煤矿测量技术报告.doc

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Xxx煤业有限公司

新建矿井地面及井下控制测量项目

技术报告

Xxxx测绘技术有限公司

2015年3月

目录

目录 2

一、文字叙述 4

1概述 4

1.1项目来源 4

1.2任务内容及完成情况 4

1.2.1此项目的主要内容 4

1.2.2任务完成情况 5

2作业区自然地理与已有资料情况 5

2.1自然地理和交通情况 5

2.2已有资料收集及分析利用 5

3引用文件 6

4主要技术指标 6

4.1采用的坐标系统 6

4.1.1平面坐标系统 6

4.1.2高程系统 6

4.1.3测量成果精度要求 6

5投入人员及仪器设备 7

6地面E级GPS近井点控制测量 7

6.1GPS控制网外业观测 7

6.2E级GPS测量精度指标 8

6.3GPS数据质量检核 9

6.4GPS控制网数据平差 9

6.4.1GPS网无约束平差 9

6.4.2GPS网约束平差及精度 9

6.5近井点三角高程测量 10

6.5.1三角高程测量方法及要求 10

6.5.2三角高程测量平差计算及精度 10

7.矿井联系测量 10

7.1地面连接导线 10

7.2坐标投点 11

7.3高程导入 11

7.4井下初始边陀螺定向测量 12

7.4.1陀螺定向测量方案 12

7.4.2陀螺定向测量实施 12

7.4.3方位角计算 12

8井下基础控制导线测量 13

8.1井下导线测量 13

8.2井下高程测量 13

8.3导线贯通测量精度 14

9质量检查与验收 14

10本期测量提交成果 15

二、附件

1控制点成果表

2测绘资质复印件

Xxxx煤业有限公司

新建矿井地面及井下控制测量项目

技术报告

一、文字叙述

1概述

1.1项目来源

xxxx煤业有限公司，是以xxxxxx煤业有限公司作为主体企业对xxxxxxxx等6座煤矿进行了兼并重组整合，批准开采3#、15#煤层，井田面积12.0062km2 ，矿井能力1200kt/a。

为了尽早达到设计年产量，保证新建重组矿井顺利进行建设生产，保证新建主斜井、副平硐与回风立井顺利贯通，xxxxx煤业有限公司委托xxxxx测绘技术有限公司承担庄子河煤矿矿井地面及井下控制测量项目。

1.2任务内容及完成情况

1.2.1此项目的主要内容

1、地面GPS控制网建立：

主、副井工业广场新埋设3座GPS近井点，新建回风井周围视野开阔的地方埋设2座GPS近井点，以供矿井测量施工利用，为保证本期测量成果与矿区原有测量资料一致，新埋设近井点应与矿区的测量控制点（至少2个点）进行联测，构成E级GPS控制网。

2、地面高程控制：

控制点间需进行四等三角高程联测。

3、回风立井联系测量：

为了井下巷道能准确贯通，要对回风立井进行定向联系测量，包括地面坐标和高程导入，以及井下陀螺定向测量。

4、井下导线测量：

通过主、副斜井对煤矿井下施测首级控制，导线等级为7″，建立井下基本控制系统。

巷道包括主斜井、主运输大巷及井底车场、副平硐及辅助运输大巷、回风大巷等。

5、贯通精度要求：

确保回风大巷、主运输大巷、辅助运输大巷顺利贯通，依据煤矿测量规程，保证贯通精度为水平方向误差在±0.3米内，竖直方向误差在±0.2米内；

1.2.2任务完成情况

1、地面GPS控制网建立：

新埋GPS近井点6座，共测量主、副井工业广场及

回风立井周围控制点9座。

2、在主、副井近井点和西风井控制点间施测控制点间进行三角高程联测，导线

长8.2公里。

3、井下联系测量及井下基本控制系统：

在回风立井进行定向联系测量，在西风进行钢丝坐标投点和量高程导入，并用陀螺全站仪精确测定井下导线起始边坐标方位角，并主斜井和副平硐、回风大巷建立里7″基本导线控制系统。

