三山島金礦井巷工程三面圖同步生成研究

楊承金，孫軍濤，閆冬光

(山東黃金礦業(萊州)有限公司三山島金礦， 山東 萊州市 261442)

0 引 言

三山島金礦為確保企業生產的持續穩定增長，結合生產實際，在保障采場安全的基礎上，通過加強采掘工藝技術管理，將“點柱式水平上向分層充填采礦法”回采工藝，優化為“盤區進路式水平上向分層充填采礦法”，降低了采場回采損失率與貧化率，保障了采場的采出礦能力，彌補了礦量負變和品位下降的不足。然而該回采工藝的采準工程量較大，且要求嚴格按照工程設計施工，堅決杜絕盤區采聯、一步盤區采場施工過寬或偏離設計，從而保證二步采盤區采場的正常回采，采用“支距法”采集數據、對象坐標平面成圖、人工推算數據做剖面圖的工作方式，嚴重增加了測量技術人員的內業工作量。為了繪制精度較高的采場工程圖，決定采用尼康2.c全站儀采集數據，通過ExceL平臺編制的程序表，同步生成井巷工程三面圖展點數據，實現了數據處理的電算化，并利用Excel與AutoCAD復制、粘貼功能實現了自動展點成圖，避免了人工推算數據出現錯誤的可能性，減輕了人工成圖工作負擔，大大提高了測量技術人員工作的質量與效率。

1 數據采集

采用尼康全站儀采集數據，首先在控制點下對中整平儀器，然后建站X坐標為0、Y坐標為0、高程Z為0，再輸入實測儀器高及站標高0，最后后視已知控制點，并輸入后視方位角0，進行確認后即可收圖。對于平行于勘探線方向的采聯、風聯、溜聯、風井、溜井、盤區采場等工程，按照順時針方向由近及遠、先平面后頂底的順序收圖；對于非平行于勘探線方向的斜坡道、中段巷、分段巷、采場中進路等工程，按照勘探線線號增大方向，先收左幫，然后收右幫，再收頂板，最后收底板，由于勘探線處斷面圖成圖數據是通過編制的程序表自動推算的，因此，同一類型的數據沿勘探線線號增大方向是連續的，禁止折返收點，如圖1所示。

圖1 現場采集工程數據

2 數據處理

2.1 采集數據導入

采用尼康2.c全站儀采集數據后，按照東坐標、北坐標、高程、備注格式導出Excel文件，并打開文件，其中備注為收圖時左幫、右幫、頂板、底板的字母代號，分別為zb、yb、g、d，再打開程序表，然后將測量數據復制到程序表中，并輸入井下測站控制點、后視點的實際坐標，程序表即可完成已知控制點坐標反算、假定坐標系與平面坐標系改算、平面坐標系與勘探線坐標系改算、勘探線剖面圖基線坐標與高程自動推算等平剖面圖展點數據。

2.2 改算假定坐標為實際平面坐標

采集數據導入完畢后，通過計算程序表運用Excel中SIGN()符合函數、ATAN2()反正切函數、SQRT()平方根函數、SIN()正弦函數、COS()余弦函數、PI()函數、絕對地址引用計算公式，求得后視起始實際方位角、站點至測點假定方位角、站點至測點實際水平距離、站點至測點實際方位角、測點實際X坐標、Y坐標、Z坐標。在B6、C6、D6輸入假定站點X坐標0、Y坐標0、Z高程0，在F6、G6、H6輸入假定站點X坐標、Y坐標、Z高程，在F8、G8輸入后視點X坐標、Y坐標，那么其他數據通過計算公式即可求得。

站點至后視點起始實際方位角：

假定坐標系站點至測點方位角：

站點至測點實際方位角：假定坐標系站點至測點方位角是以假定后視方位角為0測得數據反算求得的，該方位角實際也就是站點至測點方向線與后視方向線的水平夾角，那么該水平夾角加上后視起始方向的實際方位角，可得到站點至測點的實際方位角，即H11=F11+$H$8。

