畢業(yè)論文礦山貫通測量技術(shù)設(shè)計

1、目錄前言11 大井礦區(qū)概況21.1 區(qū)域構(gòu)造位置以及特征21.2 井田構(gòu)造特征22 貫穿測量概述32.1 貫穿測量32.2 井巷貫穿允許偏差和誤差預(yù)計參數(shù)42.2.1 貫穿允許偏差確實定42.2.2 貫穿測量誤差預(yù)計43 貫穿測量方案83.1 貫穿測量方法83.2 貫穿誤差預(yù)計11減小誤差措施145 結(jié)論和建議. .15前言貫穿測量，尤其是大型巷道貫穿測量是礦山測量工作的一項重要工作，貫穿工程質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到整個礦井的建設(shè)、生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，為了加快礦井的建設(shè)速度、縮短建井周期、保證正常的生產(chǎn)接替和提高礦井產(chǎn)量，經(jīng)常采用多井口或多頭掘進，這樣就會出現(xiàn)兩井間或井田的長距離巷道貫穿測量，所以兩

2、井間貫穿測量就成為了礦井生產(chǎn)中必不可少的一項工作4。近50年來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、光機技術(shù)和通訊技術(shù)的開展，測繪儀器制造也得到了長足進展，其高科技產(chǎn)品代表之一就是電子全站儀。全站儀是當前比擬流行，也比擬實用的測繪儀器。應(yīng)用全站儀與傳統(tǒng)的科技手段和地質(zhì)勘探技術(shù)理論相結(jié)合，在礦山勘探、設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)運營的各個階段，對礦區(qū)地面和地下的空間、資源和環(huán)境信息進行采集、存儲、處理、顯示、利用，將極大地提高資源勘探的效率，降低本錢，減少人力物力，使礦區(qū)開采更加有效地進行。國際上礦山測量儀器正向著多功能、小型化、數(shù)字化和全自動化方向開展。目前國內(nèi)外兩井貫穿理論比擬成熟，兩井間貫穿必須遵循以下原那么：

3、1.在確定測量方案和方法時，應(yīng)保證貫穿所必須得精度，過高和過低得精度要求都是不可取得。2.對完成得測量和計算工作均要有客觀得檢查，如：進行不少于兩次獨立測量；計算由兩人分別進行或采取不同得方法，不同計算工具等。在此，我們做了蘆北礦兩井貫穿測量。礦井的順利貫穿加快了了礦井的建設(shè)速度，縮短了建井的周期、保證了正常的生產(chǎn)交替并且提高了礦井的年產(chǎn)量。.1 大井礦區(qū)概況大井子礦區(qū)位于內(nèi)蒙古赤峰市林西縣境內(nèi)，礦床為大興安嶺南段東緣一個以銅錫為主的大型多金屬礦床。自1972年開始，先后由遼寧省地質(zhì)局昭盟二隊和華北有色地質(zhì)勘查局普查大隊第一物探大隊等開展了長期地質(zhì)勘查工作，投入了大量工作量。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅鉆

4、探共施工鉆孔520個，累計進尺22萬米左右。主要控制到500-400米標高以上，老區(qū)一般在600-500米標高以上。 區(qū)域構(gòu)造位置以及特征大井礦礦床所處大地構(gòu)造位置為興蒙華力西地槽褶皺系南興安華力西地槽褶皺帶中部，次級III級構(gòu)造單元為林西-科右旗復(fù)背斜。該復(fù)背斜系由黃崗-甘珠爾廟背斜及其兩側(cè)的各一個向斜構(gòu)成，南東側(cè)為林西-陶海營子倒轉(zhuǎn)向斜。大井子礦區(qū)及位于該向斜南段北翼。1.2 礦床構(gòu)造特征大井子礦床屬于以銅錫為主的多金屬礦床。礦體數(shù)量眾多，成群成帶出現(xiàn)。在以控制的約5千平方米范圍內(nèi)不含西南區(qū)和東南區(qū)共圈出礦化帶體690于條，予以編號并計算儲量的有210條。這些礦體在一定地段內(nèi)相對集中，組成

