貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)自動(dòng)化的研究與應(yīng)用

摘要：在礦山基建過(guò)程中，為了保證工程順利進(jìn)行，縮短工期和減少工程投資，在工程實(shí)施前，必須要進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)工作。文章闡述了利用AutoCAD軟件與Excel表格相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)貫通誤差預(yù)計(jì)的自動(dòng)化的方法、原理，并以焦家金礦寺莊礦區(qū)為例簡(jiǎn)要介紹了其實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：AutoCAD；Excel；貫通測(cè)量；誤差預(yù)計(jì)；自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TD175 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）16-0044-02

目前，我國(guó)許多大型礦山已進(jìn)入高效化、數(shù)字化建設(shè)、生產(chǎn)階段。在這個(gè)過(guò)程中，有許多巷道、立井需要進(jìn)行相互貫通，特別在礦山基建過(guò)程中，這種工程相當(dāng)重要且尤為常見(jiàn)。為了保證工程順利進(jìn)行，縮短工期和減少工程投資，在工程實(shí)施前，必須要進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)工作，選擇合理的實(shí)測(cè)方案。我們結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和研究，利用AutoCAD軟件在圖上自動(dòng)獲取導(dǎo)線各點(diǎn)坐標(biāo)、貫通點(diǎn)坐標(biāo)，并將其導(dǎo)入Excel表格中，利用Excel的強(qiáng)大計(jì)算功能來(lái)輕松完成貫通誤差預(yù)計(jì)計(jì)算。

1 貫通誤差預(yù)計(jì)自動(dòng)化計(jì)算

1.1 井下貫通誤差預(yù)計(jì)類(lèi)型

井下貫通誤差預(yù)計(jì)類(lèi)型的劃分與貫通測(cè)量類(lèi)型一樣，都可以分為三類(lèi)：一井巷道貫通、兩井間巷道貫通和立井貫通。對(duì)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(fèi)，往往在井下導(dǎo)線加測(cè)陀螺定向邊。這樣每一類(lèi)又可分為兩小類(lèi)。

1.2 貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)原理

貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)的目的就是為了對(duì)貫通有個(gè)初步的了解，選擇合理的測(cè)量方法和方案，以最低的工程費(fèi)用建造出最實(shí)用的工程。它的原理是按照所選的實(shí)測(cè)方案，利用誤差傳播和最小二乘準(zhǔn)則對(duì)貫通精度的一種估算。

1.3 貫通誤差自動(dòng)化計(jì)算

我們經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和研究，根據(jù)不同的貫通類(lèi)型，利用Excel的強(qiáng)大計(jì)算功能和后臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)在Excel表格中建立不同類(lèi)型的計(jì)算公式，只要有各假定導(dǎo)線點(diǎn)及貫通點(diǎn)的坐標(biāo)，貫通誤差預(yù)計(jì)的結(jié)果將輕松計(jì)算完成。而利用AutoCAD軟件可以在圖上自動(dòng)獲取導(dǎo)線各點(diǎn)坐標(biāo)、貫通點(diǎn)坐標(biāo)，只需簡(jiǎn)單的復(fù)制就可導(dǎo)入Excel表格中。表1為我們表格自動(dòng)計(jì)算的結(jié)果部分。

在整個(gè)誤差預(yù)計(jì)過(guò)程中，我們根據(jù)不同的誤差預(yù)計(jì)類(lèi)型，利用Excel的二次開(kāi)發(fā)和其強(qiáng)大的公式計(jì)算功能，編制了計(jì)算程序。無(wú)論是哪種貫通類(lèi)型，貫通誤差預(yù)計(jì)的基礎(chǔ)模型是相同的，詳見(jiàn)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(jù)工程設(shè)計(jì)作出貫通預(yù)計(jì)圖形。在AutoCAD中打開(kāi)此文件，確定出貫通預(yù)計(jì)點(diǎn)K，以K點(diǎn)為原點(diǎn)；以重要貫通方向X’和Y’為軸建立假定坐標(biāo)系。

第二步，利用CAD軟件在貫通預(yù)計(jì)圖上按照所選的施測(cè)方案，定出地面和井下測(cè)量點(diǎn)的位置。將其用多段線相連，再調(diào)用AutoCAD中的LIST命令，得出多段線各端點(diǎn)坐標(biāo)，即是我們已定測(cè)量點(diǎn)的假定坐標(biāo)，將其復(fù)制到Excel計(jì)算表格中。

