诠释矿山斜井快速准确的测量放样方法

摘要：在矿山采矿作业的时候，快速准确的测量方法是保证斜井作业安全有效实施的前提。当斜井的坡度超过40°的时候，一些常用的、普通的测量方法是不太适用的，而且在测量过程中还要受到矿山的作业环境的影响，给测量增加了一定的难度。因此必须采用一种能够保证测量的精准性的测量方法，以实现采矿工作的安全、有序的实施。

关键词：斜井；测量；方法；精度；内容

中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：

1前言

在矿山采矿作业中，对于测量方法的选择是非常重要的，科学合理的测量方法可以提高测量的精度和准确性。对于坡度大的斜井，尤其是坡度在40°以上的斜井来说，不适合使用导线测量等常用的测量方法。因此，本文通过会对坡度大于40°的斜井提出一种较为科学合理的测量方法，并建立相应的数学模型，便于研究，通过分析可以知道，该方法可以有效的提高斜井测量的准确性与精度。

2斜井联测的方法

2.1准备工作

于井中设置一根钢丝，注意要保证钢丝处于直线状态，可以对其两头加以一定拉力。然后如图 1 所示，图中的 1、2、3、4 表示钢丝两端所设的四个点，A点与B点分别表示地面所设的近井点与定向点，C点与D点分别表示井下所设的近井点与定向点。采取地面控制测量获取 1）A 点的坐标，表示为XA，YA，2）直线AB的坐标方位角，表示为αAB，采取高程联测取得A点的高程值，表示为HA。

2.2相关外业工作内容

2.2.1 井上联测

在A点上装好经纬仪，采取全圆方向法量取角度γ，Φ，仪器和1点，2点间的竖直角分别为δ1、δ2。测出观测仪中心到 1 点、2 点的斜距分别是SA1、SA2。（具体见图 2）

2.2.2 井下联测

在C点上装好经纬仪，量取角度γ′Φ′，仪器和3点、4点间的竖直角分别为δ3、δ4。测出观测仪中心至3点、4点的斜距分别是SC3、SC4。（具体见图2）

2.2.3 关于钢丝

根据事先在钢丝上对四个点（1、2、3、4）所作出的记号，测出距离S12，S23、S34。（见图 2 所示）

2.3相关内业工作内容

2.3.1 计算钢丝竖直角

计算1点与2点的高差如下：

h12=SA2×sinδ2－SA1×sinδ1（1）

计算3点与4点的高差如下：

h34=SC4×sinδ4－SC3×sinδ3（2）

那么钢丝竖直角计算如下：

δ23=sin－1（h12/S12）或δ23=sin－1（h34/S34） （3）

得出的两个竖直角之差满足限差要求时，取平均值。

分别计算12、23、34的水平距离如下：

D12=S12×cosδ23

D23=S23×cosδ23

D34=S34×cosδ23

2.3.2 水平角 α、β、α′、β′的计算

首先图2里，三角形A12中，用下式算出A1与A2的水平距离分别是：

DA1=SA1×cosδ1

DA2=SA2×cosδ2

那么可以利用正弦定理算出α、β如下：

α=sin－1（DA2/D12sinγ） （4）

β=sin－1（DA1/D12sinγ） （5）

对于水平角α′、β′，可以按照α、β的计算方法与步骤获得。

2.3.3 关于井下高程起点高程值

地面及井中装好经纬仪，在测量角度之前，先测出准确的仪器高，表示为i上和i下，那么井下高程起点（C点）高程值是：

HC=HA+SA2×sinδ2+S23×sinδ23－SC3×sinδ3+i上－i下（6）

2.3.4 关于导线起点坐标、起始边坐标方位角的计算

循着图2中由B到A到2到3到C到D这条路 ，采取导线计算法，得出井下导线起始边坐标方位角如下：

αCD=αAB+Φ－β－β′+Φ′±n×180°（7）

起点坐标如下：

XC=XA+DA2cosαA2+D23cosα23+D3Ccosα3C（8）

YC=YA+DA2sinαA2+D23sinα23+D3Csinα3C（9）

此处，αA2、α23、α3C是直线A2、23、3C的坐标方位角。

3大坡度斜井测量具体实例

一矿山为开拓矿体，在80m中段采用110副斜井与另一斜井相向开挖巷道。110副斜井斜长在140m左右，倾斜角41，两井间的水平贯通距离在1700m左右。所制定的要求是横向贯通误差不大于0.5m，高程贯通误差不大于0.2m。作业过程中，110副斜井中的联系测量采取了文中所述的办法。对设在井中的钢丝施加了 60kg 的拉力，使它处于直线状态，测量图形类似于文中图2。水平角和竖直角的观测采用J2经纬仪观测4个测回；边长测量采用检定的钢尺每边串尺丈量4次，同一边长互差小于2mm，加各项改正数后取平均值作为结果。联系测量的起始数据具体如表1，联系测量数据具体如表2。利用理论上的精度分析方法作出了分析，具体如表3。一次联系测量完成后，改变了钢丝位置进行了第二次联系测量，两次测量数据如表4 所示，表4 能够表明先后联系测量结果差值非常小，和表3 的精度分析相一致，所以，文中所述的的斜井测量方法是可靠的。为了提高斜井定向的精度，对110 副斜井井下起始导线边加测了陀螺方位角，陀螺方位角与钢丝传递的方位角之差为9″，符合相关规定。

表1：110 副斜井联系测量的起算数据

表2 110 副斜井联系测量的观测数据（长度单位：m）

表3 110 副斜井联系测量结果的精度

表4 110 副斜井两次联系测量的结果比较

4 结束语

文中所提出的大坡度斜井测量方法不仅在理论上具有一定的精准性，而且通过实际工程中，对本文测量方法的采用，发现这种方法不但操作相对简便，并且矿山的作业环境对测量工作的影响不大，同时，还能够缩短占用井筒时长。总之，要提高斜井的测量精度，不仅要保证侧脚、量边的精准性，而且，联测图形的选择也十分重要。

参考文献

[1]张成校，顾和和.同忻矿主、副斜井贯通控制测量[J].矿山测量.2011（04）：05~06.

[2]王金海.提高矿井贯通测量精度的探讨[J].中州煤炭.2009（03）：10~11.

[3]赵晓东，李利岗.基于GIS 的矿山三维地质建模方法[J].矿业研究与开发.2009（05）：15~16.

[4]孟耀伟，舒国权，王山东.三维地学建模理论研究与实现[J].地理空间信息.2008（04）：20~21.

[5]康方.RTK 在矿山测量中的应用及发展前景[J].企业技术开发.2011（13）：09~10.