5、規(guī)模不等的礦化密集群帶之間礦體相對較稀疏。全礦床大致可劃分為北 中 南三個大的礦體密集帶。多數(shù)礦體走向NW-NWW向，側(cè)向NE，少數(shù)礦體走向NNW，傾向NEE及走向近東西，傾向南。西部礦體傾角傾角中等偏緩，東部礦體傾角中等偏陡，向NEE及向S傾的礦體多為陡傾，深知直立，礦體產(chǎn)狀不管走向或傾向常見折線狀變化，有點油反傾的現(xiàn)象。2 貫穿測量概述2.1 貫穿測量采用兩個或多個相向或同向的掘進工作面分段掘進巷道，使其按設(shè)計要求在預(yù)定地點彼此結(jié)合，叫做巷道貫穿。在煤礦開采過程中,貫穿測量是礦井建設(shè)開展的重要一環(huán)。由于貫穿測量工作涉及地面和井下,不但要為礦山生產(chǎn)建設(shè)效勞,也要為平安生產(chǎn)提供信息,以供管理者

6、做出平安生產(chǎn)決策。貫穿測量的任何疏忽都會影響生產(chǎn),甚至可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，貫穿測量是一項非常重要的測量工作，測量人員所肩負的責任是十分重大的。如果因為貫穿測量過程中發(fā)生錯誤而導(dǎo)致巷道未能正確貫穿，或貫穿后結(jié)合處的偏差值超限，都將影響巷道質(zhì)量，甚至造成巷道報廢，人員傷亡等嚴重后果，在經(jīng)濟和時間上給國家造成重大的損失。因此，要求測量人員一絲不茍，嚴肅認真對待貫穿測量工作。貫穿測量工作中一般應(yīng)當遵循以下原那么：(1)要在確定測量方案和測量方法時，保證貫穿所必須的精度，既不能因精度過低而使巷道不能正確貫穿，也不能因盲目追求過高精度而增加測量工作量和本錢。(2)對所完成的每一步測量工作都應(yīng)當有客觀

7、獨立的檢查校核，尤其要杜絕粗差。貫穿測量工作的主要任務(wù)包括6：根據(jù)貫穿巷道的種類和允許偏差，選擇合理的測量方案和測量方法。重要貫穿工程，要進行貫穿測量誤差預(yù)計。根據(jù)選定的測量方案和測量方法進行各項測量工作的施測和計算，以求得貫穿導(dǎo)線最終點的坐標和高程。各種測量和計算都必須有可靠的檢核對貫穿導(dǎo)線施測成果及定向精度進行必要的分析，并與誤差估算時所采用的有關(guān)參數(shù)進行比擬。假設(shè)實測精度低于設(shè)計的要求，那么應(yīng)重測。根據(jù)求得的有關(guān)數(shù)據(jù)，計算貫穿巷道的標定幾何要素，并實地標定貫穿巷道的中線和腰線根據(jù)掘進工作的需要，及時延長巷道的中線和腰線。定期進行檢查測量和填圖，并根據(jù)測量結(jié)果及時調(diào)整中線和腰線。巷道貫穿后

8、，應(yīng)立即測量貫穿實際偏差值，并將兩邊的導(dǎo)線連接起來，計算各項閉合差。還應(yīng)對最后一段巷道的中腰線進行調(diào)整。重要貫穿工程完成后，應(yīng)對測量工作進行精度分析，作出技術(shù)總結(jié)。 井巷貫穿允許偏差和誤差預(yù)計參數(shù) 貫穿允許偏差確實定井巷貫穿一般分為一井內(nèi)巷道貫穿、兩井之間的巷道貫穿和立井貫穿3種類型。但凡由一條導(dǎo)線起算邊開始，能夠敷設(shè)井下導(dǎo)線到達貫穿巷道兩端的，均屬于一井內(nèi)的巷道貫穿。兩井間的巷道貫穿，是指在巷道貫穿前不能由一條起算邊向貫穿巷道的兩端敷設(shè)井下導(dǎo)線，而只能由兩個井口，通過地面聯(lián)測、聯(lián)系測量，再布設(shè)井下導(dǎo)線到待貫穿巷道兩端的貫穿。立井貫穿主要包括從地面及井下開鑿的立井貫穿和延深立井時的貫穿1。貫穿

9、巷道接合處的偏差值，可能發(fā)生在3個方向上：(1) 水平面內(nèi)沿巷道中線方向上的長度偏差。(2) 水平面內(nèi)垂直于巷道中線的左、右偏差。(3) 豎直面內(nèi)垂直于巷道腰線的上、下偏差以上三種偏差中，第一種偏差只對貫穿在距離上有影響，對巷道質(zhì)量沒有影響；后兩種偏差和對于巷道質(zhì)量有直接影響，所以又稱為貫穿重要方向的偏差。井巷貫穿的允許偏差值，主要根據(jù)工程的需要，按井巷的種類、用途、施工方法及測量工作所能到達的精度確定。在一般情況下可以采用如下數(shù)值：，腰線間的允許偏差值可采用。立井貫穿時，全斷面開鑿井同時砌永久井壁，井筒中心間的允許偏差可采用，小斷面開鑿時，可采用。 貫穿測量誤差預(yù)計井巷貫穿工程的質(zhì)量對礦井建