4、主斜井及胶带运输大巷施测一级导线累计长度3494米（往返观测），副平硐及辅助运输巷施测一级导线累计长度2882米（往返观测），回风大巷施测一级导线累计长度3190米（往返观测）。

5、巷道贯通：

目前主斜井、副平硐、西风井已经实现顺利贯通，贯通精度优于规范及设计贯通误差要求。

2作业区自然地理与已有资料情况

2.1自然地理和交通情况

xxxx有限公司井田位于xxxxxx一带，行政区划隶属于长治县西火镇管辖。

地理坐标为：

东经：

113°07′29″～113°11′36″

北纬：

35°52′18″～35°55′18″

气候属寒温半干燥区，年均气温9℃，一月零下6.2℃，七月22.9℃，年降雨量411毫米，霜冻期十月上旬至次年四月中旬，无霜期160天。

四季分明，日照充足，昼夜温差较小。

县境内地表水年径流量8693万立方米，河流由东南向西北注入浊漳河，属海河流域。

地下水资源较为丰富，储采量5950万立方米。

土地肥沃，自然资源极为丰富，素有“煤海铁府麻乡”之美誉。

2.2已有资料收集及分析利用

通过资料收集，测区附近有xxx省煤炭地质114队2011年1月施测的“横河”（C级点）、“梁家庄”（D级点），点位和标志保存完好，其成果为1980年西安坐标系，3度带投影，1985国家高程基准。

另外，在庄子河煤矿周边有地质勘查E级控制点2个：

J001和J005，起算于上述C、D级GPS控制点，平面成果属1980西安坐标系，高程成果属1985国家高程基准。

本次E级GPS控制网测量采用上述C、D级GPS点作为起算依据，联测J001和J005作为精度检核。

3引用文件

（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314—2009

（2）《国家三、四等水准测量规范》GB/T12898—2009

（3）《煤矿测量规程》中华人民共和国能源部，1989.01

（4）《工程测量规范》GB50026-2007

4主要技术指标

4.1采用的坐标系统

4.1.1平面坐标系统

本期测量提供1980西安坐标系，6°带高斯正形投影，中央子午线采用111°。

4.1.2高程系统

高程系统采用1985国家高程基准成果。

4.1.3测量成果精度要求

a．地面控制系统：

GPS级别

相邻基线分量中误差

水平分量（mm）

垂直分量（mm）

E

20

40

b．三角高程测量：

等级

对向观测高差较差

（mm）

附合或环线闭合差

（mm））

四等

±100S

±50

c.井下基本控制测量：

测角中误差

（″）

方位闭合差

（″）

导线全长相对闭合差

闭（附）合导线

复测支导线

±7

±20

1/8000

1/6000

5投入人员及仪器设备

为保证本期地面测量成果的精度和进度，我公司投入的技术人员和设备见下表：

序号

人员设备名称

数量

产地

用途

1

南方灵锐双频GPS卫星定位接收机

5台

广州

地面E级GPS控制测量

2

拓普康GTS-332全站仪（2秒）

1台

日本

地面控制点检查，三角高程测量

3

联想笔记本电脑

2台

中国

资料计算处理

4

五菱面包车

1辆

国产

生产、交通

5

投入测量技术人员5人，其中工程师1人。

6地面E级GPS近井点控制测量

6.1GPS控制网外业观测

1．近井点布设

此次近井点新埋设点6座，利用原有矿区控制点3座，由矿区施工测量技术人员配合协作，为了避免对GPS信号产生多路径差的影响，点位四周都比较开阔，视野开阔，通视良好。

a.由于矿井正在建设，为了控制点能长久保存，便于利用，在矿区附近的山丘上，且有人行小路容易到达的地方上，采用混凝土现场浇灌方式制作，标石中间使用不锈钢标志，标志中心刻有精细、清晰的十字丝。

