測量幾何定向技術在嵩縣前河金礦多級提升礦井工程中的應用

趙合娃，萬建喜，王選科，鄧曉飛

河南省洛陽市嵩縣前河礦業有限責任公司，河南洛陽 471433

測量幾何定向技術在嵩縣前河金礦多級提升礦井工程中的應用

趙合娃，萬建喜，王選科，鄧曉飛

河南省洛陽市嵩縣前河礦業有限責任公司，河南洛陽 471433

本文結合實際闡述了一井測量幾何定向技術在嵩縣前河金礦礦井工程中的實際應用，同時在幾何定向的基礎上運用測量誤差傳播規律對井下各中段之間工程相互貫通問題進行了精度評估，并得到實踐證明，達到了科學理論指導實踐的良好效果。

一井幾何定向 ；多級提升； 誤差分析；貫通誤差；應用

1 工程概況及幾何定向的目的

前河金礦葚溝礦區440斜井、450豎井、240盲豎井、120盲斜井是目前該公司重要的探采基地，440斜井，斜長200m，96年底建成并投入使用；450豎井，井深226.25m, 2000年建成并投入使用；240盲豎井，井深130m，2004年底建成并投入使用；120斜井，斜長100m，2009年建成并投入使用，480新豎井設計513m目前已施工到120標高，計劃2011年5月建成并投入使用?，F有井下440m～080m，共開拓10個中段，中段高40m，每個中段開拓，采準、充填，通風等工程總計均超千米，480、450、120三條豎井直徑均為3.5m，各井相對位置見圖1。

圖1

幾何定向分為一井定向和二井定向，從圖1看出450豎井及240盲豎井、440斜井及120盲斜井是位置、深度不同而目的相同的都是為了采掘地下同一條礦脈的。同時，從上圖也容易看出該井下采掘工程是一個龐大的系統工程，它以450豎井及240盲豎井為中心，200以下的測量工作均要經過兩次一井定向才能完成。440m～080m10個中段各類掘進工程累計之和不低于25km，450豎井及240盲豎井井下聯系測量即幾何定向的精度將直接影響各中段工程貫通的質量，為確保各中段工程的貫通質量，必須提高一井定向的精度，努力降低投點誤差及方向傳遞誤差的影響，因此，確保一井定向的精度是井下測量工作的關鍵，它對礦山安全生產具有特別重要的意義。

2 幾何定向的實施過程

2.1 450豎井一井定向

2.1 .1 一井定向技術設計

1）根據實際，使用前河礦區一級三角鎖控制點（5″級）S1、C6直接組成單三角形建立近井點J，在豎井各車場及中段石門附近，選點，造標、埋石，每個車場設置3個點，均按《礦山規程》要求施行；

2）地面近井點測量、地面及井下連接三角形均使用DJ2經緯儀觀測2測回，量邊往返三次，較差≤2mm，計算以最小角傳遞方向，測量中選擇3個不同的連接角（不同位置架設兩次以上儀器），最小角均＜2°；

3）φ采用1.2mm碳素彈簧鋼絲，懸掛重量140kg，使用雙閘手搖小絞車，重物侵入井底240水倉水中。

2.1 .2 實際定向過程

嚴格按《礦山規程》操作施測，記錄，各項觀測值，超限者，復測。

2.1 .3 內業平差計算

通過解算獨立三角形S1C6J,得近井點J。

計算規范：地面三角形d值≤2mm 井下三角形d值＜3mm，由于450豎井有360、320、280、240四個中段，下邊僅以240內業計算為例簡介計算過程。

地面連接三角形的解算其結果：

A0(x=586.0541,y=948.4111.z=453.416)；B0(x=588.2779，y=948.9421，z=453.416)

地面及井下連接三角形（以240為例下如圖2）。

圖2

2）觀測值見下表1：

a4 b4 C4 1#-2# 1#-3# r4 φ43 12.6517 14.9297 2.286 9.767 12.726 0° 48′ 21″ 5° 30′ 48″ 183° 34′ 45″φ42

2.2 240盲豎井定一井定向（內容同上，略）

該 井3個 中 段 定 向 邊 坐 標 ：200中 段C200（x=672.417,y=997.035,z=203.887），D200(x=701.918,y=8.969);160 中段C160(x=672.553,y=996.854.z=164.060)，D160(x=688.317,y=2.551);120中段 C120(x=672.283,y=997.123,z=123.926)，D120(x=690.989,y=4.187,z=122.573)

