一井定向方案改进的实践与效果

1、一井定向方案改进的实践与效果童 斌 陈彦文(广东高要河台金矿)摘要：本文以河台金矿高村矿区竖井延深定向为例，对一井定向延长线法（瞄直法）加以改进，使之易于操作，简便易行，且比通常采用的联系三角形法及瞄直法精度更高、更可靠。关键词：竖井定向；联系三角形；延长线法；摆动观测；摆动观测误差中图分类号： 文献标识码： 文章编号：河台金矿高村矿区原竖井从200m开拓至0m中段，共5个中段。在1999年，80m中段以上主矿体已开采完毕，40m中段也已开采近一半，0m中段已开采一部分，为了矿区连续生产，必须进行下部矿体开拓。设计采用开凿辅助阶段竖井延深法，先从0m开拓斜井至-40m中段，再从0m延深井筒至-

2、230m，设5个中段，分别为-40m、-90m、-140m、-190m、-230m等。竖井井筒延深工程于2000年7月竣工。应用原竖井井筒施工时的坐标及方位指导车场、石门及水仓等二期工程施工，随着工程的进展，肯定不能满足精度要求，必须进行严密定向才能正确指导工程设计及施工。定向是矿山井下生产最为关键最为重要的重大精密测量工程，是保证矿山正常生产的第一步。这步工作必须绝对严密、正确、高精度。矿山几个中段同时开拓，这就要求几个中段同时定向，同时投入的人力、物力及仪器设备较多，按有关测量专业技术人员及测量仪器均无法满足需要及要求。矿里没有陀螺仪，又不能加测陀螺定向边强制附合方位。按照通常的瞄直法，很

3、难保证满足精度要求。通常的联系三角形法定向，定向的每个中段要同时配备足够的测量专业技术人员及仪器，因井筒较深（已大大超过100m），联系三角形法较难稳定投点垂线，按照通常的瞄直法，亦因投点垂球不可能绝对静止而只能进行粗略定向。本方案创造性地应用所知原理理论，在通常延长线方法上加以改进，克服上述困难，设计了一个不用经纬仪等测量仪器的定向方法，且稳定可靠、精度高。其具体施测方案如后。1 所需人员、设备及工具5组测量人员：每组5人。所需设备及工具：60m长0.4mm钢丝五条，300m长0.7mm钢丝2条；重锤两组，每组30kg；定点板2个；手摇绞车2个；30m/50m钢尺5把（同厂家、同规格）；三角

4、板10个（同厂家、同规格）；钢钳5把；冲击钻4台；铁桶2个；电焊机1台等。2 施测方法-40m中段的起算方位是从0m近井点通过车场、斜井等巷道直接辅设精密导线传递的，与0m中段已构成一个系统。本设计方案是以从0m导线传递到-40m的近井点为已知起算点再传递至下面各中段，没有从200m井口或0m近井点直接传递。这样做可以使-40m及以下各中段构成同一个测量坐标及精度系统，保证天井等贯通工程的施工质量。2.1 定向前的准备工作定点板的制作。定点板用100槽钢制作，点位板制作如图1所示，点孔直径1.0，事先加工制作好。定点板的安装。在-40m倒数第三层罐梁上安装定点板，电焊焊接固定，安装平面位置如图

5、2示。点位障碍物的拆除。按照安装好的定点板点孔位置，在各中段马头门井内平台投点所经过位置切好100150mm的孔。2.2 正式定向首先将所需材料、设备、人员运送至各中段。然后，在0m马头门井口底板位置安装手摇绞车，投点钢丝先于地面均匀绕在绞车上，钢丝整根，不能扭曲打折。再就是穿线投点，检查垂线的自由悬挂（量取上下中段A、B间距，误差在3.0内），架设各中段工作的安全平台。最后，安装基准线（ 图1 定点板制作示意图 图2 定点板安装示意图0.4 mm钢丝）、。基准线、要求：钢丝不能扭曲、打折，一端固定于井筒壁，用1216mm冲击钻打眼，加小木尖及铁钉固定，另一端用锚杆或直接固定于车场斗车上，拉紧