測點實際X坐標、Y坐標、Z坐標可由下式所得：

I11=$F$6+G11*COS(H11*PI()/180)；

J11=$G$6+G11*SIN(H11*PI()/180)；

K11=D11+$H$6

2.3 改算實際平面坐標為勘探線坐標

首先確定一個基點，該基點平面坐標與勘探線坐標已知，并且對應。在I6、J6輸入基點平面坐標X、平面坐標Y，在I8、J8輸入基點基線坐標、勘探線坐標，在L6輸入正北方向線與勘探線方向線的夾角，通過編制的計算公式，可以推算出基點至測點的實際水平距離、基點至測點的實際方位角、基點至測點勘探線坐標系方位角、測點的基線坐標、測點的勘探線坐標、測點的高程。

基點至測點的實際水平距離：

測點勘探線坐標系的基線坐標、勘探線坐標、高程可由下式求得：

O11=$I$8-L11*COS(N11*PI()/180)；

P11=$J$$8+L11*SIN(N11*PI()/180)；

Q11=D11+$H$6。

2.4 非平行于勘探線方向工程，勘探線剖面圖數據的推算

非平行于勘探線方向的工程，如斜坡道、中段巷、分段巷等開拓工程，一個測站數據往往涉及5個勘探線剖面圖，井下收圖時只能收工程的特征點，然后連線成圖，再通過平面圖量取勘探線處的基線坐標、根據高程推算勘探線處頂底板高程，最后展點做圖，內業工作量大，且不能保證所有推算的數據準確無誤。通過ExceL平臺提供的函數，編制下列公式即可完成勘探線處成圖數據的推算。

測點連線與基線水平夾角的推算：

W12=$W$8-P12

其中，$W$8為所求勘探線基線坐標的勘探線線號，P12為測點的勘探線坐標。

剖面勘探線處的基線坐標推算：

X12=O12+W12*TAN(V13*PI()/180)

當W12為最后一個正值間距時，所對應的X12坐標才是所求勘探線號的基線坐標。

測點之間的坡度推算：

剖面勘探線處高程推算：

Z12=Q12+W12*TAN(Y13*PI()/180)

當W12為最后一個正值間距時，所對應的Z12坐標才是所求勘探線號處的高程。

剖面勘探線成圖數據：

通過依次選擇左幫、右幫、頂板、底板4類數據最后一個正值間距所對應的剖面勘探線成圖數據，復制，打開對應的勘探線線號剖面圖，選擇點命令，在命令行點右鍵粘帖，即可連線成圖。

3 微機成圖

運用Excel提供的Fixed函數、“&”連接字符、“，”聯合引用字符，將平面圖成圖數據X坐標、Y坐標,剖面圖成圖數據基線坐標、高程,縱投影圖成圖數據勘探線坐標、高程等數據編輯轉換成為相應的文本數據，即:

在R11單元格中輸入

R11=FIXED(J11，3,1)&″,″&FIXED(I11,3,1); 在S11單元格中輸入

S11=FIXED(O11，3,1)&″,″&FIXED(Q11,3,1); 在T11單元格中輸入

T11=FIXED(P11，3,1)&″,″&FIXED(Q11,3,1)。 選擇成圖數據單元格，點擊復制按鈕，打開平面圖、剖面圖或縱投影圖等AutoCAD圖件，點擊多段線按鈕，將鼠標移至命令行，單擊鼠標右鍵，點擊粘貼命令，此時測點便展在AutoCAD圖上。

4 結束語

該文以井下現場實測收圖工作流程為依據、以同步生成井巷工程平面圖、剖面圖及縱投影圖展點數據為目標，通過采用Excel編制的計算程序，完成已知控制點坐標反算、假定坐標系與平面坐標系改算、平面坐標系與勘探線坐標系改算、勘探線剖面圖基線坐標與高程自動推算、井巷工程三面圖自動展點成圖等項目功能的開發，該項目功能將有助于提高井巷工程三面圖的成圖精度，確保井巷工程三面圖一一對應，避免縱投影圖、剖面圖人工推算數據繪圖誤差，徹底改變井巷工程三面圖繪制的工作方式，從而大大提高工作的質量與效率。

參考文獻：

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