起始點的點位中誤差不超過 7視邊方位角中誤差不超過 10。 量精度檢驗 實測計 算出成果后，用全站儀測各 之間的邊長與反算的邊長進行比較，相對精度應(yīng)滿足規(guī)范要求。 面高程控制 準路線的布設(shè) 由于新建井要與謝橋礦井下貫通，所以兩井的高程要統(tǒng)一。經(jīng)調(diào)查取用謝橋礦基巖標基一作為高程控制點，布設(shè)自謝橋礦基巖標經(jīng)近 8 一，近二的一條閉和水準路線，如圖 3 所示，采用三等水準要求施測，水準線路往返 1 圖 3 準觀測 采用三等水準測量，光學(xué)測微法觀測。作業(yè)前對儀器和工具按規(guī)定進行檢定和檢驗。 本次作業(yè)使用 密水準儀配銦瓦水準尺按單程雙轉(zhuǎn)點法進行觀測。距離用測距丈量，觀測程序按國家三四等水準測量規(guī)范的各項要求進行。 度要求 每公里高差中誤差的偶然中誤差 3準路線往返測高差不符值 ， L 以公里計算。 9 5 新建井口十字線標定 井筒十字線是通過井筒中心并互相垂直的兩條水平方向線。其中一條與提升中心線平行或重合。它是礦井工業(yè)廣場上的建筑物、構(gòu)筑物、大型機械、選煤系統(tǒng)等建筑物、井筒（井塔）、提升設(shè)備、井底車場的施工和安裝的依據(jù)。對保證礦井建設(shè)施工的質(zhì)量至關(guān)重要。 根據(jù)井筒中心的設(shè)計平面 坐標、井筒主十字線的坐標方位角、各井筒中心設(shè)計坐標和提升方位由甲方提供。 井巷工程與地面建筑未施工前，井筒十字線采用 標定一次，以便工程平整場地使用，不作為最后提交資料。 本原則和要求 根據(jù)礦井工業(yè)廣場總平面圖及井筒中心的設(shè)計平面坐標、井筒主十字中線的坐標方位角（各井筒中心設(shè)計坐標和提升方位角由甲方提供），由礦井地面 井點測設(shè)井筒中心和井筒十字中心線基點。 鑒于一般礦井井筒十字線基點系建井期間建立的，大多布設(shè)在井 筒四周和建筑物附近，長期以來十 字線基點的穩(wěn)定性問題一直是礦井施工測量的老大難問題，本次設(shè)計將兼顧以下兩方面的問題： 點埋設(shè)位置 基點埋設(shè)位置要充分考慮工程使用方便、免受破壞便于保存、避開永久建筑和地下管線的地方。在箕斗井、二副井、中央風井三個井 10 筒的每側(cè)沿提升中線和垂直于提升中線方向上各設(shè)置 3 個基點，點間距一般不小于 20m，井口邊緣最近的基點距井口邊緣的距離不小于30m?；c選設(shè)時充分考慮工業(yè)廣場內(nèi)提升機房等建筑物的設(shè)計位置，保證每側(cè)至少有一點能直接瞄視井塔的天輪平臺。 點的穩(wěn)定與保護 采用普通標樁式（混凝 土基樁）設(shè)置十字線基點。長期以來，在工廠范圍內(nèi)對井筒十字中線基點的保護一直是煤礦測量的一個難點問題。因此，基點的建造后除確保在施工過程中免受人為破壞外，還要求采用永久性保護措施，必要時應(yīng)在不受破壞的地點建兩組基點保護室。 保證安裝和檢查提升設(shè)備的幾何關(guān)系，十字線基點測設(shè)后應(yīng)及時地在井筒永久鎖口、絞車基礎(chǔ)和井塔基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)設(shè)十字中線點。 