礦山井下貫通測量誤差探討與控制

趙美好，趙百吉

（山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司，山東 臨沂 273300）

礦山井下貫通測量可以獲取實際的貫通誤差值，并以此作為下一步調(diào)整施工中線的依據(jù)，從而獲得一條調(diào)整后的井下中心作為擴大斷面、襯砌以及在礦山井下中鋪設(shè)相關(guān)設(shè)備的依據(jù)。按照《礦山井下測量規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，確定礦山井下貫通測量的任務(wù)，選擇合理的測量方案和測量方法，保證礦山井下貫通的測量精度和工程質(zhì)量[1]。依托選擇的貫通測量方法進行各項測量工作的實施和計算，求得貫通導線最終位置的坐標和高程，方便測量的檢查與核實。在礦山工程中，井下貫通測量能夠全面實現(xiàn)預(yù)測效果以及測量精度的高低，會影響礦山井下工程安全運作和經(jīng)濟效益，因此在實際的測量過程中需要采用一定的控制手段，從而保證貫通測量工作的順利開展，并獲得誤差較低的測量數(shù)據(jù)。

1 分析礦山井下貫通測量工藝

礦山井下貫通測量工藝大體可以分為六個步驟，首先安全礦山的井下情況了解貫通測量環(huán)境的實際情況，結(jié)合貫通的允許誤差設(shè)計值，制定相應(yīng)的測量方案，并準備測量儀器。依據(jù)制定的測量方法進行實時和計算，具體分為地面平面控制測量、地面高程控制測量、井下控制測量三個部分。在測量過程中需要有獨立的檢核，并將實際的測量精度與制定方案中要求的精度進行比較，當出現(xiàn)測量精度低于要求精度時，采取控制措施并重新測量[2]。結(jié)合根據(jù)礦山井下的集合結(jié)構(gòu)標定幾何要素，并確定井下的中線和腰線。結(jié)合貫通測量結(jié)果定期對中線和腰線進行測量和填圖，并及時調(diào)整兩者的位置。當?shù)V山井下貫通測量工作完成后，為保證測量結(jié)果的質(zhì)量和參考價值進行精度分析與評定。

2 劃分貫通測量誤差類型

受到不同因素的影響，導致貫通測量存在不同程度的誤差，為了保證礦山井下貫通測量誤差的控制效果，對貫通測量誤差的類型進行劃分，具體的劃分結(jié)果如表1所示。

3 預(yù)計貫通測量誤差值

結(jié)合貫通測量誤差的類型，可以將礦山井下貫通測量誤差分為地面誤差和井下誤差兩個部分，具體還可以分為測角誤差和距離誤差兩個方面。其中由于貫通測量的量邊誤差與導線測角誤差導致的貫通點在水平方向產(chǎn)生的誤差可以表示為：

其中mxβ1和mxL分別表示的是貫通點β1和K1在水平方向上的估算誤差，L為貫通測量導線的邊長，α為礦山井下導線各邊與x軸正方向的夾角。Ryi表示測角中誤差，ρ為常數(shù)。同理可以得出井下測角誤差和井下測距誤差分別為：

上式中Mxβj和MxLj為井下測角與測距誤差，mL為測距的量邊誤差。綜合地面和井下的貫通測量誤差預(yù)計結(jié)果，確定測量結(jié)果的誤差值。

表1 貫通測量誤差分類表

4 實現(xiàn)礦山井下貫通測量誤差控制

針對貫通測量誤差值的預(yù)計估算結(jié)果進行礦山井下貫通測量誤差的控制。在傳統(tǒng)控制方法的基礎(chǔ)上，增加陀螺定向步驟，具體過程如圖1所示。

圖1 加測陀螺定向邊的導線示意圖

在定向作業(yè)過程中，假設(shè)在地上已知邊上測算儀器常數(shù)，將該設(shè)備移動至礦山井下，測定陀螺的方位角，儀器上井后重新測定儀器常數(shù)，并分別求解子午線收斂角和井下待定邊的坐標方位角，將計算結(jié)果作為貫穿測量中堅強邊的判斷。初次之外還可以采用SET22D設(shè)備來代替光學經(jīng)緯儀和鋼尺，并使用型號為HD8200E的GPS作為地面控制測量的輔助設(shè)備。在多種誤差控制策略的約束下，保證礦山井下貫通測量的誤差值在設(shè)定的允許誤差范圍內(nèi)，實現(xiàn)對礦山井下貫通測量的誤差控制。

5 控制效果實驗分析

圖2 實驗礦山井下貫通測量項目

實驗中選擇某礦山作為實驗環(huán)境，該礦山主要巷道7″級導線由北向南逐步延伸。礦井井底水平巷道標高為1338m，目前礦井中除了皮帶大巷、回風大巷及軌道大巷外，其他的測量工作面均不在帶壓區(qū)。實驗礦山的貫通測量項目如圖2所示。

在上述實驗環(huán)境下，分別設(shè)置貫通測量允許誤差和初始值，具體設(shè)置情況如表2所示。

表2 貫通測量允許誤差與初始值設(shè)置表

在實驗環(huán)境中設(shè)置貫通測量的實際數(shù)據(jù)，分別利用傳統(tǒng)誤差控制方法和設(shè)計的誤差控制方法，得出對應(yīng)的控制值和測量結(jié)果值。通過與設(shè)置數(shù)據(jù)的對比，得出有關(guān)于控制效果的測試結(jié)果，如表3所示。

表3 控制效果對比數(shù)據(jù)

通過對表3中數(shù)據(jù)的分析可以看出，相比與傳統(tǒng)誤差控制方法，設(shè)計的礦山貫穿測量誤差控制方法的控制量更多，將其應(yīng)用到實際的貫穿測量工作當中，得出的測量結(jié)果更加接近設(shè)置的實際數(shù)據(jù)，因此設(shè)計的礦山貫穿測量誤差控制方法的控制效果更優(yōu)。

6 結(jié)語

綜上所述，目前中國的額礦山井下貫通測量工作在實施過程中仍需不斷優(yōu)化測量方法，實現(xiàn)測量誤差的最小化，為降低貫通測量數(shù)據(jù)誤差提供有力保障。