貫通測量誤差預計自動化的研究與應用

摘要：在礦山基建過程中，為了保證工程順利進行，縮短工期和減少工程投資，在工程實施前，必須要進行誤差預計工作。文章闡述了利用AutoCAD軟件與Excel表格相結合的方式實現貫通誤差預計的自動化的方法、原理，并以焦家金礦寺莊礦區為例簡要介紹了其實現過程。

關鍵詞：AutoCAD；Excel；貫通測量；誤差預計；自動化

中圖分類號：TD175 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0044-02

目前，我國許多大型礦山已進入高效化、數字化建設、生產階段。在這個過程中，有許多巷道、立井需要進行相互貫通，特別在礦山基建過程中，這種工程相當重要且尤為常見。為了保證工程順利進行，縮短工期和減少工程投資，在工程實施前，必須要進行誤差預計工作，選擇合理的實測方案。我們結合實際情況，經過多年的實踐和研究，利用AutoCAD軟件在圖上自動獲取導線各點坐標、貫通點坐標，并將其導入Excel表格中，利用Excel的強大計算功能來輕松完成貫通誤差預計計算。

1 貫通誤差預計自動化計算

1.1 井下貫通誤差預計類型

井下貫通誤差預計類型的劃分與貫通測量類型一樣，都可以分為三類：一井巷道貫通、兩井間巷道貫通和立井貫通。對于一些重要的貫通工程，為了保證順利貫通，提高精度，減少不必要的工程浪費，往往在井下導線加測陀螺定向邊。這樣每一類又可分為兩小類。

1.2 貫通測量誤差預計原理

貫通測量誤差預計的目的就是為了對貫通有個初步的了解，選擇合理的測量方法和方案，以最低的工程費用建造出最實用的工程。它的原理是按照所選的實測方案，利用誤差傳播和最小二乘準則對貫通精度的一種估算。

1.3 貫通誤差自動化計算

我們經過多年的實踐和研究，根據不同的貫通類型，利用Excel的強大計算功能和后臺的二次開發在Excel表格中建立不同類型的計算公式，只要有各假定導線點及貫通點的坐標，貫通誤差預計的結果將輕松計算完成。而利用AutoCAD軟件可以在圖上自動獲取導線各點坐標、貫通點坐標，只需簡單的復制就可導入Excel表格中。表1為我們表格自動計算的結果部分。

在整個誤差預計過程中，我們根據不同的誤差預計類型，利用Excel的二次開發和其強大的公式計算功能，編制了計算程序。無論是哪種貫通類型，貫通誤差預計的基礎模型是相同的，詳見下式：式（1）——水平重要方向誤差，式（2）——高程方向誤差。

第一步，根據工程設計作出貫通預計圖形。在AutoCAD中打開此文件，確定出貫通預計點K，以K點為原點；以重要貫通方向X’和Y’為軸建立假定坐標系。

第二步，利用CAD軟件在貫通預計圖上按照所選的施測方案，定出地面和井下測量點的位置。將其用多段線相連，再調用AutoCAD中的LIST命令，得出多段線各端點坐標，即是我們已定測量點的假定坐標，將其復制到Excel計算表格中。

第三步，根據所選擇的測量儀器和方法，確定各種誤差參數。這些參數原則上應盡量采用本礦積累和分析得到的實際數據。在Excel計算表格中相應位置輸入誤差預計的基本已知參數。誤差預計結果將自動進行計算。

2 貫通誤差實例

以我礦寺莊礦區斜坡道在-180m水平貫通為例（貫通預計圖形見圖1），簡述如何利用AutoCAD和Excel表格相結合的方法來實現貫通誤差自動化計算。本例是無陀螺定向邊的兩井間貫通。

2.1 貫通概況

寺莊礦區主斜坡道是我礦的重點大型貫通工程，該工程一期自-220m水平上掘，地面下掘相向施工。全長2000余m，距離長，彎道多，難度大。它是寺莊礦區將來的主要運輸通道，為礦區的機械化開采打下堅實的基礎，工程是否能按期順利貫通關系到該礦區一系列后續開采工作能否正常進行，對礦山影響巨大。故需進行貫通誤差預計，以采用最優的測量方法保證工程順利貫通。

2.2 擬定控制測量方案及基本參數的確定

2.2.1 地面控制測量。根據近井點的選測標準，我們以GPS31為起算點，以GPS31-01為起算邊，由主井向斜坡道口測量（GPS31-01……GPS33-06），采用5″級全站儀施測，獨立進行2次，導線均長100m，測角中誤差mβ=±4.8\"。量邊中誤差mD=±0.006m。主井與斜坡道之間測量四等水準，水準線路約0.4km，每km的高差中誤差mhl上=±7mm。

2.2.2 礦井聯系測量。井下XD-1～XD-2邊采用陀螺儀定向，定向誤差為mα0=16\"。主井采用鋼絲法導入高程，獨立進行2次測量，兩次互差應小于井深的1/8000。否則繼續進行測量，直到符合測量標準。主井深260m。

2.2.3 井下導線測量。采用5″級全站儀施測，根據我礦上百次兩次獨立測角的較差，求得測角中誤差mβ=±5.6\"。按井下導線的平均邊長0.07km，求得量邊中誤差mD=±5.4mm。

2.2.4 井下高程測量。斜坡道測量按三角高程測量，長度約2.05km，進行兩次測量，根據我礦積累的數據，三角高程每km測量中誤差mhL△=±30mm，水準每km測量中誤差mhl下=±15mm。

2.3 誤差預計計算

根據擬定的測量方案，按照上述的步驟進行操作，誤差預計結果將自動計算出來。見表2。

3 結語

隨著測繪新技術的應用，越來越多的礦山實現了井上下礦圖的數字化，貫通誤差預計自動化體現了礦圖數字化的優勢，更重要的是能準確、快速地進行貫通誤差的預計工作。此技術可應用在所有貫通工程中，為擇優選擇施測方案打下堅實的基礎。

參考文獻

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[2] 孔祥元，梅是義.控制測量學（上、下冊）[M].武漢：武漢大學出版社，2006.

[3] 孫國慶，白越.AtuoCAD在貫通誤差預計中的應用

[J].山東煤炭科技，2006，（9）.

作者簡介：劉兆富，男，山東人，山東黃金集團焦家金礦測量技術組測量助理工程師，研究方向：井上、下

測量。