度要求 筒中心和十字中線坐標方位角的測設(shè)精度 有關(guān)井筒中心和十字中線坐標方位角的測設(shè)精度，目前執(zhí)行規(guī)程（ 1989 年版）未 作規(guī)定，參照目前執(zhí)行規(guī)程的試行規(guī)程，即 1976年版煤礦測量試行規(guī)程的 129 條規(guī)定，標定井筒中心和十字中線的允許偏差如表 1 所示。 按 1990 年與執(zhí)行規(guī)程煤礦測量規(guī)程配套出版的煤礦測量規(guī)程若干問題說明一書（煤炭工業(yè)出版社 1990 版）第 96 頁所述：“在建井初期，由于井筒中心位置是根據(jù)地質(zhì)地形圖設(shè)計的，因而標 11 定精度不高，一般來說，實際標定位置與設(shè)計位置互差不超過 標定井筒中心和十字中線的允許偏差 條件 實測位置與設(shè)計位置的允許偏差 井筒中心平面位置（ m） 井口高程（ m） 主十字中 線坐標方位角 井巷工程與地面建筑未施工前 井巷工程與地面建筑已施工時 30 表 1 字中線垂直精度要求 測設(shè)后按規(guī)程要求采用全站儀以兩個測回檢測十字中線垂直度，兩條十字中線垂直度的允許誤差為 10 。 筒十字中線坐標標定 井筒十字中線坐標測設(shè)之后，按地面一級導(dǎo)線的精度（ 5 級導(dǎo)線）和施測方法測定基點實際位置。 基點采用現(xiàn)場模板澆注埋設(shè)。基點結(jié)構(gòu)與埋設(shè)要求經(jīng)甲乙雙方研究確定，如圖 4 ?；c標志由甲方 提供，標志在處置于十字中線方 12 向移動范圍為 20面和高程標志可以分開。根據(jù)工業(yè)廣場的總體布置，依據(jù)上述原則和規(guī)程要求進行井筒十字中線的設(shè)計，然后用常規(guī)方法進行基點放樣。按圖 4 所示規(guī)格進行現(xiàn)場整體澆灌，點位埋設(shè)一周后，方可進行基點點位測設(shè)。 圖 4 筒中心的測設(shè) 箕斗井、二副井、中央風井的井筒中心按照井筒十字中線基點設(shè)計圖根據(jù)礦井地面附近的 近井點采用全站儀用極坐標法兩個鏡位并配合角度歸化法精確標定。具體方法如下： 首先根據(jù)近井點的起始數(shù)據(jù)按設(shè)計要素 (主十字中心線設(shè)計方位、井筒中心設(shè)計坐標 )計算指向角 、距離 S 等測設(shè)要素 ;根據(jù)測設(shè)要素在近井點以兩個鏡位按精密測設(shè)方法測設(shè)井筒中心 ;接著以兩個測回測量指向角 測 及距離 S,按下式計算標定值與計算值的差值 13 測 ,并計算井中的調(diào)整量 ,調(diào)整方向根據(jù) 的符號確定 。 （ / ，按 S 精確調(diào)整井中位置 ,并以兩個測回測出該水平角 10。 筒十字中心線基點測設(shè) 置儀器于 井筒中心 ,按上述方法于計算的幾何要素 。 (井中處的指向角 )精確測設(shè)并標刻出主十字中心線一個末端點 ,然后按指向角。 +90、 +180、 +270。在井筒中心上用全站儀以三個測回檢測兩十字中線的垂直度。檢查合格后以正倒鏡兩個鏡位在兩條十字中線方向上測設(shè)標刻出其他基點的位置。 字中線垂直度檢測 十字中線主點測設(shè)后 ,在井筒中心以兩個測回對井筒十字中線垂直度進行檢測 ,檢測結(jié)果滿足規(guī)范要求的垂直度 10后交甲方使用。兩測回測出各點坐標。十字線上點高程按四等水準聯(lián)測。在井口地面標高回填至設(shè) 計標高后埋設(shè)永久十字點。 