立井高程導入方法的探討

摘要：該文對礦山生產建設中常用的立井高程導入方法進行了介紹，并根據日常工作經驗對作為高程導入難點的大井深立井高程導入方法進行創新，以成莊礦4#風井高程導入為例，對全站儀立井導入高程方法進行了闡述。

關鍵詞：礦山測量；高程導入；全站儀立井導入高程

中圖分類號：TD1文獻標識碼： A

1概述

高程聯系測量的任務，就是把地面的高程系統，經過平硐、斜井或立井傳遞到井下高程測量的起始點上。所以稱之為導入高程。

導入高程的方法隨開拓的方法不同而分為：

⑴通過平硐導入高程；

⑵通過斜井導入高程；

⑶通過立井導入高程。

通過平硐導入高程，可以用水準測量來完成，通過斜井導入高程，可以用一般三角高程測量來完成。其測量方法和精度與井下基本控制測量相同。

通過立井導入高程，是采用一些專門的方法來完成。本文主要針對立井導入高程進行詳細介紹。

2立井導入高程簡介

設在地面井口附近一點A，其高程為已知，一般稱A點為近井水準基點，如圖1所示。在井底車場中設一點B，其高程待求。在地面與井下安置水準儀，并在A、B兩點所立的水準尺上讀取讀數a及b。

如果已知地面和井下兩水準儀視線之間的距離l，則A、B兩點的高差h可按式①求出：

h=l-a+b=l+(b-a)①

有了h， B點在統一坐標系統中的高程Hb可按式②求出：

圖1通過立井導入高程

Hb=Ha-h ②

因此，通過立井導入高程的實質，就是如何求得l的長度，所以通常把它叫做井深測量。

3常規立井高程導入的方法

3.1鋼尺導入高程

我國目前使用的長鋼尺有100m和500m兩種。用長鋼尺導入高程的設備及安裝如圖2所示。鋼尺通過井蓋放入井下，到達井底后，掛上一個垂球，以拉直鋼尺，使之處于自由懸掛狀態。垂球不易太重，一般以10kg為宜。下放鋼尺的同時，在地面及井下安平水準儀，分別在A、B兩點所立水準尺上讀取讀數a與b，然后將水準儀照準鋼尺。當鋼尺掛好后，井上、下

圖2 用長鋼尺導入高程

同時讀取讀數m和n。然后再在A、B水準尺上讀數，以檢查儀器高度是否發生變動。還應用點溫度計測定井上、下的溫度t1、t2。根據上述測量數據，A、B兩點之高差h可按式③求出：

h=(m-n)+(b-a)+∑△l③

式中，∑△l為鋼尺的總改正數，它包括尺長、溫度、拉力和鋼尺自重等四項改正數，即

∑△l=△lk+△lt+△lp+△lc ④

鋼尺導入高程均需獨立進行2次，也就是說在第一次進行完畢后，改變其井上下水準儀的高度并移動鋼尺，用同樣的方法在做一次。加入各種改正數后，前后兩次之差，按《煤礦測量規程》規定不得超過l/8000（l為井上、下水準儀視線間的鋼尺長度）。

3.2鋼絲法導入高程

對于較深井筒常采用鋼絲法導入高程。用鋼絲導入高程時，因為鋼絲本身不像鋼尺一樣有刻度，所以不能直接量出長度l，須在鋼絲上用特制的標線夾，在井上、下水準儀視線水平做出標記m和n（見圖3），然后將鋼絲提升到地面，用光電測距儀、鋼尺或井口附近設置專門的比長臺來丈量兩標記之間的距離。

圖3 用長鋼絲導入高程

1——比長臺；2——檢驗過的鋼尺；3——鋼絲；4——手搖絞車；

5、6——小滑輪；7——導向滑輪；8——標線夾

采用光電測距儀或鋼尺在地面測量時，可在平坦地面上將鋼絲拉直，并施加與導入高程時給鋼絲所加的相同的拉力，依據鋼絲上的標記m和n，在實地上打木樁用小釘做出標志，然后用光電測距儀或鋼尺丈量兩標志m和n之間的距離。當在井口附近設置量長臺時，在量長臺上設置一根比長過的鋼尺，隨著鋼絲的提升，分段丈量兩標志m和n之間的距離。

由于長鋼絲導入高程的設備和安裝與立井定向時所需的部分投點設備及安裝相同，因此，目前不少礦井在進行定向以后，隨即作導入高程，這樣可節省不少時間，長鋼絲導入高程同樣應獨立進行2次,2次測量差值的容許值和鋼尺導入高程相同。

4大井深立井高程導入的方法

成莊礦4#風井進風、回風立井井深均超過500m，在進行聯系測量時，采用常規方法進行難度較大，在技術人員反復論證基礎上，決定利用全站儀的光電測距技術進行嘗試，具體方法闡述如下：

該方法主要是利用光電測距原理加裝特種固定托架將全站儀進行倒置后應用于測量豎直面內的距離，打破常規全站儀只能測量水平面內兩點間的距離。解決了原常規方法導入高程的繁瑣過程，簡化了井筒導入高程的程序，提高了工作效率和操作人員的安全系數。

4.1全站儀立井導入高程裝置簡介

4.1.1全站儀立井導入高程裝置主要包括水準儀井上下聯系高程測量裝置、全站儀光電測距測定井深裝置兩部分。

4.1.2全站儀光電測距測定井深裝置主要包括井口托盤操作平臺、儀器托架及全站儀。

4.1.3水準儀井上下聯系高程測量裝置要求采用DS3以上精度的水準儀和配套的水準尺；測定井深裝置采用測距范圍標程為2km以上的2"級以上精度且帶激光束的光電測距全站儀。

4.1.4井上下聯系測量時，將導入高程裝置安裝在井口搭好的平臺上，并將全站儀垂直安置在固定裝置上，同時將全站儀棱鏡擺設在井下固定點上，進行測距工作。

其示意如圖4所示。

圖4全站儀立井導入高程

4.2具體操作方法

4.2.1將導入高程裝置架設在井口搭好的平臺上，并將全站儀固定在導入高程裝置上；將儀器棱鏡安裝在井下相應位置，同時啟動全站儀進行距離測量。此時可精確測量出A-B的距離。

4.2.2在井口附近的近井點與導入高程裝置中間架設水準儀，將地面高程導至全站儀豎軸中心。

4.2.3在井下架設水準儀將棱鏡上的高程聯測到井下測量控制點上。

5結論

成莊礦4#風井進風、回風立井貫通后，測量人員及時進行了導線聯測和現場偏差測定，結果見表1。

經貫通聯測后回風井實際水平偏差0.172m，垂直偏差0.110m；進風井實際水平偏差為0.125m，垂直偏差為0.151m。貫通偏差完全滿足生產需要，

表1 導線聯測和現場偏差評定表

符合設計要求，證明全站儀立井導入高程方法切實可行。

總之，高程導入在礦山生產建設中是一項極其重要的基礎性測量工作，其精度必須滿足生產的實際需要。常規的高程導入方法雖然能夠解決一般的高程導入問題，但隨著安全生產形勢的發展，高程導入的精度必然會越來越高。在今后的工作中一定不斷總結經驗，進行創新，以滿足礦井高程導入的精度和效率。

參考文獻：胡海峰，姬婧，李璐.煤礦測量［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2007.

作者簡介：

王云崗（1973-），男，山西晉城人，測繪工程師，1994年畢業于山西太原冶金工業學校煉鐵專業，2007年函授本科長安大學工程管理專業，現任晉城市礦山監測調查測量隊測量工程師，主要從事礦山測量工作。