第三步，根據(jù)所選擇的測(cè)量?jī)x器和方法，確定各種誤差參數(shù)。這些參數(shù)原則上應(yīng)盡量采用本礦積累和分析得到的實(shí)際數(shù)據(jù)。在Excel計(jì)算表格中相應(yīng)位置輸入誤差預(yù)計(jì)的基本已知參數(shù)。誤差預(yù)計(jì)結(jié)果將自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。

2 貫通誤差實(shí)例

以我礦寺莊礦區(qū)斜坡道在-180m水平貫通為例（貫通預(yù)計(jì)圖形見(jiàn)圖1），簡(jiǎn)述如何利用AutoCAD和Excel表格相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)貫通誤差自動(dòng)化計(jì)算。本例是無(wú)陀螺定向邊的兩井間貫通。

2.1 貫通概況

寺莊礦區(qū)主斜坡道是我礦的重點(diǎn)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(zhǎng)2000余m，距離長(zhǎng)，彎道多，難度大。它是寺莊礦區(qū)將來(lái)的主要運(yùn)輸通道，為礦區(qū)的機(jī)械化開(kāi)采打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，工程是否能按期順利貫通關(guān)系到該礦區(qū)一系列后續(xù)開(kāi)采工作能否正常進(jìn)行，對(duì)礦山影響巨大。故需進(jìn)行貫通誤差預(yù)計(jì)，以采用最優(yōu)的測(cè)量方法保證工程順利貫通。

2.2 擬定控制測(cè)量方案及基本參數(shù)的確定

2.2.1 地面控制測(cè)量。根據(jù)近井點(diǎn)的選測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，我們以GPS31為起算點(diǎn)，以GPS31-01為起算邊，由主井向斜坡道口測(cè)量（GPS31-01……GPS33-06），采用5″級(jí)全站儀施測(cè)，獨(dú)立進(jìn)行2次，導(dǎo)線均長(zhǎng)100m，測(cè)角中誤差mβ=±4.8\"。量邊中誤差mD=±0.006m。主井與斜坡道之間測(cè)量四等水準(zhǔn)，水準(zhǔn)線路約0.4km，每km的高差中誤差mhl上=±7mm。

2.2.2 礦井聯(lián)系測(cè)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(dǎo)入高程，獨(dú)立進(jìn)行2次測(cè)量，兩次互差應(yīng)小于井深的1/8000。否則繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量，直到符合測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。主井深260m。

2.2.3 井下導(dǎo)線測(cè)量。采用5″級(jí)全站儀施測(cè)，根據(jù)我礦上百次兩次獨(dú)立測(cè)角的較差，求得測(cè)角中誤差mβ=±5.6\"。按井下導(dǎo)線的平均邊長(zhǎng)0.07km，求得量邊中誤差mD=±5.4mm。

2.2.4 井下高程測(cè)量。斜坡道測(cè)量按三角高程測(cè)量，長(zhǎng)度約2.05km，進(jìn)行兩次測(cè)量，根據(jù)我礦積累的數(shù)據(jù)，三角高程每km測(cè)量中誤差mhL△=±30mm，水準(zhǔn)每km測(cè)量中誤差mhl下=±15mm。

2.3 誤差預(yù)計(jì)計(jì)算

根據(jù)擬定的測(cè)量方案，按照上述的步驟進(jìn)行操作，誤差預(yù)計(jì)結(jié)果將自動(dòng)計(jì)算出來(lái)。見(jiàn)表2。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用，越來(lái)越多的礦山實(shí)現(xiàn)了井上下礦圖的數(shù)字化，貫通誤差預(yù)計(jì)自動(dòng)化體現(xiàn)了礦圖數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)，更重要的是能準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行貫通誤差的預(yù)計(jì)工作。此技術(shù)可應(yīng)用在所有貫通工程中，為擇優(yōu)選擇施測(cè)方案打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[J].山東煤炭科技，2006，（9）.

作者簡(jiǎn)介：劉兆富，男，山東人，山東黃金集團(tuán)焦家金礦測(cè)量技術(shù)組測(cè)量助理工程師，研究方向：井上、下

測(cè)量。