井中一点

矿井井筒十字中线测设方法与精度研究

张仲春

【摘要】矿井井筒十字中心线是煤矿建井阶段非常重要的特殊测量工程控制网.根

据现代化的特大型矿井的要求,对矿井井筒十字中心线测设方法及精度进行了专题

研究和探讨.

【期刊名称】《科技风》

【年(卷),期】2010(000)010

【总页数】1页(P130)

【关键词】井筒十字中线;测设;精度

【作者】张仲春

【作者单位】淮北矿业集团,安徽淮北,235000

【正文语种】中文

现阶段，对于现代化的特大型矿井来说，按照现行的《煤矿测量规程》的要求测设

井筒十字中心线，已很难适应现代化的特大型矿井建设与施工的要求。如何根据矿

井工业广场的布置及各种工程严格的几何关系选设井筒十字中心线基点，采用适宜

的测设方法和精度，是现阶段布设矿井井筒十字中心线的关键。

1）测设原则。根据矿井工业广场总平面图及各井筒中心的设计平面坐标、井筒主

十字中线的坐标方位角，由地面GPS近井点测设井筒中心和井筒十字中线基点。

基点的选设位置充分考虑避开永久建筑和地下管线的地方。在主井、副井、风井三

个井筒的每侧沿提升中线和垂直于提升中线方向上设置基点，点间距一般不小于

20m，井口边缘最近的基点距井筒的距离不小于30m，保证每侧至少有一点能直

接瞄视井架的天轮平台，在具体点位布置时根据上述原则，规程要求在井筒一侧的

十字中线方向上应均匀布设不少于3个的十字中线基点，最远的基点至井中的距

离应小于100m。2）精度要求。一般说来，测设井筒十字中线控制网的关键是准

确测设出井筒中心和主十字中线正方向。井筒中心和主十字中线正方向的测设精度

在《煤矿测量规程》中未作具体规定，仅要求标定井筒中心坐标和十字中线坐标方

位角按地面一级导线的精度实地测定。根据现代化特大型矿井的特点和要求在技术

设计书中规定：测设井筒中心的坐标实测值与设计值之差不大于0.05m。《煤矿

测量规程》规定两条井筒十字中线的垂直度的允许误差不大于10〞。

各设计井筒的井筒中心根据矿井地面的GPS近井点采用徕卡TCR802全站仪用极

坐标法两个镜位并配合角度归化法精确标定。具体方法如下：首先以近井点为测设

点，根据其起始数据按井筒中心的设计要素即井筒中心设计坐标计算井筒中心的测

设要素（指向角β、水平距离S等）；根据测设要素在近井点以两个镜位按极坐标

法测设出井筒中心；接着以二个测回测量指向角β′测，按下式计算标定值与理论

值的差值△β=β′测—β，按下式计算井中的线量调值量，调整方向根据△β的符号确

定。

按△S精确调整井中位置，并以二个测回测出该水平角。该角度测量值与计算值之

差应不大于10″。

将全站仪安置在井筒中心，按照所计算的角度βO（井中处的指向角）精确测设并

标刻出主十字中心线北端点N3，然后按指向角βO+90°、βO+180°、βO+270°

测设出其他三个十字中线端点E3、S3、W3。标定后以二个测回检测两十字中线

的垂直度。检查合格后以正倒镜两个镜位在基点桩标志上精确标刻出其他基点的位

置。

十字中线基点测设后，布设以近井点P5为起始点以P5～P4为后视方向包括各井

中在内的闭合导线，按地面一级光电测距导线精度施测，求出井筒中心坐标。连接

导线角度闭合差为-20″（允许值为±24″），路线全长相对闭合差为按地面一级光

电测距导线精度测量各基点间水平距离按内分点方法计算各基点坐标。

1）测设井中的误差。使用LeicaTCR802全站仪测设井中的误差来源主要有：1）

测站控制点和后视控制点的相对点位误差m1，本次测设十字中线是以矿井GPS

近井点P4、P5为后视点和测站点，根据本次GPS网平差后边长相对中误差为

1/300000，P4-P5边长482.773m，则m1=±1.6mm；2）瞄准后视方向误差约

为±2〞，放样时后视边距离在500m以内，则由此引起的误差m2=±4.8mm；3）

瞄准放样点方向误差也约为±2〞，取放样距离为150m，则由此引起的误差

m3=±1.4mm；4）仪器对中误差可控制在±1mm以内，即m4=±1mm；5）放

样点位对中和标定误差m5=±2mm；6）测站点至放样点的测距误差，Leica

TCR802全站仪的测距精度为±（2+2ppm×D）mm，取放样距离为150m，则

测距误差m6=±2.3mm；综合以上主要误差影响，则放样点位中误差M为：

将上述误差值代入式（2）得：M=±6.2mm，取2倍中误差作为限差△，

△=2M=±2×6.2=±12.4mm。由此可以看出，该值完全满足井筒中心放样精度

（±50mm）的要求。

2）测设井筒十字中线基点的误差。在井筒中心使用LeicaTCR802

全站仪测设井筒十字中线基点的误差来源包括测设方向的误差和测距误差两部分：

一个镜位测设十字中线基点的方向误差。A.望远镜照准误差ms以下式进行估算：

ms=±60〞/v=±60〞/30=±2〞。B.读数误差mr，全站仪的读数系统采用电子液

晶显示，照准目标后可自动重复显示。LeicaTCR802全站仪多次重复显示的读数

差一般不超过1″，故读数误差mr取±1〞。C.仪器误差mi，仪器误差主要是竖直

轴的倾斜误差，因全站仪的结构合理一般带有倾斜补偿装置，管水准器的分划值小，

仪器置平误差较高，由仪器结构而引起的误差据有关资料介绍，不超过±1.5〞。

故取mi=±1.5〞。D.外界条件的影响mv，外界条件的影响主要是温度变化对视

准轴的影响，据资料介绍，温度变化1°C，测角误差的变化范围在0.27〞～0.85〞

之间，故取mv=±0.5〞。E.基点刻划的误差mp，取2mm进行计算，若设测距

长度为D，则由它引起的方向误差为mp=±0.002×206265/D，取D=100m代

入计算，mp=±4〞。F.仪器对中误差mo，测站点仪器对中时所产生的误差。

3）测设井筒十字中线方位角的误差。一般说来，测设井筒十字中线是在井筒中心

设站从主十字中线正方向开始按顺时针方向转角90°依次测设其他各方向，或按正

倒镜双镜位相应测设同一条直线的两个方向，再测设另外两条位于一条直线上的方

向线。令井中测设主十字中线的转角数为1，依顺时针其他各方向的转角数相应为

2、3、4，分别代入式（1）得自主十字中线正方向开始的顺时针各方向线的方位

角中误差为：±3.7〞、±5.2〞、±6.4〞、±7.4〞。

井筒十字中线控制网测设过程中和测设以后，进行一些必要的精度检测是非常必要。

通过检测可以评述控制网的精度状况，发现问题，以便及时采取必要技术措施，消

除事故隐患，从而保证控制网的整体精度。

【相关文献】

[1]杨世清,孔照壁.生产矿井测量[M].煤炭工业出版社.1995.

[2]中华人民共和国能源部.煤矿测量规程.1989.