1、用三角高程代替水準測量的可靠性分析姜家國(成都地奧能源公司技術部,成都610041摘要隨著全站經緯儀在礦山測量中使用的普及,在礦區高程控制測量中用三角高程代替水準測量的方法已逐步得到推廣和應用,然而在地形、氣象條件復雜,在測區采用水準測量建立高程控制系統不太現實的情況下,用三角高程代替相應等級水準高程控制測量和在大型井巷貫通工程上的應用,在地奧能源公司所屬礦井還是一種新的嘗試。本文通過對大旗煤礦地面、井下三角高程控制測量實測資料的精度分析和井巷貫通結果的驗證,在地面的三角高程精度能達到等外水準的精度要求;在井下能用三角高程測量代替水準測量建立井下高程控制系統;三角高程控制測量的精度能滿足大型井

2、巷貫通工程的精度要求。關鍵詞控制測量;三角高程;水準測量;精度分析1 概述成都地奧能源公司大旗煤礦年設計生產能力45萬噸,井田面積約8.5km2,按照礦井施工設計的計劃安排,分別在+700m主井平硐和+1022m回風平硐兩個掘進工作面進行相向掘進施工,預計在總回風下山平巷內貫通,貫通導線周長11.2km,其中地面導線6.1km,井下導線5.1km。在地面敷設5光電測距復測支導線作為首級控制,在井下敷設7級復測支導線作為井下的基本控制。地面、井下高程控制均與平面控制線路重合,敷設成三角高程控制導線,地面高程控制按等外水準測量精度要求敷設三角高程導線;井下高程基本控制按井下水準測量精度要求敷設三角

3、高程導線,貫通結果高程閉合差完全符合精度要求。2 對實測資料的分析分析資料來源:實測資料統計表1、表2、表3、表4、表5,大旗控制測量布置圖。(1地面部分在主平硐與風井之間布設了5控制支導線,導線長度6.1m(導線點9個,其中近井點3個,最長邊2284m,最短邊24.7 m(近進點導線邊,最大高差384m,最大豎直角2255。由于主平硐沒有國家等級控制點可附合,所以首級控制只能敷設成支導線形式,但考慮到觀測條件、精度等問題,對地面的支導線進行了兩次往返獨立觀測。通過對實測資料按雙觀測數據分析得出:測角中誤差m=(dd/2n=2.2(允許5; 測距中誤差m l=5.7mm/km(允許10mm/k

4、m;高差中誤差m h=26.4mm/km ,高差往返最或是值中誤差=26.4/2=18.7mm/km(允許20mm/km;水平角閉合差W=+12(允許1012=35,導線全長相對閉合差K=1/10萬(允許K=1/2萬。(2井下部分井下基本控制按7級敷設為復測支導線,貫通導線長度5.1m(導線點30個,最長邊550m,最短11m,小于30m的邊長6條,井下斜巷長1100 m。根據雙觀測數據分析得出:測角中誤差m=(dd/2n=6.5(允許7; 測距中誤差m l=10.0mm/km(允許15mm/km; 高差中誤差m h=33.3mm/km,高差往返最或是值中誤差=33.3/2=23.5mm/km

5、(允許25mm/km;水平角閉合差W=-51(允許14(29+29=106,導線全長相對閉合差K=1/16000(允許K=1/8000。作者簡介:姜家國(1959-,男,重慶永川,專科,工程師(3井下全部基本控制精度分析為了獲取更加可靠的精度分析結果,本文對大旗礦全部的已測井下7基本控制導線的49個測站進行了精度分析得出:測角中誤差m=5.3(允許7,測距中誤差m l=7.3mm/km(允許15mm/km, 高差中誤差m h=32.5mm/km,高差往返最或是值中誤差=32.5/2=23.0mm/km(允許25mm/km;并且還利用井下基本控制的四條復測三角高程支導線的實測資料分析得出,高差中

6、誤差m h=(dd/L/2n21.5mm/km,與采用雙觀測數據分析的結果基本是一致的。從以上分析可以看出,在地面5和井下7級控制測量中,平面控制測量部分在測角中誤差、測距中誤差、水平角閉合差、導線全長相對閉合差均達到相應的控制測量等級精度要求。而三角高程的精度,地面部分能達到加密高程控制每公里高差中誤差20mm的精度,滿足不了地面首級控制四等水準測量每公里高差中誤差10mm的精度要求,其原因:一是在地面由于在崇山峻嶺中控制點的選擇受到了極大的限制,在5Km長的導線中,5條導線邊就有兩條導線邊的高差在300米以上,兩條導線邊的高差在100米以上,使其這幾條測距邊兩端點的高差誤差增大;二是由于受

7、當地多霧天氣條件的影響,難以找到大氣透明度較好的觀測條件,特別對兩條長邊(1725米、2284米的觀測在高差上的影響最為明顯;三是由于儀器是短程測距,理想氣象觀測條件的有效測程為2300米,而在觀測條件較差時對測距影響高差精度也是一種因素;四是邊長較長的邊在受測距系統誤差和豎直角觀測精度的雙重影響下,高差誤差普遍較大,也是影響三角高程測量精度又一因素。在井下部分,本文對大旗煤礦已測量了的控制成果資料均進行了全面的分析,一是在主井未貫通之前,在進風井與回風井之間貫通后形成的三角高程閉合導線25個測點,線路長2100米,高差閉合差為-8mm;二是在井下進行三角高程測量的同時,還在平巷部分(約380

8、0米進行了水準測量,與三角高程比較其較差各測段均符合井下水準測量的精度要求;三是通過對貫通線路上的30個控制點(線路長度5100米和井下全部49個控制點(線路長度6630米的三角高程精度分析,高差中誤差分別為23.5mm/km和23.0mm/km,利用四條三角高程復測支導線數據分析的高差中誤差為21.5mm/km;四是主井貫通后實測三角高程高差閉合差為-22mm,水準測量高差閉合差為+13mm,均能滿足井下高程控制水準測量高差中誤差每公里25mm的精度。3 結論通過對實測資料的精度分析和貫通實際偏差的測量結果證明,在地形復雜、氣象條件較差的山區,采用三角高程測量代替相應等級的水準測量的方法是可行的,測量結果的精度是可靠的,完全可以滿足大型貫通工程對豎直方向偏差的精度要求,在地面其精度可以達到等外水準測量的精度要求,在井下可采用三角高程導線布設井下高程控制網代替水準測量,可省去傳統的水準測量工作程序,大大減輕了礦山測量人員的工作強度,減少了對煤礦生產過程中時間和空間的影響,提高了工作效率。在高程控制實施時,使用的全站儀測角標稱精度不得低于2,測距精度等級應在級(2mm+2ppm.D及以上;三角高程導線必須進