一井內(nèi)巷道貫通誤差預(yù)計(jì)及軟件開發(fā)

李付崗 蔚科

摘 要本文平臺(tái)開發(fā)了一款基于的一井內(nèi)巷道貫通誤差預(yù)計(jì)軟件。該軟件能夠?qū)σ痪畠?nèi)巷道貫通測(cè)量的重要方向及高程方向進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)，具備導(dǎo)線網(wǎng)平差的功能。實(shí)例驗(yàn)證了程序的正確性和可靠性。

關(guān)鍵詞礦山測(cè)量;貫通測(cè)量;誤差預(yù)計(jì);導(dǎo)線網(wǎng)平差

在礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中，巷道貫通測(cè)量是其尤為重要的一項(xiàng)工作，貫通誤差預(yù)計(jì)從概率的角度為貫通測(cè)量的測(cè)量方案與方法的選擇提供重要的依據(jù)，確保了測(cè)量的可靠性與精度。傳統(tǒng)的巷道貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)都是通過人為的計(jì)算得到貫通點(diǎn)的預(yù)計(jì)誤差，這樣既不能保證礦井建設(shè)所需的高效性，也容易出錯(cuò)。本文基于MATLAB平臺(tái)開發(fā)了一井內(nèi)巷道貫通誤差預(yù)計(jì)軟件，快速準(zhǔn)確地得到誤差預(yù)計(jì)結(jié)果。

1 誤差預(yù)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)

井下貫通測(cè)量時(shí)，有時(shí)待貫通巷道的兩端均在同一井巷中，即可以沿著同一井已經(jīng)掘進(jìn)好的巷道布設(shè)導(dǎo)線，比如采區(qū)巷道貫通時(shí)的測(cè)量，這種貫通方法為一井內(nèi)巷道貫通測(cè)量。

1.1 水平重要方向上的誤差預(yù)計(jì)

1.1.1 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建

1）邊長的測(cè)量對(duì)于貫通相遇點(diǎn)K的影響：

（1）采用鋼尺量邊的誤差估算公式：

（2）采用的公式：

1.1.2 程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1）數(shù)據(jù)的獲取

利用CAD的“數(shù)據(jù)提取”功能，可以提取出 （*.txt）文本與（*.xls）文件等文件，采用CAD與Excel結(jié)合使用來獲取數(shù)據(jù)。具體過程如下：

數(shù)據(jù)獲取操作步驟：

（1）在CAD圖形處理功能進(jìn)行導(dǎo)線網(wǎng)設(shè)計(jì)，并導(dǎo)出導(dǎo)線網(wǎng)數(shù)據(jù);

（2）MATLAB編程實(shí)現(xiàn)（*.xls）文件的讀取。

2）導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)號(hào)的編碼規(guī)則

在進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)時(shí)需對(duì)斜巷中的點(diǎn)與平巷中的點(diǎn)區(qū)分開來;在重要的巷道貫通需加測(cè)陀螺定向邊，且需要區(qū)分定向點(diǎn)與非定向點(diǎn)。

點(diǎn)號(hào)編碼規(guī)則：

（1）采用四位正整數(shù)，用符號(hào)dhff表示;

（2）其中d表示定向點(diǎn)與非定向點(diǎn)，取值為1（表示為定向點(diǎn)）和2（非定向點(diǎn)）;

（3）h表示平巷中的點(diǎn)與斜巷中的點(diǎn)，取值為0（表示為平巷中的點(diǎn)）和1（斜巷中的點(diǎn)）;

（4）ff用來區(qū)分每個(gè)點(diǎn)，取值為1-99;

（5）待貫通點(diǎn)在斜巷中表示為2100，平巷中為2000。

進(jìn)行編號(hào)時(shí)，從待貫通點(diǎn)K點(diǎn)開始沿著巷道進(jìn)行遍歷，最后連到K點(diǎn)。

3）Excel 文件讀取

為了使點(diǎn)號(hào)編碼的順序與導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)的順序一一對(duì)應(yīng)，本文采用導(dǎo)線網(wǎng)圖中點(diǎn)號(hào)的坐標(biāo)和與之對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)距離最短的條件設(shè)計(jì)算法將點(diǎn)與點(diǎn)號(hào)的順序?qū)?yīng)起來。

4）一道貫通算法設(shè)計(jì)