6、、拉直。、线平行于A、B两点，与A、B两点间距在1015内。各中段做点C、D，要求C、D与基准线间距10左右，LBC1.5LAB，LCD25m。然后，量取L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7。如图3所示。点A、B、C、D分别为A、B、C、D在基准线、上的投影点，为虚拟点。L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7分别为AA、BB、CC、DD、AB、BC、AC的长度。要求：均采用摆动观测法，除基准线端每次读取单个数外，每个点位每次均读取最大、最小两个读数取中值。图3 量取各点数值示意图L1、L2、L3、L4精确估读到0.1；L5、L6、L7精确做读到0.5；L1、L2每次读数相差在1.5内，读

7、取多组读数；L3、L4每次读数相差在1.0内，读取多组读数；L5、L6、L7每次读数相差在3.0内，读取多组读数。回收设备及工具(略)。施测时应注意事项：井筒内作业工作特别注意安全，井内作业人员必须系好安全带，井内严禁落物。所有人员在作业过程中都得特别小心，不许触碰A、B、C、D垂线及、基准线。这点很关键，关系到测量成果的精度高低。2.3 定向点的连测按级精密导线要求将C、D点连测到-40m中段近井点, C、D两点间距采用日本索佳SET5W全站仪加入球气改正后的光电距。按级精密导线要求将C、D点连测到各中段近井点，C、D两点间距亦采用日本索佳SET5W全站仪加入球气改正后的光电距。 计算原理.

8、1 由已知中段近井点推算A、B两点坐标及方位按导线计算原理用C、D点连测到-40m中段近井点的测量数据推算出C、D点坐标。由C、D两点坐标推算C、D点坐标XD'=XD+L4COS(CD+90°)；YD'=YD+L4SIN(CD+90°)；XC'=XC+L3COS(CD+90°)；YC'=YC+L3SIN(CD+90°)。由C、D两点坐标推算B、A点坐标XB'=XC'+L6COS(D'C')；YB'=YC'+L6SIN(D'C')；XA'=XC'

9、+L7COS(D'C')；YA'=YC'+L7SIN('D'C')。由B、A两点坐标推算B、A点坐标XB=XB'+L2COS(D'C'+90°)；YB=YB'+L2SIN(D'C'+90°)；XA=XA'+L1COS(D'C'+90°)；YA=YA'+L1SIN(D'C'+90°)。.2 在各定向中段由A、B点坐标及方位推算C、D点坐标及方位计算方法同上述步骤(略)。 精度预计.1 由测C、D点引起的方向

10、误差量取C、D两点处L3、L4的精度可达到0.1mm，取0.5mm。因CD边长大于25m±0.5mm，点位偏差引起的方向误差为m1=±arctg(0.5/25000)=4。.2 由测A、B点引起的方向误差量取A、B两点处L3、L4的精度可达到0.5mm.，取1.0mm.。因CD边长为3.8m±1.0mm，点位偏差引起的方向误差为m2=±arctg(1.0/3800)=54。.3 由量取L5、L6、L7、LCD边长引起的方向误差因量取的L5、L6、L7、LCD边长在A、B两点的延长线上，故对方向不产生误差。.4 本方案总方向误差=m12+ m22=54.1。6 结束语本方法采用摆动观测法量边比通常瞬时量边法精度高，因为井内投点悬线长，影响因素多，投点不可能绝对静止。本方法未使用经纬仪，减少了仪器对中误差。本方法未使用经纬仪，减少了因仪器本身、仪器观测及悬线摆动引起的误差。本方法未使用仪器，减少了仪器等设备及专业人员的投入，操作简便易行。本方法比通常瞄直法精度大大提高。本方法经上述理论计算及实践证明，均满足规范规定一次定向误差在及两次定向差的精