10、設(shè)和生產(chǎn)有重大影響，因此必須按?規(guī)程?規(guī)定，認真進行設(shè)計和精心組織工程施工對于大型貫穿工程最好采用以下方法：(1) 采用光電測距導(dǎo)線建立地面獨立控制。(2) 采用陀螺全站儀進行礦井定向(3) 井下貫穿導(dǎo)線應(yīng)合理地加測陀螺定向邊，并進行平差。 兩井間巷道貫穿誤差預(yù)計參數(shù)1 測量誤差引起貫穿相遇點K在水平重要方向上的誤差預(yù)計公式 地面控制采用萊卡精密導(dǎo)線測量方案時的誤差預(yù)計公式 測角誤差的影響Mx上= 2-1 量邊誤差的影響 2-2 或 2-3式中地面導(dǎo)線測角中誤差； 各導(dǎo)線點與K點連線在y軸上的投影長度 導(dǎo)線量邊誤差； L導(dǎo)線邊長； 兩定向連接點的連線在x軸上的投影長度； 地面導(dǎo)線量邊偶然誤差系

11、數(shù)； 地面導(dǎo)線量邊系統(tǒng)誤差系數(shù)； 各導(dǎo)線x軸之間的夾角。定向誤差引起K點在x軸上的誤差預(yù)計公式 2-4式中ma0定向誤差，即井下導(dǎo)線起算邊的坐標方位角中誤差； Ry0井下導(dǎo)線起算點與K點連線在y軸上的投影長度。井下導(dǎo)線測量誤差引起K點在x軸上的誤差預(yù)計公式 測角誤差的影響： 2-5式中 m下井下導(dǎo)線測角中誤差； Ry下井下導(dǎo)線各點與K點連線在y軸上的投影長度。假設(shè)導(dǎo)線獨立測量n次，那么n次測量平均值的影響為：Mx下= 2-6量邊誤差的影響：Mxl下= 2-7式中 為井下光電測距的兩邊誤差 為導(dǎo)線各邊與x軸的夾角各項誤差引起K點在x軸上的總中誤差預(yù)計公式MxK= 2-8如果以上觀測都獨立進行兩次

12、的話那么MxK= 2-92測量誤差引起貫穿相遇點K在高程上的誤差預(yù)計公式地面水準測量誤差引起K點在高程上的誤差預(yù)計公式?規(guī)程?規(guī)定，井口水準點的高程測量，應(yīng)按地面四等水準測量的精度要求施測。四等水準支導(dǎo)線往返測的高程平均值的中誤差為5：Mh上=(mm) 2-10式中 L水準線路的單程長度，km 導(dǎo)入高程誤差引起K點在高程上的誤差預(yù)計公式Mh0= 2-11式中h為兩次獨立導(dǎo)入高程的互差。?規(guī)程?規(guī)定h；h為井筒深度。井下水準測誤差引起K點在高程上的誤差預(yù)計公式a. 按單位長度高差中誤差估算：Mh= 2-12式中 mh0單位長度高差中誤差，系按實測資料求得的數(shù)值； R 水準路線的長度，kmb.按下

13、表的精度要求估算：表2- 1井下四等水準誤差表 T-1 Underground levels errors table水準支線往返測量的高差不符值mm閉、附和路線的高程允許閉合差mm井下水準測量的允許閉合差為mm，所以一次單程獨立測量的中誤差為：Mh=(mm) 2-13式中 R水準路線的長度，km 假設(shè)進行n次獨立測量，那么n次測量平均值的中誤差為： Mh = 2-14斜巷中高程測量引起的誤差，按?規(guī)程?規(guī)定的限差推算，一次測量的高程中誤差為： Mh = 50 2-15各項誤差引起K點的高程上的總中誤差預(yù)計公式MhK= 2-163 第一貫穿方案3.1 貫穿測量方法在地面兩個近井點選用GTS-1