測(cè)角誤差與陀螺定向誤差引起貫通點(diǎn)誤差的算法設(shè)計(jì)：

（1）將程序分為加測(cè)陀螺定向邊的誤差預(yù)計(jì)與未加測(cè)陀螺定向邊的誤差預(yù)計(jì)兩個(gè)部分;

（2）未加測(cè)陀螺邊時(shí)，可以將其視為一條支導(dǎo)線，利用支導(dǎo)線誤差預(yù)計(jì)公式進(jìn)行程序編制;

（3）導(dǎo)線加測(cè)定向邊后的情況討論

①當(dāng)導(dǎo)線起始段為支導(dǎo)線時(shí)：利用支導(dǎo)線誤差預(yù)計(jì)公式進(jìn)行程序編制，同時(shí)記錄支導(dǎo)線起始點(diǎn)（K點(diǎn)）的y坐標(biāo);

②當(dāng)導(dǎo)線兩端均有陀螺定向邊時(shí)：利用方向附合導(dǎo)線計(jì)算公式進(jìn)行程序編制，同時(shí)計(jì)算并記錄此段方向附合導(dǎo)線上導(dǎo)線點(diǎn)重心的y坐標(biāo);

③當(dāng)導(dǎo)線末端為支導(dǎo)線時(shí)：利用支導(dǎo)線誤差預(yù)計(jì)公式進(jìn)行程序編制，同時(shí)記錄支導(dǎo)線末端點(diǎn)（K點(diǎn)）的y坐標(biāo);

（4）記錄下各點(diǎn)的y坐標(biāo)值后，利用陀螺定向誤差引起貫通點(diǎn)點(diǎn)位誤差的預(yù)計(jì)公式進(jìn)行陀螺定向誤差預(yù)計(jì)的程序設(shè)計(jì)。

1.2 豎直重要方向上的誤差預(yù)計(jì)

1.2.1 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建

1）平巷誤差估算

井下水準(zhǔn)測(cè)量誤差的估算方式主要有兩種：

（1）方法一：

（2）按照理論公式計(jì)算：

2）斜巷中三角高程測(cè)量誤差的估算公式

1.2.2 程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

（1）遍歷點(diǎn)號(hào)，如果為平巷中的點(diǎn)（點(diǎn)號(hào)的百分位為0）則采取井下水準(zhǔn)測(cè)量誤差估算公式進(jìn)行編程;

（2）如果為斜巷中的點(diǎn)（點(diǎn)號(hào)百分位為1）則采用三角高程測(cè)量誤差估算公式進(jìn)行編程。

2 實(shí)例分析

圖1為某礦一井內(nèi)巷道貫通設(shè)計(jì)局部圖，圖中K點(diǎn)為預(yù)計(jì)貫通點(diǎn)，x為巷道預(yù)計(jì)貫通的重要方向，其坐標(biāo)方位角為326°01′43.5″;共有導(dǎo)線點(diǎn)89個(gè)，預(yù)計(jì)貫通的導(dǎo)線全長為7322.5m，為大型巷道的貫通實(shí)例;3條加測(cè)陀螺定向邊分別為1106-1107、1037-1038及1175-1176，陀螺定向中誤差均為15″;采用10″級(jí)采區(qū)控制導(dǎo)線進(jìn)行施測(cè)，量邊采用鋼尺量邊，參數(shù)取=0.0005、=0.001;誤差預(yù)計(jì)所用數(shù)據(jù)通過CAD“數(shù)據(jù)提取”工具箱獲得，提取出的Excel文件格式。

提取到數(shù)據(jù)后進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)：

（1）打開軟件得到主界面，導(dǎo)入Excel數(shù)據(jù)文件;

（2）參數(shù)設(shè)置，如圖3所示;

（3）雙擊“開始預(yù)計(jì)”得到預(yù)計(jì)成果見表1。

3 結(jié)論

本文詳細(xì)闡述了一井內(nèi)巷道貫通誤差預(yù)計(jì)的原理并進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)。通過具體的實(shí)例運(yùn)算，驗(yàn)證了軟件的可靠性。主要結(jié)論如下：

（1）一井內(nèi)巷道貫通時(shí)，井下測(cè)角誤差是引起貫通點(diǎn)在x向點(diǎn)位誤差的主要因素。

（2）巷道貫通時(shí)，井下三角高程測(cè)量誤差是引起貫通點(diǎn)高程方向誤差的主要影響因素。

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