一井定向與兩井定向的相關問題探討

邵寧釩

(大冶有色銅山口銅礦，湖北 大冶 435112)

0 引言

豎井聯(lián)系測量是礦山地面測量與井下測量聯(lián)系起來,即為了使井上下能采用統(tǒng)一坐標系統(tǒng)所進行的工作。聯(lián)系測量包括平面聯(lián)系測量和高程聯(lián)系測量。平面聯(lián)系測量稱為礦井定向。礦井定向,就是要把地面的平面坐標及方位角傳遞到井下巷道中的經緯儀導線起始邊上,使井上下使用同一坐標系。

1 一井定向及兩井定向定義及技術要素

進行礦山井巷建設工程,進行礦井建設必須進行礦山聯(lián)系測量工作,把井上下坐標統(tǒng)一起來,繪制井上、井下對照圖。通過井上、井下對照圖,一方面指導井下工程施工;另一方面了解地面建筑與地下巷道工程的關系。將地面上的方位角和平面坐標向井下巷道中全站儀導線起始邊線上實施傳遞。使豎井的上下都在統(tǒng)一坐標系統(tǒng)內,一般來說,導向可以分為兩井定向和一井定向2種形式。

定向的方法有很多種,我們可以根據(jù)不同的礦井情況來選擇不同的定向方法。如果是立井,則平面聯(lián)系測量可根據(jù)具體情況采用幾何定向方法(一井定向或兩井定向)或物理定向(陀螺經緯儀定向),導入高程可采用鋼尺或測距儀直接測長。如果是立井和斜井(平硐)聯(lián)合開拓,可通過立井進行一井或兩井定向,同時由斜井(平硐)敷設經緯儀導線到井下起算邊;如果是斜井或平硐,則可由地面沿斜井或平硐進行經緯儀導線,水準測量或三角高程來完成聯(lián)系測量的任務。

一井定向是指:一井定向是借助與一個豎井實施的幾何定向,將2根鋼絲繩懸掛在豎井的的井壁位置,將一端將定向專有垂球系上,而另外的一端在地面上予以固定,這樣就可以在定向水平進行自由地懸掛,然后根據(jù)地面坐標系的兩個垂直的方位角球附件和平面坐標。同時,還應該聯(lián)系井下永久點和吊墜,通過這些措施,可以地面坐標和方向的數(shù)據(jù)導入到地下,從而達到定位的目的。一井定向采用三角形連接法,外業(yè)工作包括定向投點和井上、井下連接測量,定向投點就是在井筒中掛兩根鋼絲垂線,地面連接測量是在近井點上測設經緯儀導線至連接點上,再在連接點上安置經緯儀,后視近井點,與兩垂線連測,求出兩垂線的坐標及其連線的坐標方位角。井下連接測量是在井下連接點上安置經緯儀,與兩垂線連測,一直測導線至定向基點上,求出定向基點的坐標以及方位角,從而完成定向任務。一井定向,受井筒條件限制,井筒最大直徑也就4m多,考慮鋼絲繩與井筒壁的關系,掛鋼絲繩離井壁留有一定距離,兩鋼絲繩間距最大3m。

兩井定向,就是在兩個井筒中各掛一個垂球,然后在地面和井下把兩個垂球線間用導線聯(lián)測起來,從而把地面坐標系中的平面坐標及方向傳遞到井下。使井下、井上具有統(tǒng)一坐標系統(tǒng)。兩井定向時,定向投點是在兩個立井中各掛一根垂線,地面連接測量的任務是測定兩垂線的坐標,通常采用經緯儀導線,井下連接測量是在巷道中兩垂線間測設經緯儀導線,通過內業(yè)計算,求得起算點的坐標和起算邊的坐標方位角,從而完成定向任務。兩井定向是把兩個垂球分別掛在兩個井筒內,因此,兩個垂球間的距離很大。據(jù)目前我國礦山情況來說,能進行兩井定向的兩個井筒之間的最短距離約30m左右,這比一井定向來說兩垂球間的距離大大增加,因而大大減少了投點誤差。

一般來說,投點誤差絕對不是兩井定向的主要問題。相對來說,這屬于兩個定向井所反映的最大優(yōu)勢,這就使得如果豎井具備實施兩井定向的條件,必須實施兩井定向,通過兩井定向的實現(xiàn),可以改善最大的豎井聯(lián)系測量的準確度。

