邵寧釩

(大冶有色銅山口銅礦，湖北 大冶 435112)

0 引言

豎井聯(lián)系測量是礦山地面測量與井下測量聯(lián)系起來,即為了使井上下能采用統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)所進(jìn)行的工作。聯(lián)系測量包括平面聯(lián)系測量和高程聯(lián)系測量。平面聯(lián)系測量稱為礦井定向。礦井定向,就是要把地面的平面坐標(biāo)及方位角傳遞到井下巷道中的經(jīng)緯儀導(dǎo)線起始邊上,使井上下使用同一坐標(biāo)系。

1 一井定向及兩井定向定義及技術(shù)要素

進(jìn)行礦山井巷建設(shè)工程,進(jìn)行礦井建設(shè)必須進(jìn)行礦山聯(lián)系測量工作,把井上下坐標(biāo)統(tǒng)一起來,繪制井上、井下對照圖。通過井上、井下對照圖,一方面指導(dǎo)井下工程施工;另一方面了解地面建筑與地下巷道工程的關(guān)系。將地面上的方位角和平面坐標(biāo)向井下巷道中全站儀導(dǎo)線起始邊線上實(shí)施傳遞。使豎井的上下都在統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi),一般來說,導(dǎo)向可以分為兩井定向和一井定向2種形式。

定向的方法有很多種,我們可以根據(jù)不同的礦井情況來選擇不同的定向方法。如果是立井,則平面聯(lián)系測量可根據(jù)具體情況采用幾何定向方法(一井定向或兩井定向)或物理定向(陀螺經(jīng)緯儀定向),導(dǎo)入高程可采用鋼尺或測距儀直接測長。如果是立井和斜井(平硐)聯(lián)合開拓,可通過立井進(jìn)行一井或兩井定向,同時(shí)由斜井(平硐)敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線到井下起算邊;如果是斜井或平硐,則可由地面沿斜井或平硐進(jìn)行經(jīng)緯儀導(dǎo)線,水準(zhǔn)測量或三角高程來完成聯(lián)系測量的任務(wù)。

一井定向是指:一井定向是借助與一個(gè)豎井實(shí)施的幾何定向,將2根鋼絲繩懸掛在豎井的的井壁位置,將一端將定向?qū)Ｓ写骨蛳瞪?而另外的一端在地面上予以固定,這樣就可以在定向水平進(jìn)行自由地懸掛,然后根據(jù)地面坐標(biāo)系的兩個(gè)垂直的方位角球附件和平面坐標(biāo)。同時(shí),還應(yīng)該聯(lián)系井下永久點(diǎn)和吊墜,通過這些措施,可以地面坐標(biāo)和方向的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到地下,從而達(dá)到定位的目的。一井定向采用三角形連接法,外業(yè)工作包括定向投點(diǎn)和井上、井下連接測量,定向投點(diǎn)就是在井筒中掛兩根鋼絲垂線,地面連接測量是在近井點(diǎn)上測設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線至連接點(diǎn)上,再在連接點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀,后視近井點(diǎn),與兩垂線連測,求出兩垂線的坐標(biāo)及其連線的坐標(biāo)方位角。井下連接測量是在井下連接點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀,與兩垂線連測,一直測導(dǎo)線至定向基點(diǎn)上,求出定向基點(diǎn)的坐標(biāo)以及方位角,從而完成定向任務(wù)。一井定向,受井筒條件限制,井筒最大直徑也就4m多,考慮鋼絲繩與井筒壁的關(guān)系,掛鋼絲繩離井壁留有一定距離,兩鋼絲繩間距最大3m。

兩井定向,就是在兩個(gè)井筒中各掛一個(gè)垂球,然后在地面和井下把兩個(gè)垂球線間用導(dǎo)線聯(lián)測起來,從而把地面坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)及方向傳遞到井下。使井下、井上具有統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)。兩井定向時(shí),定向投點(diǎn)是在兩個(gè)立井中各掛一根垂線,地面連接測量的任務(wù)是測定兩垂線的坐標(biāo),通常采用經(jīng)緯儀導(dǎo)線,井下連接測量是在巷道中兩垂線間測設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線,通過內(nèi)業(yè)計(jì)算,求得起算點(diǎn)的坐標(biāo)和起算邊的坐標(biāo)方位角,從而完成定向任務(wù)。兩井定向是把兩個(gè)垂球分別掛在兩個(gè)井筒內(nèi),因此,兩個(gè)垂球間的距離很大。據(jù)目前我國礦山情況來說,能進(jìn)行兩井定向的兩個(gè)井筒之間的最短距離約30m左右,這比一井定向來說兩垂球間的距離大大增加,因而大大減少了投點(diǎn)誤差。

一般來說,投點(diǎn)誤差絕對不是兩井定向的主要問題。相對來說,這屬于兩個(gè)定向井所反映的最大優(yōu)勢,這就使得如果豎井具備實(shí)施兩井定向的條件,必須實(shí)施兩井定向,通過兩井定向的實(shí)現(xiàn),可以改善最大的豎井聯(lián)系測量的準(zhǔn)確度。

2 一井定向與兩井定向區(qū)別聯(lián)系

所采取的方法上來看,兩井定向和一井定向兩者之間在投點(diǎn)方面存在著一定程度的差別。兩井定向只需要在井筒位置懸掛1根鋼絲繩,在井筒的管子內(nèi)懸掛鋼絲繩。而這只需要在連接垂球和策略的角或者邊的過程當(dāng)中停止生產(chǎn)。