14、02N全站儀進行測量，依據(jù)?煤礦測量規(guī)程?、?三角高程測量標準?，確定貫穿容許誤差為：垂直方向,水平方向1平面控制測量方案：地面控制網(wǎng)是地下工程特別是礦井貫穿工程正確性的根底。地面控制測量的根本任務(wù)是根據(jù)地下工程特點和需要，在地面布設(shè)一定形狀的控制網(wǎng)，并精密測定其地面位置。地面控制測量的目的是為了控制全局，限制測量誤差的傳遞和積累，保障測量工作的相對精度8。 施測方法：我們使用的是導(dǎo)線網(wǎng)，把導(dǎo)線布設(shè)成網(wǎng)形或閉合環(huán)形。5復(fù)測導(dǎo)線,施測等級四等,使用儀器為智能型全站儀，作業(yè)限差按照7經(jīng)緯儀導(dǎo)線的限差來進行7。2地下控制測量方案：由于是在井下巷道中測量，所以不能像地面那樣布置成三角或三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)，

15、智能設(shè)立導(dǎo)線或?qū)Ь€網(wǎng)作為井下平面測量控制。所以，井下平面控制測量實際上就是導(dǎo)線測量，我們采用和井上控制測量相同的方法來進行井下平面控制測量。3礦井聯(lián)系測量方案：為了將地面坐標導(dǎo)入井下，我們在主副井之間采用兩井定向，具體做法如下：地面設(shè)立連接點、近井點K, 通過聯(lián)系測量將地面的平面坐標、方位角及高程傳遞到井下永久點上,作為井下控制測量起始數(shù)據(jù)。井口水準基點的高程測量,按四等水準測量的精度要求測設(shè)。作業(yè)限差如表3所示。表3-1水平方向觀測要求及限差表 Tab.3-1 Horizontal observation requirements and Tolerance等級 儀器類型觀測方法 測回數(shù)光學

16、測微兩次重合讀數(shù)之差 半測回歸零差 一測回內(nèi)2C互差同一方向值各測回互差四等 J2 方向 93 8 13 9聯(lián)系測量的具體做法如以下圖所示：圖3-2兩井定向示意圖Fig.3-2 Two wells directional map在兩個立井個懸掛一根垂球線A和B，由地面控制點布設(shè)導(dǎo)線測定兩垂球線A、B的坐標，內(nèi)業(yè)計算時，首先由地面測量結(jié)果求出兩垂球線的坐標，、，并計算出A、B連線的坐標方位角和長度 (3-1) (3-2)因地下定向水平的導(dǎo)線構(gòu)成無定向?qū)Ь€，為解算出地下個點的坐標，假設(shè)A為假定坐標系的原點，A1邊位假定坐標縱軸軸方向，由此可計算出地下各點 在假定坐標系中的坐標，并求出A、B連線在假

17、定坐標系中的坐標方位角及長度，即= (3-3) (3-4) (3-5)式中H豎井深度R地球的平均曲率半徑。應(yīng)小于地面和地下連接測量中誤差的2倍。那么=依此可重要計算出地下各點的坐標，由于測量誤差的影響，地下求出的B點坐標與地面測出的B點坐標存有差值。如果其相對閉合差符合測量所要求的精度時，可進行分配，因地面連接導(dǎo)線精度較高，可將坐標增量閉合差按邊長或坐標增量成比例反號分配給地下導(dǎo)線各坐標增量上。最后計算出地下各點的坐標。風井聯(lián)系測量，我們采用了一井定向的方法。具體方法類似兩井定向方法，不同之處在與一井定向采用一井內(nèi)投入鋼絲。4地面及井下高程控制測量方案：井下高程控制分為級和級控制， 級控制是為

18、了建立井下高程測量的首級控制，其精度較高，根本上能滿足貫穿工程在高程方面的精度要求，級水準測量的精度較低，作為級水準點的加密控制，主要是為了滿足礦井生產(chǎn)的需要。操作方法：利用全站儀進行四等測三角高程進行。施測前必須對所使用的儀器進行檢校，檢校完后將儀器架在測站上，中絲法對向觀測三測回。井下高程測量使用的儀器、工具與地面高程測量根本一樣, 測量等級:五等電磁波測距三角高程。5井下導(dǎo)線高程測量方案：因為b1L25屬于斜巷，所以我們采用三角高程測量，因為L25L1屬于平巷，所以我們采用傳統(tǒng)水準測量。6導(dǎo)入高程方案：為使地面與地下建立統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，應(yīng)通過斜井、平硐或豎井將地面高程傳遞到地下巷道中，該

