GPS+传统测量方法在南北矿区大型贯通工程研究及应用

现矿区主要生产中段有六个, 经过长时间的采掘, 上部三个中段矿产资源接近枯竭, 生产能力逐渐下降。为满足生产需要, 保证公司效益稳步增长, 根据实际生产情况需把主要生产区域转移至深部, 而受到矿井提升能力和通风安全等因素的影响, 工程进展比较缓慢。考虑到这一客观影响因素, 公司决定将南北矿区+130m中段主运输巷道相向贯通, 从而提高矿石提升速度并解决通风安全等带来的影响。为了使贯通准确顺利进行, 须对该工程进行贯通设计并进行误差预计, 来确定方案是否符合设计要求。

1. 测量方案

+130m中段主要巷道设计坡度3‰, 规格2.2m×2.4㎡。最后设计贯通相遇点K要求在水平重要方向上横向偏差小于0.3m, 竖向偏差小于0.2m。

此贯通工程为多级斜井、平巷联合贯通, 影响测量精度的主因素有:

(1) 南北矿区间坐标系统不统一。 (2) 斜井为生产提升主要巷道, 占用时间不可过长。 (3) 斜井测量对高程影响较大。 (4) 平巷测量导线长, 误差累计不断增大。

2. 解决方案及创新技术

南部230斜井是后期独立工程, 想要实现南北矿区顺利贯通首先必须建立统一的矿区控制网, 使两矿区的地表控制数据和井下测量数据统一起来。

2.1 地面控制部分。

采用静态GPS测量方法, 建立二号坑与230斜井的统一控制网。用两个待测点与两个高等级的已知点相互之间形成三边形网形, 以提高网的精度与可靠性, 通过增加每个基站的观测时间以提高山区GPS测量的精度。

2.2 井下部分。

采用全站仪支导线复测的方法控制, 通过增加测回数和多次观测取平均值的方法提高测角精度和量边精度, 进而提高导线点的点位精度。导线点高程用三角高程法进行两次施测, 不仅节省了测量的时间, 而且也满足了精度要求。

2.3 误差预计。

地表平面控制网采用D级静态GPS测量的方法, 井下导线采用7″级的控制方法。预计贯通相遇点K在水平重要方向上的预计贯通误差为:MXK预=0.272m, 在竖直方向上的预计贯通误差为:MH预=0.168m。

通过导线独立观测次数与预计贯通误差的结果对比表1可以看出, 导线独立观测次数越多, 精度越高。因此为了提高测量的精度, 导线单独施测两次。

2.4 贯通效果

施工总长度为2200m的工程顺利贯通, 水平重要方向的贯通误差为0.12m;竖直方向的贯通误差为0.07m。

3. 示意图

4. 经济及社会效益分析

4.1通过静态GPS测量的方法建立平面控制网, 解决了原始森林平面布网的难题, 提高了精度, 节约了时间, 创造了效益。此方法的顺利实施为矿区平面控制网统一布设提供了事实依据。

4.2就传统的测量方法而论, 要使被山路崎岖和密林阻隔的二号坑和230斜井处于同一平面控制网内, 至少需要布设近60个控制点, 而用静态GPS做平面控制达到工程的要求仅需要4个控制点即可。按照一个控制点约5000元人民币的市场价格估算, 仅地面控制部分就可节省约30万元人民币。不仅如此, 本次南北巷道工程顺利贯通也开拓出一条较为捷径而且快速的运输线路, 仅人工费及机械运输费就为矿山节省经济效益高达35万元/年的开资, 为矿山的可持续发展奠定了更加稳固的基础。

4.3此项工程已顺利贯通, 施工总长度为2200米, 水平重要方向的贯通误差为0.12m;竖直方向的贯通误差为0.07m, 这在海南山金矿业有限公司的巷道贯通工程中是史无前例的。此项工程的顺利贯通, 不仅解决了运输与通风等难题, 完善了矿山生产系统, 而且也为矿山的建设与发展提供了有力的保障。

4.4GPS+全站仪的组合方法的成功应用, 为海南山金深部-25m中段和-75m中段更大规模的贯通工程提供了宝贵的经验, 也为矿区内探矿增储工作打下基础。相信在往后地形条件艰巨的同类矿山中测量新技术势必也会得到大力的推广和广泛的应用。

摘要：二号坑、230斜井为海南山金主要生产区域, 两个生产区域相距5.5公里, 井下最短运输线路也长达2200米, 受原始森林及山路的影响, 南北矿区交通及通讯一直不是很畅通, 矿山测量系统也处于两个相对独立的系统中。这给测量贯通工作带来了很大的难题, 在测量技术组的多次探索研究下终于攻破难题, 解决了两个生产区域坐标系统统一的难题。本次贯通工程属于多级斜井、平巷 (其中包含580米的破碎带大断层) 组成的联合型开拓工程。

关键词：传统测量,大型,贯通工程,应用研究