在一井定向上2根鋼絲繩懸掛在一個(gè)井筒內(nèi)部,實(shí)施測量的過程當(dāng)中,其弊端是對于井筒當(dāng)中的所有生產(chǎn)活動(dòng)必須全部停止。從這可以看出,一井定向策略占用井筒的時(shí)間比兩井定向所耗費(fèi)的時(shí)間更長,由于兩井定向使用單重錘穩(wěn)定投點(diǎn),這樣相對一井定向來說做到對時(shí)間的最大限度節(jié)約。

1)一井定向雖然精度較低、占用井筒時(shí)間較長

在現(xiàn)實(shí)礦山工作中,新開礦山不可能一下子建兩個(gè)豎井,就是建兩個(gè)豎井,豎井貫通也需要測量工作的指導(dǎo),必須進(jìn)行豎井聯(lián)系測量。只能進(jìn)行一井定向測量,通過一井定向測量工作,地面坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到井下,才能進(jìn)行豎井施工指導(dǎo),井巷巷道才能貫通。由于一井定向有著比較低的精度,并且占據(jù)著比較長時(shí)間的井筒時(shí)間。從現(xiàn)實(shí)情況來看,一下子建立起2個(gè)豎井的比較少,即便是做到對2個(gè)豎井建立,可是要貫通豎井則必須借助于測量工作的指導(dǎo)作用,則必須實(shí)施豎井聯(lián)系測量。只有做到豎井施工指導(dǎo),才能做到貫通在井內(nèi)當(dāng)中；只有做到一井定向測量的實(shí)施,憑借一井定向策略工作,才能做到將地面坐標(biāo)系統(tǒng)向井下進(jìn)行傳遞。

2)一井定向和兩井定向有著相同的井下連接測量方法

兩井定向是借助于無定向支導(dǎo)線從一個(gè)已知點(diǎn)推導(dǎo)到另一個(gè)豎井當(dāng)中的已知點(diǎn),憑借兩個(gè)已知點(diǎn)推算出兩坐標(biāo)點(diǎn)方位角,按照計(jì)算方位角和推算方位角之間的差額,以便對無定向?qū)Ь€方位角的校正,再對井內(nèi)的各個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行改正。而一井定向往往都是使用三角形連接法,也就是對于三角形的連接角、一個(gè)內(nèi)角以及三條邊進(jìn)行測量,隨后借助于余弦定理求出整個(gè)三角形的剩余2個(gè)內(nèi)角,三個(gè)內(nèi)角和相加來對三角形閉合差的計(jì)算,從而對井下聯(lián)系測量精度做好檢驗(yàn),通過計(jì)算誤差范圍之內(nèi)的平差,做到對于各個(gè)角度的求出。憑借導(dǎo)線計(jì)算方法對支導(dǎo)線測量結(jié)果的推導(dǎo)。

3)兩井定向精度較一井定向精度高、占用井筒時(shí)間較短

進(jìn)行兩井定向必須在兩井井筒相通的情況下進(jìn)行兩井定向測量。許多礦山只建一個(gè)豎井,兩井定向測量適用范圍較少。只有大型礦山在建井時(shí)巷道測量開始使用一井定向測量,當(dāng)兩個(gè)巷道貫通后,再進(jìn)行兩井定向,提高井巷工程測量精度,為大礦山施工測量提供更高的測繪精度。

3 一井定向與兩井定向并用的效益

1)采用兩井定向與一井定向并用,可以互相檢核,測量精度一次求得,能一次性成功,避免以后的多次測量,極大的提高了工作效率。

2)定向時(shí),不僅需要停風(fēng),穩(wěn)定鋼絲也需要2h～3h,同時(shí)井上、井下至少要10個(gè)人配合,采用兩井定向與一井定向并用,只需一次,這樣節(jié)約了大量的人力,物力和財(cái)力,同時(shí)也減少了對井下工作的影響。

3)采用一井定向與兩井定向并用,既吸收了一井定向所具有的方法簡便、直接的優(yōu)點(diǎn),也吸收了兩井定向精度高的優(yōu)點(diǎn)。

4)井上、下的聯(lián)系測量,是井下控制點(diǎn)的開始,是井下導(dǎo)線基礎(chǔ),所以聯(lián)系測量的好壞直接影響今后的測量精度,成功的定向?yàn)榻窈鬁y量工作提供了重要的保障,具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)語

總之,無論是采用一井定向或兩井定向,由于其本身?xiàng)l件的制約,測量精度不會(huì)太高,隨著科技的發(fā)展,人們常常采用激光投點(diǎn),用陀螺經(jīng)緯儀定向來提高井下控制點(diǎn)以及起算邊這方位角的精度。沒有條件的礦井,最終必須通過斜井敷設(shè)導(dǎo)線至井下起算邊。

[1]溫建生.一井與兩井定向并用測量的探討[J].山西建筑,2001.

[2]唐軍,等.淺談礦山聯(lián)系測量中的一井定向、二井定向測量的異同點(diǎn)[J].西部探礦工程,2010.

[3]何光.一井定向及二井定向優(yōu)缺點(diǎn)及精度問題[J].技術(shù)與市場,2013.