b.新埋设的近井控制点按GE01、GE02…流水编号。

2．E级GPS观测实施

测量外业使用5台套南方灵锐双频GPS接收机进行作业，仪器标称精度3mm+1ppm，且均在检定有效期内。

仪器高精确测量，对中误差不大于2mm，天线量高量测三个方向，测前测后各量一次，取位至0.001米。

作业时间采用世界协调时（UTC），外业数据采集指标按下表执行。

E级GPS测量基本技术规定

项目

指标

卫星高度角（°）

≥15

同时观测有效观测卫星总数（颗）

≥4

时段中任一卫星有效观测时间（min）

≥15

观测时段数

≥1.6

时段长度（min）

≥40

数据采集间隔（″）

5～15

强度因子（PDOP）

≤6

数据接收方式

双频

外业观测时，根据设计GPS网图，GPS网外业采用边连接方式，对地面E级GPS近井点进行观测。

测前对光学对点器进行校正，对中误差不大于2mm，天线量高量测三个方向，测前测后各量一次，取位至0.001米。

在矿区作业期间，一直处于正常工作的健康卫星有24颗，没发现卫星轨道调整变动情况，每天24小时内在测区最少能接收6颗，最多时能接收11颗卫星的信号，点位几何图形强度因子（PDOP）在各个观测时段中都很好，满足外业观测技术要求。

6.2E级GPS测量精度指标

E级GPS控制点的平面和高程测量精度要求见下表

GPS级别

相邻基线分量中误差

平差后点位中误差（mm）

高程中误差

（mm）

GPS高程拟合中误差

（mm）

水平分量（mm）

垂直分量（mm）

E

20

40

±45

±40

±60

6.3GPS数据质量检核

为了评估外业观测成果质量，保证外业成果达到相应精度，外业观测后及时对当天采集的数据进行处理和检核。

数据处理采用南方GPS数据处理软件包Gpsadj4.5。

根据计算机处理输出的基线质量摘要，对基线方差比（Ratio），中误差（Rms）、重复极限、环闭合差等进行检核。

整个GPS网中共检验同步环30个，坐标分量绝对值最大为：

△x=2mm，△y=8mm，△z=3mm。

检验异步环24个，坐标分量绝对值最大为：

△x=3mm，△y=8mm，△z=9mm，各个检核项精度良好，达到并优于规范要求。

6.4GPS控制网数据平差

6.4.1GPS网无约束平差

在GPS数据质量检核符合要求后，以三维基线向量及其相应方差—协方差阵作为观测信息，以一个点在WGS84坐标系中的三维坐标作为起算依据，进行无约束平差。

无约束平差后三维自由网平差单位权中误差:

0.017m，满足规范要求。

各项精度见下表：

表5-3

坐标系

Max/Min

基线改正数绝对值（mm）

基线边长相对误差

⊿X

⊿Y

⊿Z

WGS-84

最大

0.8

1.6

1.2

1/5万

最小

0.6

0.9

0.7

1/35万

上面数据表明，本次测量整个GPS网内符合精度良好。

6.4.2GPS网约束平差及精度

利用无约束平差后的观测量，在西安80坐标系中进行三维约束平差。

平面二维平差后单位权中误差0.0003m，基线最大相对中误差：

1/9万，最大点位中误差为1.0mm。

高程计算采用J001和GE05两个点的三角高程作为起算点，进行GPS拟合，推算各个近井点GPS高程，平差后高程中误差为±0.8mm。

本期GPS控制测量精度高于《GPS测量规范》要求。

6.5近井点三角高程测量

6.5.1三角高程测量方法及要求

由于矿区为高山丘陵地形，施测四等水准极为不便，故采用三角高程测量方法来测定近井点高程。

控制点高程和起算点高程布设成三角高程闭合导线形式，采用J001的高程作为整个三角高程闭合导线的起点高程。

三角高程测量采用对向观测，外业技术要求按下表进行。

仪器

级别

测回数

指标差互差（″）

对向观测高差较差

（mm）

附合或环线闭合差

（mm）

中丝法

DJ2

2

15

±100S

±50

6.5.2三角高程测量平差计算及精度

本次矿井地面三角高程从控制点J001开始，从东往西，从南往北依次架站观测。

最后观测至控制点J001点，三角高程导线闭合差为1.2cm。

导线精度均满足并高于规范要求。

7.矿井联系测量

7.1地面连接导线

回风立井工业广场的三个E级GPS近井点“GE04”、“GE05”、“GE06”之间相互通视，但由于井口四周围墙、设备的阻挡，均不能直接与钢丝投点位置通视，故在井口附近设置连接导线点“L1”。

