一井定向方案改進(jìn)的實踐與效果

1、一井定向方案改進(jìn)的實踐與效果童 斌 陳彥文(廣東高要河臺金礦)摘要：本文以河臺金礦高村礦區(qū)豎井延深定向為例，對一井定向延長線法（瞄直法）加以改進(jìn)，使之易于操作，簡便易行，且比通常采用的聯(lián)系三角形法及瞄直法精度更高、更可靠。關(guān)鍵詞：豎井定向；聯(lián)系三角形；延長線法；擺動觀測；擺動觀測誤差中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 文章編號：河臺金礦高村礦區(qū)原豎井從200m開拓至0m中段，共5個中段。在1999年，80m中段以上主礦體已開采完畢，40m中段也已開采近一半，0m中段已開采一部分，為了礦區(qū)連續(xù)生產(chǎn)，必須進(jìn)行下部礦體開拓。設(shè)計采用開鑿輔助階段豎井延深法，先從0m開拓斜井至-40m中段，再從0m延深井筒至-

2、230m，設(shè)5個中段，分別為-40m、-90m、-140m、-190m、-230m等。豎井井筒延深工程于2000年7月竣工。應(yīng)用原豎井井筒施工時的坐標(biāo)及方位指導(dǎo)車場、石門及水倉等二期工程施工，隨著工程的進(jìn)展，肯定不能滿足精度要求，必須進(jìn)行嚴(yán)密定向才能正確指導(dǎo)工程設(shè)計及施工。定向是礦山井下生產(chǎn)最為關(guān)鍵最為重要的重大精密測量工程，是保證礦山正常生產(chǎn)的第一步。這步工作必須絕對嚴(yán)密、正確、高精度。礦山幾個中段同時開拓，這就要求幾個中段同時定向，同時投入的人力、物力及儀器設(shè)備較多，按有關(guān)測量專業(yè)技術(shù)人員及測量儀器均無法滿足需要及要求。礦里沒有陀螺儀，又不能加測陀螺定向邊強制附合方位。按照通常的瞄直法，很

3、難保證滿足精度要求。通常的聯(lián)系三角形法定向，定向的每個中段要同時配備足夠的測量專業(yè)技術(shù)人員及儀器，因井筒較深（已大大超過100m），聯(lián)系三角形法較難穩(wěn)定投點垂線，按照通常的瞄直法，亦因投點垂球不可能絕對靜止而只能進(jìn)行粗略定向。本方案創(chuàng)造性地應(yīng)用所知原理理論，在通常延長線方法上加以改進(jìn)，克服上述困難，設(shè)計了一個不用經(jīng)緯儀等測量儀器的定向方法，且穩(wěn)定可靠、精度高。其具體施測方案如后。1 所需人員、設(shè)備及工具5組測量人員：每組5人。所需設(shè)備及工具：60m長0.4mm鋼絲五條，300m長0.7mm鋼絲2條；重錘兩組，每組30kg；定點板2個；手搖絞車2個；30m/50m鋼尺5把（同廠家、同規(guī)格）；三角

4、板10個（同廠家、同規(guī)格）；鋼鉗5把；沖擊鉆4臺；鐵桶2個；電焊機1臺等。2 施測方法-40m中段的起算方位是從0m近井點通過車場、斜井等巷道直接輔設(shè)精密導(dǎo)線傳遞的，與0m中段已構(gòu)成一個系統(tǒng)。本設(shè)計方案是以從0m導(dǎo)線傳遞到-40m的近井點為已知起算點再傳遞至下面各中段，沒有從200m井口或0m近井點直接傳遞。這樣做可以使-40m及以下各中段構(gòu)成同一個測量坐標(biāo)及精度系統(tǒng)，保證天井等貫通工程的施工質(zhì)量。2.1 定向前的準(zhǔn)備工作定點板的制作。定點板用100槽鋼制作，點位板制作如圖1所示，點孔直徑1.0，事先加工制作好。定點板的安裝。在-40m倒數(shù)第三層罐梁上安裝定點板，電焊焊接固定，安裝平面位置如圖

5、2示。點位障礙物的拆除。按照安裝好的定點板點孔位置，在各中段馬頭門井內(nèi)平臺投點所經(jīng)過位置切好100150mm的孔。2.2 正式定向首先將所需材料、設(shè)備、人員運送至各中段。然后，在0m馬頭門井口底板位置安裝手搖絞車，投點鋼絲先于地面均勻繞在絞車上，鋼絲整根，不能扭曲打折。再就是穿線投點，檢查垂線的自由懸掛（量取上下中段A、B間距，誤差在3.0內(nèi)），架設(shè)各中段工作的安全平臺。最后，安裝基準(zhǔn)線（ 圖1 定點板制作示意圖 圖2 定點板安裝示意圖0.4 mm鋼絲）、?；鶞?zhǔn)線、要求：鋼絲不能扭曲、打折，一端固定于井筒壁，用1216mm沖擊鉆打眼，加小木尖及鐵釘固定，另一端用錨桿或直接固定于車場斗車上，拉緊