6 聯(lián)系測量和陀螺定向 在謝橋礦箕斗井、二副井、中央風井均施工安裝完畢。為保證下一步三井間的貫通，需進行井上、下聯(lián)系測量和陀螺定向測量。礦井建設(shè)項目部委托，由淮南礦業(yè)集團測繪隊承擔三井筒井上、下聯(lián)系測量工作，預(yù)計聯(lián)系測量 5 次，陀螺定向邊 5 條。其主要任務(wù)是：分別 14 在箕斗井、二副井兩水平傳遞坐標、導(dǎo)入高程、陀螺定向 4 次，中央風井傳遞坐標，導(dǎo)入高程、陀螺定向 1 次，以指導(dǎo)施工方向，保證三井貫通的需要。測設(shè)時間待定。測設(shè)時均參照本技術(shù)設(shè)計有關(guān)規(guī)定。 根據(jù)礦業(yè)集團測繪隊前期施測的 新區(qū)近井網(wǎng)資料，考慮新井建設(shè)的環(huán)境適當取用控制點做為本次地面聯(lián)系測量和陀螺檢測起算點。 水準測量按四等要求進行觀測，檢查近井網(wǎng)高程在符合規(guī)程要求后分別測至三個井口的定向連接點。水準測量采用 動安平水準儀和兩副銦鋼尺往返觀測。 由謝橋礦新井 井網(wǎng)為起算，分別向三個井筒的定向連接點敷設(shè)閉合導(dǎo)線或復(fù)測支導(dǎo)線。觀測前，必須連測兩個以上的已知點方向，其夾角的新測結(jié)果與原結(jié)果之差不應(yīng)超過下式規(guī)定：2 22 1 允 式中1用 2全站儀按一級導(dǎo)線各項限差進行觀測。各井筒定向連接點導(dǎo)線邊數(shù)不得超過三條。每邊測距中誤差不得超過 5線全長相對閉合差不得超過 1/40000。 聯(lián)系測量 三個井筒均采用鋼絲投點傳遞坐標。投點誤差不大于 20 15 投點坐標分別連測到各井陀螺定向邊上。 點 投點選用 素彈簧鋼絲。定向前必須對鋼絲作抗拉強度實驗。鋼絲投放時應(yīng)懸掛 510球， 從井筒上方的鐵鈀缺口處緩慢下放，速度要均勻，下放到施測水平后，在托盤上懸掛 100陀并侵入穩(wěn)定液中。 鋼絲自由懸掛的檢查采用信號圈法，每隔一定時間下放一個，共放 3 5 個。信號圈宜在鋼絲擺動基本穩(wěn)定后下放，以免信號圈乘擺動之隙滑入接觸點。 擺動觀測采用固定標尺法進行。觀測擺動時，標尺應(yīng)靠近垂線且與經(jīng)緯儀大致垂直，然后按垂線擺幅最外邊緣在標尺上連續(xù)讀取 13 個以上的奇數(shù)讀數(shù)，并計算垂線穩(wěn)定位置在標尺上的讀數(shù)。此項工作應(yīng)獨立兩次，其互差不得超過 1絲擺動觀測后需進行固定。 面連測 在地面 定向連接點上安置全站儀，在下放鋼絲的鐵鈀缺口上設(shè)置反光鏡，采用二次對中四測回測角，兩測回往返測距，其各項限差按地面一級導(dǎo)線要求進行觀測。 下連測 在井下導(dǎo)線連接點上安置 緯儀，按井下 7導(dǎo)線的要求進行施測。如鋼絲至導(dǎo)線連接點距離小于 15m，則采用三次對中，三測回 16 測角。 邊長丈量應(yīng)用鋼尺量邊，應(yīng)施以比長時的拉力，并記錄量邊時的溫度。邊長分兩組以不同尺段量取。每組三次量邊，互差不得超過2組量邊不得超過 5 在三井馬頭門處各測設(shè)一條陀螺定向邊。以上聯(lián)系測量結(jié)束后，井上、下連 接測量應(yīng)獨立進行兩次。應(yīng)移動鋼絲 200 300進行一次。 入高程測量 入高程采用鋼尺法 由礦業(yè)集團測繪隊提供經(jīng)比長檢定后的千米鋼尺。