侯广阔

[摘 要]井下高程测量是测定井下各种测点高程的测量工作，其目的是为了建立一个与地面统一的高程系统。本文以金属矿山为例，对三角高程测量和水准测量两种方法在井下如何应用进行探讨。

[关键词]井下高程测量 测量方法

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0033-02

井下高程测量是测定各种勘探或采掘巷道、硐室、矿体等在竖直方向上的位置及其相互关系的测量工作。包括：向巷道内导入高程和建立井下高程控制网、标定巷道的腰线、确定巷道及矿体在竖直投影图上的位置、检查主要巷道和运输轨道的坡度、测绘主要运输巷道的纵断面图等。测量方法主要有三角高程测量和水准测量两种，下面对这两种方法在井下的应用进行探讨。

1 井下高程测量的目的和内容

井下高程测量是测定井下巷道、硐室、天（斜）井、采场等各种测点高程的测量工作。其目的是为了建立一个与地面统一的高程系统，确定各种采掘巷道、硐室在竖直方向上的位置及相互关系，以解决各种采掘工程在竖直方向上的几何问题。井下高程测量的主要内容分：1、在井下主要巷道内精确测定高程点和永久导线点的高程，建立井下高程控制； 2、给定巷道、斜井的坡度； 3、确定巷道顶底板的高程；4、确定天井、盲井等竖直面的高程；

2 井下高程测量方法

井下高程测量主要分为水准测量、三角高程测量。水准测量是利用水准仪提供的水平视线测定两点间的高差，进而求得测点高程。是井下高程测量中最基本、精度最高的一种方法，在巷道掘进、天井贯通等施工放样中得到广泛应用。三角高程测量是利用经纬仪测量倾角再按三角函数解算出测点高程。该方法精度不高，适用于在采场工程巷、井下斜巷等进行低精度的高程测量。

3 水准测量在井下高程测量的应用

3.1 水准测量原理

水准测量是利用一条水平视线并借助水准尺，测定两点间的高差，由已知点高程推算未知点的高程。例如图1测定A、B两点间的高差hAB，可在A、B两点间安置一台能提供水平视线的水准仪，在A、B两点上分别竖立带刻画的水准尺，根据水准仪的水平视线，在A点尺上读数，记为a，在B点尺上读数，记为b，则A、B两点间的高差为：

根据A点高程和所测的A、B两点间的高差，可求得B点的高程：

上式表明待定点高程测量实际上为两相邻点之间的高差测量。高程测量的实质就是高差测量。

3.2 水准测量在井下的应用

当巷道倾角小于5°时采用水准测量；倾角在5°～8°之间可采用水准测量，因水准测量外业工作较三角高程测量便利，一般情况下倾角小于8°时均采用水准测量。

3.2.1 巷道顶板（底）高程测量

水准仪要置于两测点之间，前后视距要满足规范的规定。两测点上均放置水准尺，水准点位于底板时水准尺应正立，水准点位于顶板时水准尺应倒立。并用矿灯或手电筒等照明设施照准仪器观测水准尺的部位以便观测。

例如图2已知测点A高程， 计算测点A与测点B间之间高差，求测点B高程

测点在顶板上时，水准尺读数为-b

根据以上的测量方法可以测定所有巷道顶底板高程，为巷道掘进及井下设备设施基础等需要高程控制的测点高程。

3.2.2 巷道腰线标定测量

倾角小于8°的主要巷道，一般用水准仪标定巷道腰线。水准仪的作用是给出一条水平视线。

例如图3设A为已有腰线点，巷道设计坡度为i，要求标定出巷道同 一帮壁上的腰线点B。标定步骤如下：图3 （1）将水准仪安置在A、 （2）B之间的适当位置，后视A处巷道帮壁，画一水平记号A。并量取AA的铅垂距离a。 （2）前视B处巷道，在帮壁画一水平记号B。这时，AB为水平线，用尺子量出AB的水平距离。按下式计算A、B两点间的高差：ΔhAB=i·SAB（3）从B铅直向下量了a值，得到一条与AB平行的水平线AB”（图3）。然后从B 向上量出ΔhAB，得到新设腰线点B。A和B的连线即为腰线，并用油漆或灰浆划出。 另外，可按b=a-ΔhAB计算出b值，从B点向下量出b值，得到新设腰线点B。在第三步骤中，若坡度为负值，则应从B”点向下量出ΔhAB。

4 三角高程测量在井下高程测量的应用

4.1 三角高程测量原理

三角高程测量方法的基本原理就是根据测站点和向照准点之间观测的垂直角以及二者之间的水平距离，借助经纬仪和全站仪等测量仪器来计算测站点和照准点之间的高差值。常规三角高程测量方法的公式如下：

A、B两点的高差HAB=HA-HB=DAB*tagaAB+IA-JB+FAB。其中：①HA和HB分别为A、B两点的高程；②DAB为A、B两点间的水平距离；③aAB为A点观测B点时的垂直角；④IA为仪器高；⑤JB为目标高，即棱镜高；⑥FAB为地球曲率和大气折光的综合影响因子。

4.2 三角高程测量在井下的应用

当倾角大于8°的巷道、斜坡道等采用三角高程測量。

安置经纬仪于A点，对中整平。在B点悬挂垂球。用望远镜瞄准垂球线上的标志b点，测出倾角δ，用钢尺丈量仪器中心到b点的距离L，量取仪器高i及觇标高v。由图4可以看出，B对A点的高差可按下式计算：

h=Lsinδ+i-v

式中：L——实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长

δ —— 垂直角，仰角为正，俯角为负；

i —— 仪器高，由测点量至仪器中心的高度；

v ——觇标高，由测点量至照准目标点的高度；

当测点在顶板时，i和v为负值，在底板时为正值。

仪器高和觇标高应在观测开始前和结束后用钢尺各量一次。两次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作为丈量结果。高差及高程计算取位至毫米。三角高程测量的倾角观测一般可采用一个测回，其精度符合表1要求。仪器高和觇标高在开始前和结束后各量一次（以减小垂球线荷重后的渐变影响），两次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作为测量结果。丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心间的距离。

根据以上方法可以进行井下盲斜井，倾角较大的巷道等高差较大的工程的高程测量，井下测量时要考虑温度、湿度、光线等影响因素

5 结语

综合上述，水准测量和三角高程测量能够满足井下高程测量，但在实际测量中要根据所测高程点的位置及与已知点的高差选择便于仪器操作且能够保证测量精度的的测量方法，确保高程在井下正确传递，为矿山建设和井下生产提供坚实的保证。

参考文献：

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[2] 刘志德，章书寿，郑汉球，等.？EDM？三角高程测量[M].北京：测绘出版社，1996.1～170.

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