礦山測量中高程導入方法的探討與解析

　　在礦山生產(chǎn)建設中，為了確定井下巷道、采空區(qū)與地面地形、地物的對應關(guān)系以及井下各類巷道之間的空間分布情況，就必須使礦井并下的坐標與地面的坐標系統(tǒng)聯(lián)系起來。為了滿足此要求，就必須進行使井上下坐標系統(tǒng)統(tǒng)一的聯(lián)系測量工作。聯(lián)系測量就其內(nèi)容而言包括平面、高程聯(lián)系測量兩部分，平面聯(lián)系測量簡稱定向，高程聯(lián)系測量簡稱為導入高程。本文僅對高程聯(lián)系測量即高程導入進行論述。
　　高程聯(lián)系測量的實質(zhì)是按照一定的精度要求，采用能夠滿足相應精度要求的儀器和合理的測量方法，把地面的高程系統(tǒng)，經(jīng)過平硐、斜井或立井傳遞到井下高程測量的起始點上，為井下測量過程中進行高程的傳遞提供精確的起算依據(jù)，從而指導礦井上下的安全生產(chǎn)建設。導入高程的方法根據(jù)礦井開拓方法的不同分為以下三種。
　　(1)通過平硐導入高程。(2)通過斜井導入高程。(3)通過立井導入高程。
　　因為通過平硐、斜井導入高程可以比較容易地采用一般的水準測量或三角高程測量來完成，其原理和實現(xiàn)手段比較簡單，所有以下只對通過立井導人高程做詳細論述。
　　設在地面井口附近一點A，其高程為已知，一般稱A點為近井水準基點(見圖1)。在井底車場中設一點B，其高程待求。在地面與井下安置水準儀，并在A、B兩點所立的水準尺上讀取讀數(shù)和。
　　如果我們知道了地面和井下兩水準儀視線之間的距離，則A、B兩點的高差可按下式求出：h=L-a+b=(L+b-a)　(1)
　　有了h，就能算出B點在統(tǒng)一坐標系統(tǒng)中的高程為：HB=HA-h　(2)
　　因此，通過立井導入高程的實質(zhì)，就是如何求得L的長度。所以有人把它叫做井深測量，就是這個緣故。
　　1　一般立井高程導入的方法：鋼尺導入高程
　　鋼尺導入高程分為長鋼尺導入和短鋼尺導入兩種，我國目前使用的有100m和500m長鋼尺，短鋼尺就是日常生產(chǎn)中使用的50m鋼尺。用長鋼尺導入高程的設備及安裝見圖2。鋼尺通過井蓋放人井下，到達井底后，掛上一個垂球，以拉直鋼尺，使之處于自由懸掛狀態(tài)。垂球不宜太重，一般以10kg為宜。下放鋼尺的同時，在地面及井下安平水準儀，分別在A、B兩點所立水準尺上讀取數(shù)a與b，然后將水準儀照準鋼尺。當鋼尺掛好后，井上、下同時讀取數(shù)m和n。同時讀數(shù)主要是避免鋼尺移動所產(chǎn)生的誤差。最后再在A、B水準尺上讀數(shù)，以檢查儀器高度是否發(fā)生變動。
　　
　　此外，還應用溫度計測定井上、下的溫度t1和t2。根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，就能求得A、B兩點之高差為：
　　h=(m-n)+(b-a)+∑△1　(3)
　　式中：∑△1為鋼尺的總改正數(shù)，它包括尺長改正數(shù)、溫度改正數(shù)、拉力改正數(shù)和鋼尺自重改正數(shù)等4項。即：
　　∑A1=△1k+△1t+△1P+△1　(4)
　　如無長鋼尺時，也可將幾根50m的短鋼尺牢固地連接起來，然后進行比長，當作長鋼尺使用，同樣可取得很好的效果。
　　短鋼尺就是一般生產(chǎn)中常用的50m鋼尺，高程導入的方法和長鋼尺導入的方法基本相同，所不同的只是在井筒內(nèi)，用臨時點把井深分為許多不超過50m長度的分段，然后丈量備分段的長度，從而得到A和B兩點之間的高差為：
　　h=∑(m-n)+(b-a+∑△1　(5)
　　式(5)中：∑(m-n)為鋼尺在各分段上的上下兩端讀數(shù)之差的總和，而總改正數(shù)∑△1和用長鋼尺導人高程的改正數(shù)相同，但每尺段因自重而拉伸的程度很小，故可忽略不計。短鋼尺導入高程一般用于井深不大于鋼尺長度的立井和暗井。
　　不論用長鋼尺還是短鋼尺，導入高程均需獨立進行兩次，也就是在第一次進行完畢后，改變井上下水準儀的高度并移動鋼尺，用同樣的方法再作一次。加入各種改正數(shù)之后，前后兩次之差，按《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定不得超過1／8000(1為井上、下水準儀視線間的鋼尺長度)。
　　2　超深立井高程導入的方法
　　所謂的超深立井，本文指的是井深超過1000m的立井。實踐表明，由于地下特殊的客觀條件，當立井井深大干800m時(有時低于800m)，導入高程就相對要困難很多。所以，對于超深立井而言，導入高程就成為一個難點。在此，從理論出發(fā)對超深立井高程導入提出一些思路，期望能夠?qū)嶋H工作有所啟發(fā)。
　　2.1利用長鋼尺分段導入高程
　　當立井井深大于1000m時，我們很難制作出能夠滿足導入要求的長鋼尺，一方面大于1000m的長鋼尺其自重是絕對不能夠忽略的，另外再加上懸掛垂球的質(zhì)量，會使鋼尺發(fā)生比較嚴重的拉伸形變，而在地面我們很難模擬出大于1090m的長鋼尺在立井中豎直懸掛時的拉伸狀態(tài)，所以直接利用長鋼尺一次性導入高程其精度值得懷疑。在此情況下，我們可以將井筒進行分段，利用滿足導入要求的長鋼尺(以500m鋼尺為宜)進行高程導入，在精確得到井筒某段井深的情況下就可以比較精確地導入高程。同理，在對立井進行適當分段的基礎(chǔ)上，也可以采用鋼絲進行高程導入。
　　2.2光電測距儀兩段法導入高程
　　由于超深立井特殊的條件，光電測距儀很難一次性完成高程導入，主要原因是濕度、霧氣等因素會嚴重影響測距，導致不能夠測出距離，這時，如果我們在井筒中(應當在大約井深1／2處為宜)設法放置能夠同時向上向下反光的反射鏡，就達到了分段測量的目的，從而完成高程導入。
　　3　結(jié)語
　　總之，高程導人在礦山生產(chǎn)建設中是一項極其重要的基礎(chǔ)性測量工作，其精度必須能夠滿足礦井生產(chǎn)的實際需要。傳統(tǒng)的高程導入方法雖然能夠解決一般的高程導人問題，但隨著礦井安全生產(chǎn)形勢的發(fā)展，高程導人的精度必然會越來越高，特別是超深立井高程導入，仍然是礦山測量工作者面臨的一個難點。有待于我們礦山測量工作者在實踐中不斷探索、驗證和總結(jié)，同時也期待著新儀器設備、新方法的誕生，通過使用新儀器、新方法來提高高程導入的精度和效