19、測量工作稱為高程聯(lián)系測量也可稱為導(dǎo)入高程。因為是立井，所以我們才用的是長鋼尺法導(dǎo)入高程。具體方法如下：將經(jīng)過檢定的鋼尺掛上重錘其重力應(yīng)等于鋼尺檢定時的拉力，自由懸掛在井中。分別在地面與井下安置水準儀，首先在A、B點水準尺上讀取讀數(shù)a、b，然后在鋼尺上讀數(shù)m、n注意，為了防止鋼絲上下彈動產(chǎn)生讀數(shù)誤差，地面與地下應(yīng)同時在鋼尺上讀數(shù)，同時測定地面、地下的溫度和。由此可求得B點高程: (3-6) 式中為鋼尺改正數(shù)總和(包括尺長改正、溫度改正、自重伸長改正)。其中鋼尺溫度改正計算時，應(yīng)采用井上下實測溫度的平均值。鋼尺自重伸長改正計算公式為： (3-7) 式中鋼尺長度，=m-n鋼尺懸掛點至重錘端點間長度，

20、即自由懸掛局部的長度；鋼尺的密度，r=/E鋼尺的彈性模量，一般取為kg/當鋼尺懸掛重量與鋼尺檢定時的拉力不相同的話，還應(yīng)參加拉力改正。 貫穿誤差預(yù)計因為我們測量采用的是GTS-102N全站儀進行測量，它的測角中誤差為2，測距精度為2mm+2ppmDm.s.e.（1） 貫穿相遇點K在水平重要方向x上的誤差預(yù)計：地面光電測距導(dǎo)線的測角和測邊誤差引起K在x軸上的誤差預(yù)計：根據(jù)該礦300條導(dǎo)線4個測回的實測資料分析：取測角中誤差=測角誤差的影響：Mx上=6161=因為進行的是兩次獨立測量所以測角誤差的影響Mx平上=測邊誤差的影響 地面量邊誤差：按導(dǎo)線平均邊長500m，按我們使用的GTS-102N全站儀

21、的測距標稱精度取=0.002+2500=3mm具體的導(dǎo)線與X軸之間的角列表如下:為了防止圖紙的混亂，我們沒有在圖上進行標出，我們在下表列出：表3-3 導(dǎo)線與X軸之間的夾角以及余弦值T-3 Conductors and the angle between the X axis and the cosine編號16009141800000-11952601150092619745221622345102514796010710047048111039609186433353355227 由上表可計算出：量邊誤差引起的K點在x方向上的誤差大小為：=因為進行的是兩次獨立測量，所以=定向誤差引起K點在x

22、軸上的誤差預(yù)計：主副井兩井獨立兩次定向平均值的誤差所引起的K點的誤差井下導(dǎo)線測量誤差引起K點在x軸上的誤差角度獨立測量兩次 m下井下導(dǎo)線測角中誤差，我們這里取7測角誤差：= =量邊誤差的影響： 按導(dǎo)線平均邊長200m，根據(jù)儀器的標稱精度ml下=0.002+210-6D=。Mxl下=因為進行的是兩次獨立測量所以算術(shù)平均值的中誤差為： Mxl下= =各項誤差引起K點在x軸上的總中誤差預(yù)計公式MxK=貫穿在水平重要方向x上的預(yù)計誤差取2倍的中誤差m（2） 測量誤差引起貫穿相遇點K在高程上的誤差預(yù)計公式按規(guī)程限差反算四等水準測量每1km的高差中誤差=7mm地面水準測量誤差引起的K點高程誤差。即導(dǎo)入高程

23、引起的K點高程誤差。即井下三角高程測量引起的K點高程誤差m貫穿在高程上的中誤差以上各項高程測量均獨立進行兩次=貫穿在高程上的誤差預(yù)計。即4高程測量的誤差主要來源于三角高程測量誤差和高程導(dǎo)入所造成的，三角高程測量誤差主要靠細心，比方用望遠鏡瞄準時要瞄準中心,水準管的氣泡要居中,在巷道中測量時鏡站的照明要好。而高程導(dǎo)入誤差的主要來源有： 氣流對垂球線和垂球線的作用 滴水對垂球線的影響 鋼尺的彈性作用 垂球線的擺動面和標尺面不平行 垂球線的附生擺動措施為了減小誤差，我們采取了以下措施：1盡量增大兩垂球線間的距離，并選擇合理的垂球線位置。例如使兩垂球線連線方向盡量與氣流方向一致。這樣盡管沿氣流方向的垂球線傾斜可能較大，但是最危險的方向即垂直于兩垂球線連線方向上的傾斜卻不大，因而可以減少投向誤差。2適當加大垂球重量，這樣可以減小晃動3擺動觀測時，垂球線擺動的方向應(yīng)盡量與標尺平行，并適當增大擺幅，但不宜超過100mm根據(jù)相關(guān)規(guī)程，要求貫穿在水平方向上的誤差小于，在高程方向上的誤差小于，所以第一套預(yù)計方案滿足要求，但是精度較差.6 結(jié)論和建議貫穿測