2 一井定向與兩井定向區(qū)別聯(lián)系

所采取的方法上來看,兩井定向和一井定向兩者之間在投點方面存在著一定程度的差別。兩井定向只需要在井筒位置懸掛1根鋼絲繩,在井筒的管子內懸掛鋼絲繩。而這只需要在連接垂球和策略的角或者邊的過程當中停止生產。

在一井定向上2根鋼絲繩懸掛在一個井筒內部,實施測量的過程當中,其弊端是對于井筒當中的所有生產活動必須全部停止。從這可以看出,一井定向策略占用井筒的時間比兩井定向所耗費的時間更長,由于兩井定向使用單重錘穩(wěn)定投點,這樣相對一井定向來說做到對時間的最大限度節(jié)約。

1)一井定向雖然精度較低、占用井筒時間較長

在現(xiàn)實礦山工作中,新開礦山不可能一下子建兩個豎井,就是建兩個豎井,豎井貫通也需要測量工作的指導,必須進行豎井聯(lián)系測量。只能進行一井定向測量,通過一井定向測量工作,地面坐標系統(tǒng)傳遞到井下,才能進行豎井施工指導,井巷巷道才能貫通。由于一井定向有著比較低的精度,并且占據(jù)著比較長時間的井筒時間。從現(xiàn)實情況來看,一下子建立起2個豎井的比較少,即便是做到對2個豎井建立,可是要貫通豎井則必須借助于測量工作的指導作用,則必須實施豎井聯(lián)系測量。只有做到豎井施工指導,才能做到貫通在井內當中；只有做到一井定向測量的實施,憑借一井定向策略工作,才能做到將地面坐標系統(tǒng)向井下進行傳遞。

2)一井定向和兩井定向有著相同的井下連接測量方法

兩井定向是借助于無定向支導線從一個已知點推導到另一個豎井當中的已知點,憑借兩個已知點推算出兩坐標點方位角,按照計算方位角和推算方位角之間的差額,以便對無定向導線方位角的校正,再對井內的各個導線點坐標進行改正。而一井定向往往都是使用三角形連接法,也就是對于三角形的連接角、一個內角以及三條邊進行測量,隨后借助于余弦定理求出整個三角形的剩余2個內角,三個內角和相加來對三角形閉合差的計算,從而對井下聯(lián)系測量精度做好檢驗,通過計算誤差范圍之內的平差,做到對于各個角度的求出。憑借導線計算方法對支導線測量結果的推導。

3)兩井定向精度較一井定向精度高、占用井筒時間較短

進行兩井定向必須在兩井井筒相通的情況下進行兩井定向測量。許多礦山只建一個豎井,兩井定向測量適用范圍較少。只有大型礦山在建井時巷道測量開始使用一井定向測量,當兩個巷道貫通后,再進行兩井定向,提高井巷工程測量精度,為大礦山施工測量提供更高的測繪精度。

3 一井定向與兩井定向并用的效益

1)采用兩井定向與一井定向并用,可以互相檢核,測量精度一次求得,能一次性成功,避免以后的多次測量,極大的提高了工作效率。

2)定向時,不僅需要停風,穩(wěn)定鋼絲也需要2h～3h,同時井上、井下至少要10個人配合,采用兩井定向與一井定向并用,只需一次,這樣節(jié)約了大量的人力,物力和財力,同時也減少了對井下工作的影響。

3)采用一井定向與兩井定向并用,既吸收了一井定向所具有的方法簡便、直接的優(yōu)點,也吸收了兩井定向精度高的優(yōu)點。

4)井上、下的聯(lián)系測量,是井下控制點的開始,是井下導線基礎,所以聯(lián)系測量的好壞直接影響今后的測量精度,成功的定向為今后測量工作提供了重要的保障,具有深遠的現(xiàn)實意義。

4 結語

總之,無論是采用一井定向或兩井定向,由于其本身條件的制約,測量精度不會太高,隨著科技的發(fā)展,人們常常采用激光投點,用陀螺經緯儀定向來提高井下控制點以及起算邊這方位角的精度。沒有條件的礦井,最終必須通過斜井敷設導線至井下起算邊。

[1]溫建生.一井與兩井定向并用測量的探討[J].山西建筑,2001.

[2]唐軍,等.淺談礦山聯(lián)系測量中的一井定向、二井定向測量的異同點[J].西部探礦工程,2010.

[3]何光.一井定向及二井定向優(yōu)缺點及精度問題[J].技術與市場,2013.