3 幾何定向誤差分析

三角形測角精度mβ=±5″,連接角測兩測會測角中誤差mψ=± 5″。

3.1 450豎井一井定向誤差分析

3.1 .1 地面連接誤差

3.1 .2 井下連接圖形誤差（以豎井240為例）

3.1 .3 計算投點誤差φ，e=0.5mm c=2286mm

最大偏差取2m2=114.4″由于豎井井下最大施測線路長東西一側不超500m，以最不利圖形直伸式計算：mq=±tan114..4″×500=±0.277m，井下導線最弱點位中誤差m=0.099m，2m=0.198m

因此mD==±0.34m,該數在規范規定的貫通誤差±0.4m范圍之內。

3.2 240盲豎井一井定向誤差分析：（內容同上，略）

3.3 對各斜井各中段導線最弱點誤差的分析

1）對440斜井各中段導線誤差的分析

360 支導線最弱點為80線主巷中15號測點，支導線線路總長為560m，400支導線最弱點為76.5線口導線點，施測線路總長為500m，440支導線最弱點為80線口導線點，施測線路長為450m。下面以360中段為例分析支導線引起的最大誤差：

由于2000年6月前斜井各個中段（包括440）均有數個采準井、充填井、通風井相互貫通，通過天井（40m～45m，規格1.8×1.8，傾角60°～75°），運用經緯儀配合彎管目鏡，通過對規整天井進行上下聯測、平差、計算，斜井各系統基本上成為閉合導線，測角精度mβ=± 7 ″，全長相對閉合差＜，量邊偶然誤差μ不超過0.0005m，440洞口起算點中誤差

取2m弱=0.12m取3 m弱=0.18m小于規范要求的0.4m或主要巷道0.2m。

2）對120盲斜井080中段導線最弱點誤差的分析：（方法同上，略）

總之，幾何定向誤差是井下誤差的根本，經過兩次一井幾何定向它的方向傳遞誤差總和不大于一井一次定向方向傳遞誤差的3倍，即不大于172.2″（3倍中誤差），因此貫通誤差最大為±0.5m。因此，只要按正常的測設精度測量，都將不會影響工程的貫通質量。

4 誤差理論在實踐中的應用

將上述誤差分析應用于生產實踐，這是我們真正的目的。由于前河金礦2000年以來90%以上的采掘生產任務均在480以下井中，對于每一個中段每一個工程若均不加分析地布設井下一二等導線，按標準測量務必會影響井下生產，通過上述定向誤差的分析和大量的測量實踐的證明，對于施工精度要求不高的工程，可以降低儀器的觀測條件，甚至有的地方完全可以使用懸掛羅盤代替經緯儀等，近十年來大量的中段與中段或同一個中段相互貫通的工程中沒有一個超差的，因此，在實際生產中，要具體問題具體分析，切不可墨守成規，這樣不但可以降低測量工作人員的勞動強度，同時也可大大提高勞動生產率，結合內業資料，下表列舉了2000年以來井下各中段部分相互貫通工程的誤差統計情況，見下表2。

表2

上表中值得一提的是480新豎井在寫本文前幾天即2010年8月26日才與盲豎井120中段準確貫通，其全長相對閉合差0.25m，小于工程實際要求的0.4m，它的準確貫通更加說明了測量幾何定向技術在多級提升礦井工程中應用的正確和成功。

5 結論

1）不同位置的豎井或斜井口建立近井點，應盡量利用相同已知點，并建立兩組以上永久性控制點，每組不少于3個點。

2）一井幾何定向每個中段定向邊兩次較差一定不能大于2′。在此基礎上建立的導線控制點對于相同或不同中段的低精度要求井巷，均可用礦山羅盤儀定向測量。

幾何定向和物理定向是目前井巷工程定向測量的基本方法，因為物理定向（陀螺經緯儀定向），工作簡單，定向精度高，可以檢核并代替幾何定向，但由于其儀器價格高，目前絕大部分井巷定向仍運用幾何定向法，因此，加強井巷工程幾何定向理論的學習和應用，在當今社會仍十分重要。

O6

A

1674-6708（2010）28-0158-02

趙合娃，工程師，畢業院校：武漢測繪科技大學，工作單位：河南省洛陽市嵩縣前河礦業有限責任公司采掘工區，職務：技術區長