6、、拉直。、線平行于A、B兩點，與A、B兩點間距在1015內(nèi)。各中段做點C、D，要求C、D與基準(zhǔn)線間距10左右，LBC1.5LAB，LCD25m。然后，量取L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7。如圖3所示。點A、B、C、D分別為A、B、C、D在基準(zhǔn)線、上的投影點，為虛擬點。L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7分別為AA、BB、CC、DD、AB、BC、AC的長度。要求：均采用擺動觀測法，除基準(zhǔn)線端每次讀取單個數(shù)外，每個點位每次均讀取最大、最小兩個讀數(shù)取中值。圖3 量取各點數(shù)值示意圖L1、L2、L3、L4精確估讀到0.1；L5、L6、L7精確做讀到0.5；L1、L2每次讀數(shù)相差在1.5內(nèi)，讀

7、取多組讀數(shù)；L3、L4每次讀數(shù)相差在1.0內(nèi)，讀取多組讀數(shù)；L5、L6、L7每次讀數(shù)相差在3.0內(nèi)，讀取多組讀數(shù)?；厥赵O(shè)備及工具(略)。施測時應(yīng)注意事項：井筒內(nèi)作業(yè)工作特別注意安全，井內(nèi)作業(yè)人員必須系好安全帶，井內(nèi)嚴(yán)禁落物。所有人員在作業(yè)過程中都得特別小心，不許觸碰A、B、C、D垂線及、基準(zhǔn)線。這點很關(guān)鍵，關(guān)系到測量成果的精度高低。2.3 定向點的連測按級精密導(dǎo)線要求將C、D點連測到-40m中段近井點, C、D兩點間距采用日本索佳SET5W全站儀加入球氣改正后的光電距。按級精密導(dǎo)線要求將C、D點連測到各中段近井點，C、D兩點間距亦采用日本索佳SET5W全站儀加入球氣改正后的光電距。 計算原理.

8、1 由已知中段近井點推算A、B兩點坐標(biāo)及方位按導(dǎo)線計算原理用C、D點連測到-40m中段近井點的測量數(shù)據(jù)推算出C、D點坐標(biāo)。由C、D兩點坐標(biāo)推算C、D點坐標(biāo)XD'=XD+L4COS(CD+90°)；YD'=YD+L4SIN(CD+90°)；XC'=XC+L3COS(CD+90°)；YC'=YC+L3SIN(CD+90°)。由C、D兩點坐標(biāo)推算B、A點坐標(biāo)XB'=XC'+L6COS(D'C')；YB'=YC'+L6SIN(D'C')；XA'=XC'

9、+L7COS(D'C')；YA'=YC'+L7SIN('D'C')。由B、A兩點坐標(biāo)推算B、A點坐標(biāo)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點坐標(biāo)及方位推算C、D點坐標(biāo)及方位計算方法同上述步驟(略)。 精度預(yù)計.1 由測C、D點引起的方向

10、誤差量取C、D兩點處L3、L4的精度可達(dá)到0.1mm，取0.5mm。因CD邊長大于25m±0.5mm，點位偏差引起的方向誤差為m1=±arctg(0.5/25000)=4。.2 由測A、B點引起的方向誤差量取A、B兩點處L3、L4的精度可達(dá)到0.5mm.，取1.0mm.。因CD邊長為3.8m±1.0mm，點位偏差引起的方向誤差為m2=±arctg(1.0/3800)=54。.3 由量取L5、L6、L7、LCD邊長引起的方向誤差因量取的L5、L6、L7、LCD邊長在A、B兩點的延長線上，故對方向不產(chǎn)生誤差。.4 本方案總方向誤差=m12+ m22=54.1。6 結(jié)束語本方法采用擺動觀測法量邊比通常瞬時量邊法精度高，因為井內(nèi)投點懸線長，影響因素多，投點不可能絕對靜止。本方法未使用經(jīng)緯儀，減少了儀器對中誤差。本方法未使用經(jīng)緯儀，減少了因儀器本身、儀器觀測及懸線擺動引起的誤差。本方法未使用儀器，減少了儀器等設(shè)備及專業(yè)人員的投入，操作簡便易行。本方法比通常瞄直法精度大大提高。本方法經(jīng)上述理論計算及實踐證明，均滿足規(guī)范規(guī)定一次定向誤差在及兩次定向差的精