测量几何定向技术在嵩县前河金矿多级提升矿井工程中的应用

赵合娃，万建喜，王选科，邓晓飞

河南省洛阳市嵩县前河矿业有限责任公司，河南洛阳 471433

测量几何定向技术在嵩县前河金矿多级提升矿井工程中的应用

赵合娃，万建喜，王选科，邓晓飞

河南省洛阳市嵩县前河矿业有限责任公司，河南洛阳 471433

本文结合实际阐述了一井测量几何定向技术在嵩县前河金矿矿井工程中的实际应用，同时在几何定向的基础上运用测量误差传播规律对井下各中段之间工程相互贯通问题进行了精度评估，并得到实践证明，达到了科学理论指导实践的良好效果。

一井几何定向 ；多级提升； 误差分析；贯通误差；应用

1 工程概况及几何定向的目的

前河金矿葚沟矿区440斜井、450竖井、240盲竖井、120盲斜井是目前该公司重要的探采基地，440斜井，斜长200m，96年底建成并投入使用；450竖井，井深226.25m, 2000年建成并投入使用；240盲竖井，井深130m，2004年底建成并投入使用；120斜井，斜长100m，2009年建成并投入使用，480新竖井设计513m目前已施工到120标高，计划2011年5月建成并投入使用。现有井下440m～080m，共开拓10个中段，中段高40m，每个中段开拓，采准、充填，通风等工程总计均超千米，480、450、120三条竖井直径均为3.5m，各井相对位置见图1。

图1

几何定向分为一井定向和二井定向，从图1看出450竖井及240盲竖井、440斜井及120盲斜井是位置、深度不同而目的相同的都是为了采掘地下同一条矿脉的。同时，从上图也容易看出该井下采掘工程是一个庞大的系统工程，它以450竖井及240盲竖井为中心，200以下的测量工作均要经过两次一井定向才能完成。440m～080m10个中段各类掘进工程累计之和不低于25km，450竖井及240盲竖井井下联系测量即几何定向的精度将直接影响各中段工程贯通的质量，为确保各中段工程的贯通质量，必须提高一井定向的精度，努力降低投点误差及方向传递误差的影响，因此，确保一井定向的精度是井下测量工作的关键，它对矿山安全生产具有特别重要的意义。

2 几何定向的实施过程

2.1 450竖井一井定向

2.1 .1 一井定向技术设计

1）根据实际，使用前河矿区一级三角锁控制点（5″级）S1、C6直接组成单三角形建立近井点J，在竖井各车场及中段石门附近，选点，造标、埋石，每个车场设置3个点，均按《矿山规程》要求施行；

2）地面近井点测量、地面及井下连接三角形均使用DJ2经纬仪观测2测回，量边往返三次，较差≤2mm，计算以最小角传递方向，测量中选择3个不同的连接角（不同位置架设两次以上仪器），最小角均＜2°；

3）φ采用1.2mm碳素弹簧钢丝，悬挂重量140kg，使用双闸手摇小绞车，重物侵入井底240水仓水中。

2.1 .2 实际定向过程

严格按《矿山规程》操作施测，记录，各项观测值，超限者，复测。

2.1 .3 内业平差计算

通过解算独立三角形S1C6J,得近井点J。

计算规范：地面三角形d值≤2mm 井下三角形d值＜3mm，由于450竖井有360、320、280、240四个中段，下边仅以240内业计算为例简介计算过程。

地面连接三角形的解算其结果：

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

地面及井下连接三角形（以240为例下如图2）。

图2

2）观测值见下表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盲竖井定一井定向（内容同上，略）

该 井3个 中 段 定 向 边 坐 标 ：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 几何定向误差分析

三角形测角精度mβ=±5″,连接角测两测会测角中误差mψ=± 5″。

3.1 450竖井一井定向误差分析

3.1 .1 地面连接误差

3.1 .2 井下连接图形误差（以竖井240为例）

3.1 .3 计算投点误差φ，e=0.5mm c=2286mm

最大偏差取2m2=114.4″由于竖井井下最大施测线路长东西一侧不超500m，以最不利图形直伸式计算：mq=±tan114..4″×500=±0.277m，井下导线最弱点位中误差m=0.099m，2m=0.198m

因此mD==±0.34m,该数在规范规定的贯通误差±0.4m范围之内。

3.2 240盲竖井一井定向误差分析：（内容同上，略）

3.3 对各斜井各中段导线最弱点误差的分析

1）对440斜井各中段导线误差的分析

360 支导线最弱点为80线主巷中15号测点，支导线线路总长为560m，400支导线最弱点为76.5线口导线点，施测线路总长为500m，440支导线最弱点为80线口导线点，施测线路长为450m。下面以360中段为例分析支导线引起的最大误差：

由于2000年6月前斜井各个中段（包括440）均有数个采准井、充填井、通风井相互贯通，通过天井（40m～45m，规格1.8×1.8，倾角60°～75°），运用经纬仪配合弯管目镜，通过对规整天井进行上下联测、平差、计算，斜井各系统基本上成为闭合导线，测角精度mβ=± 7 ″，全长相对闭合差＜，量边偶然误差μ不超过0.0005m，440洞口起算点中误差

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

2）对120盲斜井080中段导线最弱点误差的分析：（方法同上，略）

总之，几何定向误差是井下误差的根本，经过两次一井几何定向它的方向传递误差总和不大于一井一次定向方向传递误差的3倍，即不大于172.2″（3倍中误差），因此贯通误差最大为±0.5m。因此，只要按正常的测设精度测量，都将不会影响工程的贯通质量。

4 误差理论在实践中的应用

将上述误差分析应用于生产实践，这是我们真正的目的。由于前河金矿2000年以来90%以上的采掘生产任务均在480以下井中，对于每一个中段每一个工程若均不加分析地布设井下一二等导线，按标准测量务必会影响井下生产，通过上述定向误差的分析和大量的测量实践的证明，对于施工精度要求不高的工程，可以降低仪器的观测条件，甚至有的地方完全可以使用悬挂罗盘代替经纬仪等，近十年来大量的中段与中段或同一个中段相互贯通的工程中没有一个超差的，因此，在实际生产中，要具体问题具体分析，切不可墨守成规，这样不但可以降低测量工作人员的劳动强度，同时也可大大提高劳动生产率，结合内业资料，下表列举了2000年以来井下各中段部分相互贯通工程的误差统计情况，见下表2。

表2

上表中值得一提的是480新竖井在写本文前几天即2010年8月26日才与盲竖井120中段准确贯通，其全长相对闭合差0.25m，小于工程实际要求的0.4m，它的准确贯通更加说明了测量几何定向技术在多级提升矿井工程中应用的正确和成功。

5 结论

1）不同位置的竖井或斜井口建立近井点，应尽量利用相同已知点，并建立两组以上永久性控制点，每组不少于3个点。

2）一井几何定向每个中段定向边两次较差一定不能大于2′。在此基础上建立的导线控制点对于相同或不同中段的低精度要求井巷，均可用矿山罗盘仪定向测量。

几何定向和物理定向是目前井巷工程定向测量的基本方法，因为物理定向（陀螺经纬仪定向），工作简单，定向精度高，可以检核并代替几何定向，但由于其仪器价格高，目前绝大部分井巷定向仍运用几何定向法，因此，加强井巷工程几何定向理论的学习和应用，在当今社会仍十分重要。

O6

A

1674-6708（2010）28-0158-02

赵合娃，工程师，毕业院校：武汉测绘科技大学，工作单位：河南省洛阳市嵩县前河矿业有限责任公司采掘工区，职务：技术区长