投放時將纏在絞車上的鋼尺掛上輕垂球下放到井下施測水平，換上重垂球，重垂球的重量應(yīng)等于鋼尺比長時的拉力。井上、下各安置一臺 準儀，分別讀取立于水準點 A、 B 的水準尺讀數(shù) a、 b 及鋼尺讀數(shù) m 、 n。井上下讀取 m、 n 讀數(shù)時應(yīng)通過通訊聯(lián)絡(luò)同時進行。變更儀器高后重復(fù)進行一次，并在井中、井下測量鋼尺溫度 t 中 t 下。 用鋼尺法導(dǎo)入高程應(yīng)獨立進行兩次，第一次工作結(jié)束 后，第二次應(yīng)改變水準儀的高度，并將鋼尺升高或降低，鋼尺升降應(yīng)大于 。兩次獨立導(dǎo)入高程的互差不得超過 30 為保證三井之間準確貫通，在三馬頭門各測設(shè)一條陀螺方向邊。 17 其精度：陀螺方向中誤差達到 15 。 螺定向有關(guān)技術(shù)規(guī)定 陀螺定向采用中天法進行觀測，使用一臺 （ 15 ）陀螺經(jīng)緯儀和一臺索佳陀螺全站儀（ 15 ）在同一條邊上對向觀測。 同一邊任意兩測回測量陀螺方位角的互差不得超過 40，對向觀測坐標方位角互差不得超過 40。其他有關(guān)限差按規(guī)程執(zhí) 行。觀測程序為： 地面常數(shù) 井下定向 地面常數(shù) 測回數(shù) 2 2 2 面儀器常數(shù)的測定 在礦井近井網(wǎng)上測定，地面已知坐標方位角中誤差不得超過10。兩測回儀器常數(shù)互差不得超過 40。 下陀螺邊布設(shè)要求 井下陀螺定向邊應(yīng)選在易于保存、不易破壞、巷道風力小且邊長要大于 50m 的地方。 18 器 序 號 儀 器 類 別 型 號 數(shù) 量 用 途 1、 陀螺經(jīng)緯儀和陀螺全站儀 佳 定向 2、 全站儀 地面聯(lián)測 3、 經(jīng)緯儀 井下聯(lián)測 4、 水準儀 四等水準聯(lián)測 5、 水準儀 導(dǎo)入高程 6、 經(jīng)緯儀 擺動觀測 要設(shè)備 序號 品 名 規(guī) 格 數(shù)量 單位 用 途 1 鋼絲 2000 1 根 投點 2 小絞車 2 個 繞鋼尺、鋼絲 3 鋼卷尺 50m 2 把 量邊 4 鋼卷尺 2m 3 把 測鋼 尺頭 5 彈簧秤 198N 2 把 拉鋼尺計量 6 溫度計 3 個 測溫度 7 活尖垂球 3 井下對點 8 重陀 100 片 19 9 水桶 1 個 穩(wěn)重陀 10 鋼管 2 寸 4 根 擺動觀測 11 記錄本 6 本 12 鋼絲固定裝置 1 各 固定鋼絲 13 擺動觀測標尺 聚脂簿膜繪制 2 板 14 氣壓計 1 個 15 信號圈 各 6 個 16 手鉗、板斗 4 把 17 保險帶 4 板 18 擋風布 4 件 19 對講機 4 個 20 鐵絲 4 若干 21 木板 6 0 塊 要參加人員 工程師 2 人，助理工程師 4 人，高級測工 3 人 7 老矸石井十字線恢復(fù) 況 由于種種原因，矸石井的永久十字線點被破壞，根據(jù)謝橋礦改擴 20 建的需求，需要對矸石井十字線點進行恢復(fù)。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查西方向的十字線點已無法恢復(fù)，只能恢復(fù)東、北、南三方向上的十字線點。 設(shè)方法及精度檢測 設(shè)方法 由于儀器無法置于井筒中心，故不能按照常規(guī)的方法標定。根據(jù)現(xiàn)場的勘察和井筒十字