将全站仪架设在“GE05”点上，以“GE06”点为定向方向，“GE04”为检查方向，观测连接导线点“L1”，再从“L1”测至“钢丝”。

按5″导线精度施测，水平角观测两个测回，四次测距，计算得到“钢丝”平面坐标，同时从“L1”上观测计算得到“钢丝”点的三角高程。

GE05

GE06d

L1

回风立井井口悬挂钢丝点

7.2坐标投点

本次回风立井平面坐标导入采用直径φ1mm的高强度的碳素弹簧钢丝作为投点用钢丝，悬挂60kg的重跎，将垂球置于盛满水的大水桶中，投点时将手摇绞车直接固定在井筒外固定物体上，投点设备及安装见右图所示。

井口通过滑轮和定点板下放钢丝并下检验圈以检查确定钢丝与井壁，井筒设备之间有无接触阻碍。

井下钢丝悬挂50kg的重砣，重砣放到盛有水和锯末作为稳定液的水桶中，待钢丝基本稳定后井上下同时进行角度和距离测量。

井下测量时，将全站仪架设在井下基点“F1”上，测量“F1”至钢丝的距离及“钢丝”和基点“F2”角度，距离测量三次，角度观测两个测回。

7.3高程导入

回风立井深约65米，采用全站仪激光测距进行高程导入测量。

首先在井底架设全站仪，整平后将全站仪竖角调至零度，打开全站仪的激光。

此时井上人员开始寻找激光投射到井口的位置，找到位置后将三棱镜镜头向下伸直激光束上，并固定了三棱镜，使三棱镜底部保持水平，通知井下仪器操作人员测距。

井上人员在三棱镜和近井点“L1”中间架设水准仪，在“L1”上立水准尺，测出三棱镜底部和“L1”的高差。

井下仪器操作者向上测得仪器与三棱镜的高差，为确保数据可用并符合精度要求，本次共重复独立测量四次，互差最大为3mm,满足规范要求。

测出高差后，使用全站仪测出与架在基点“F1”上仪器的仪器高，检查各项数据均不超限后即完成本次高程导入的作业。

7.4井下初始边陀螺定向测量

7.4.1陀螺定向测量方案

测量方法：

陀螺定向使用索佳GP3130R3陀螺全站仪采用跟踪逆转点法测量，每测回连续跟踪5个以上逆转点，精确测定定向边陀螺北方向值。

测量程序：

采用2-2-2程序，即下井前在地面已知边测定仪器常数2次，下井后在待定边独立测量陀螺方位角2次，升井后再次在已知边测量2次仪器常数，定向测量独立进行两次。

回风立井测定仪器常数的已知边为地面的“L1—GE05”边，井下定向边为“F1—F2”边。

7.4.2陀螺定向测量实施

a．地面观测时，仪器、三脚架和电源部份避免阳光直射；井下测量时采用大块木板对陀螺仪进行遮挡，使巷道风力减至最小程度。

b．仪器严格整平，观测过程中管水准气泡偏离均不超过0.5格。

每次测量后，由一个测回转到下一个测回观测前，停止陀螺转动10—15min，重新安置陀螺仪、整平和对中仪器，并使度盘位置变换180°/n（n为测回次数）；

c．相邻摆动中值互差和相隔摆动中值互差均小于规范允许误差35″和55″；d.一测回的测前、测后方向值互差均小于规程允许的±10″。

e．采用跟踪逆转点法观测，连续观测五个以上逆转点，计算三个以上陀螺摆动中值。

f．陀螺全站仪的悬挂带零位测前测后分别测量一次，最大为±0.35格，较差最大为±0.05格，小于规程规定的±0.5格和0.2格。

井上下零位变化小于0.1格，计算时可不加入零位改正。

7.4.3方位角计算

根据井上陀螺定向测量，计算出仪器平均常数△=T-T平，再利用公式α=T平+△-γ计算井下定向边的坐标方位角，其中γ=△L×sinB（L为陀螺仪所在位置的经差，B为纬度）。

