橋礦新井技術設計方案

1 橋礦新井技術設計方案 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設計。設計書經(jīng)集團公司地質研究院、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 恢復技術設計。 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性，高程控制將用謝橋礦基巖標作為控制點?；鶐r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)的布設采用靜態(tài) 測，用全站儀測導線進行檢查。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)布設方案及近井點的埋設 根據(jù)謝橋礦新井建設的需求和工業(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 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 按生產(chǎn)的需要和便與點位的長期保存， 用預制標石按常規(guī)方法埋設或現(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成強度較好的構網(wǎng)和良好的控制。 位模式及構網(wǎng)方案的選擇 量采用相對定位方法，即在多個點上設置接受機，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網(wǎng)，這樣的構網(wǎng)方式具有良好的幾何強度和可靠性指標及效益指標。 測 的技術要求 采用靜態(tài)同步環(huán)觀測，其具體技術要求如下： 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)一調度開關機時間，各測站記錄儀器編號，開機和關機時間 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果所構成的閉合環(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恒等于零。這個閉合差將作為外業(yè)成果質量的一種檢核標準。 利用軟件計算同步環(huán) 的閉合差， 外業(yè)基線預處理結果其獨立閉合環(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)， 相應級別規(guī)定的精度；說明該 的外業(yè)觀測質量合格，滿足設計要求。 線解算 外業(yè)觀測結束后隨即進行全部基線向量的解算?；€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)質量良好，成果可靠。由基線向量構成的網(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中誤差，最弱邊的相對精度，再通過統(tǒng)計假設使 空間無約束平差結果通過了單位權方差估值2 檢驗接收零假設，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 的坐標轉換提供可靠的數(shù)據(jù)進行平面坐標轉換采用三維約束平差 即將 準轉換成 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。 平差結果應滿足：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，相對精度應滿足規(guī)范要求。 面高程控制 準路線的布設 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)調查取用謝橋礦基巖標基一作為高程控制點，布設自謝橋礦基巖標經(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、構筑物、大型機械、選煤系統(tǒng)等建筑物、井筒（井塔）、提升設備、井底車場的施工和安裝的依據(jù)。對保證礦井建設施工的質量至關重要。 根據(jù)井筒中心的設計平面 坐標、井筒主十字線的坐標方位角、各井筒中心設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計平面坐標、井筒主十字中線的坐標方位角（各井筒中心設計坐標和提升方位角由甲方提供），由礦井地面 井點測設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，本次設計將兼顧以下兩方面的問題： 點埋設位置 基點埋設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 筒的每側沿提升中線和垂直于提升中線方向上各設置 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選設時充分考慮工業(yè)廣場內提升機房等建筑物的設計位置，保證每側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）設置十字線基點。長期以來，在工廠范圍內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備的幾何關系，十字線基點測設后應及時地在井筒永久鎖口、絞車基礎和井塔基礎上轉設十字中線點。 度要求 筒中心和十字中線坐標方位角的測設精度 有關井筒中心和十字中線坐標方位角的測設精度，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)地質地形圖設計的，因而標 11 定精度不高，一般來說，實際標定位置與設計位置互差不超過 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之后，按地面一級導線的精度（ 5 級導線）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?；c結構與埋設要求經(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，點位埋設一周后，方可進行基點點位測設。 圖 4 筒中心的測設 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)按設計要素 (主十字中心線設計方位、井筒中心設計坐標 )計算指向角 、距離 S 等測設要素 ;根據(jù)測設要素在近井點以兩個鏡位按精密測設方法測設井筒中心 ;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 ,并計算井中的調整量 ,調整方向根據(jù) 的符號確定 。 （ / ，按 S 精確調整井中位置 ,并以兩個測回測出該水平角 10。 筒十字中心線基點測設 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 計標高后埋設永久十字點。 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，預計聯(lián)系測量 5 次，陀螺定向邊 5 條。其主要任務是：分別 14 在箕斗井、二副井兩水平傳遞坐標、導入高程、陀螺定向 4 次，中央風井傳遞坐標，導入高程、陀螺定向 1 次，以指導施工方向，保證三井貫通的需要。測設時間待定。測設時均參照本技術設計有關規(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閉合導線或復測支導線。觀測前，必須連測兩個以上的已知點方向，其夾角的新測結果與原結果之差不應超過下式規(guī)定：2 22 1 允 式中1用 2全站儀按一級導線各項限差進行觀測。各井筒定向連接點導線邊數(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線要求進行觀測。 下連測 在井下導線連接點上安置 緯儀，按井下 7導線的要求進行施測。如鋼絲至導線連接點距離小于 15m，則采用三次對中，三測回 16 測角。 邊長丈量應用鋼尺量邊，應施以比長時的拉力，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一條陀螺定向邊。以上聯(lián)系測量結束后，井上、下連 接測量應獨立進行兩次。應移動鋼絲 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)時應通過通訊聯(lián)絡同時進行。變更儀器高后重復進行一次，并在井中、井下測量鋼尺溫度 t 中 t 下。 用鋼尺法導入高程應獨立進行兩次，第一次工作結束 后，第二次應改變水準儀的高度，并將鋼尺升高或降低，鋼尺升降應大于 。兩次獨立導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 。 螺定向有關技術規(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。 下陀螺邊布設要求 井下陀螺定向邊應選在易于保存、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 導入高程 6、 經(jīng)緯儀 擺動觀測 要設備 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 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。根據(jù)現(xiàn)場調查西方向的十字線點已無法恢復，只能恢復東、北、南三方向上的十字線點。 設方法及精度檢測 設方法 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