西风井起始边“F1-F2”坐标方位角为356°32′18″。

井下起始定向边精度满足规范要求，成果可靠。

8井下基础控制导线测量

8.1井下导线测量

（1）导线测量实施技术要求

井下导线采用防爆全站仪按7〞导线精度施测，水平角观测两个测回，边长观测两个测回，垂直角一个测回，并进行往返观测。

边长测量时一测回内读数较差不大于10mm，单程测回间较差不大于15mm，往测、返测边长换算为水平距离后的互差，不大于边长的1∕6000。

观测技术要求按下表执行：

井下导线观测技术指标

导线类别

使用仪器

观测方法

按导线边长分（水平边长）

15m以下

15～30m

30m以上

对中

次数

测回

数

对中

次数

测回

数

对中

次数

测回

数

7″导线

DJ2

测回法

3

3

2

2

1

2

仪器级别

同一测回中

半测回互差

两测回间互差

两次对中测回

（复测）间互差

DJ2

20″

12″

30″

（2）井下导线测量

井下导线以支导线形式向掘进方向施测，由于巷道贯通距离较长，为了加强导线控制，提高精度，在西风立井回风大巷加测了陀螺边“F10-F12”。

回风立井基本导线从“钢丝”点起算，陀螺定向边“F1--F2”为起算边，导线以支导线形式直至贯通。

主斜井、副平硐基本导线从以近井点“GE03”起算，以“GE03-GE04”方位角为起始方位角，支导线形式向掘进方向施测，贯通后形成闭合导线。

8.2井下高程测量

本次井下高程测量，均采用三角高程测量，回风立井以井下基点“F1”高程起算，主斜井、副平硐以近井点“GE03”高程起算，观测时垂直角采用中丝观测1个测回，并往返观测。

仪器高和觇标高在开始前和结束后用钢尺各测量一次，两次丈量的互差不大于3mm，取其平均值作为丈量结果；相邻两点往返测高差的互差均不大于10mm+0.3mm×τ（τ为导线水平边长，以m为单位）。

8.3导线贯通测量精度

（1）主斜井、副平硐贯通导线全长1656.1m，贯通精度如下：

导线平面纵坐标闭合差:

Fx＝-4.5cm；

导线横坐标闭合差:

Fy＝0.4cm；

导线相对闭合差:

1/36412.1；

导线高程闭合差:

-1.3cm；

方位角闭合差（秒）:

-26.0；

（2）主斜井、副平硐二次贯通平差导线长度:

2088.6m，贯通精度如下：

导线纵坐标闭合差:

Fx＝-1.2cm

导线横坐标闭合差:

Fy＝0.1cm

导线相对闭合差:

1/180810.3

导线高程闭合差:

7.1cm

回风立井，贯通导向长度1520米，平面贯通精度为：

12cm，高程贯通精度为8cm。

三次贯通平面贯通精度均小于要求贯通误差0.30m，高程贯通精高小于要求贯通误差0.20m，实现了高精度贯通。

9质量检查与验收

外业和内业测量成果检查验收是保证测量成果符合规范和技术设计的重要环节，是确保成果质量，满足本期测量目的的前提，严格执行二级检查（过程检查、最终检查），一级验收制度。

在作业过程中要始终坚持做到事前指导、中间检查、事后验收三个基本环节：

各种观测手簿要经作业组两人检查后及时交技术检查员和计算员逐一检查，重要的观测手簿和计算资料在电算时输入数据和打印成果后亦经认真核对和分析比较，确保最终成果正确无误。

井下导线测完后，小组间要作了100％互检，然后交内业质量检查员和计算员进行检查，每次检查都做好详细的检查记录，采取责任到人的方式对所完成的作业质量负责，以保证测量成果质量真实可靠。

本次测量成果资料检查结果为：

起算数据、数据后处理结果正确无误，测量各项精度指标都达到了规范要求，本期测量成果资料装订整齐、美观。

10本期测量提交成果

序号

成果名称

数量

1

测量技术报告（含控制点成果表、点之记）

3本

2

矿井地面E级GPS近井点控制网平差资料

1本

3

导线原始记录簿及平差文件

1本

4

数字成果资料光盘

1张

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