李付崗 蔚科
摘 要本文平臺(tái)開(kāi)發(fā)了一款基于的一井內(nèi)巷道貫通誤差預(yù)計(jì)軟件。該軟件能夠?qū)σ痪畠?nèi)巷道貫通測(cè)量的重要方向及高程方向進(jìn)行誤差預(yù)計(jì),具備導(dǎo)線網(wǎng)平差的功能。實(shí)例驗(yàn)證了程序的正確性和可靠性。
關(guān)鍵詞礦山測(cè)量;貫通測(cè)量;誤差預(yù)計(jì);導(dǎo)線網(wǎng)平差
在礦山建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中,巷道貫通測(cè)量是其尤為重要的一項(xiàng)工作,貫通誤差預(yù)計(jì)從概率的角度為貫通測(cè)量的測(cè)量方案與方法的選擇提供重要的依據(jù),確保了測(cè)量的可靠性與精度。傳統(tǒng)的巷道貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)都是通過(guò)人為的計(jì)算得到貫通點(diǎn)的預(yù)計(jì)誤差,這樣既不能保證礦井建設(shè)所需的高效性,也容易出錯(cuò)。本文基于MATLAB平臺(tái)開(kāi)發(fā)了一井內(nèi)巷道貫通誤差預(yù)計(jì)軟件,快速準(zhǔn)確地得到誤差預(yù)計(jì)結(jié)果。
1 誤差預(yù)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)
井下貫通測(cè)量時(shí),有時(shí)待貫通巷道的兩端均在同一井巷中,即可以沿著同一井已經(jīng)掘進(jìn)好的巷道布設(shè)導(dǎo)線,比如采區(qū)巷道貫通時(shí)的測(cè)量,這種貫通方法為一井內(nèi)巷道貫通測(cè)量。
1.1 水平重要方向上的誤差預(yù)計(jì)
1.1.1 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建
1)邊長(zhǎng)的測(cè)量對(duì)于貫通相遇點(diǎn)K的影響:
(1)采用鋼尺量邊的誤差估算公式:
(2)采用的公式:
1.1.2 程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
1)數(shù)據(jù)的獲取
利用CAD的“數(shù)據(jù)提取”功能,可以提取出 (*.txt)文本與(*.xls)文件等文件,采用CAD與Excel結(jié)合使用來(lái)獲取數(shù)據(jù)。具體過(guò)程如下:
數(shù)據(jù)獲取操作步驟:
(1)在CAD圖形處理功能進(jìn)行導(dǎo)線網(wǎng)設(shè)計(jì),并導(dǎo)出導(dǎo)線網(wǎng)數(shù)據(jù);
(2)MATLAB編程實(shí)現(xiàn)(*.xls)文件的讀取。
2)導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)號(hào)的編碼規(guī)則
在進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)時(shí)需對(duì)斜巷中的點(diǎn)與平巷中的點(diǎn)區(qū)分開(kāi)來(lái);在重要的巷道貫通需加測(cè)陀螺定向邊,且需要區(qū)分定向點(diǎn)與非定向點(diǎn)。
點(diǎn)號(hào)編碼規(guī)則:
(1)采用四位正整數(shù),用符號(hào)dhff表示;
(2)其中d表示定向點(diǎn)與非定向點(diǎn),取值為1(表示為定向點(diǎn))和2(非定向點(diǎn));
(3)h表示平巷中的點(diǎn)與斜巷中的點(diǎn),取值為0(表示為平巷中的點(diǎn))和1(斜巷中的點(diǎn));
(4)ff用來(lái)區(qū)分每個(gè)點(diǎn),取值為1-99;
(5)待貫通點(diǎn)在斜巷中表示為2100,平巷中為2000。
進(jìn)行編號(hào)時(shí),從待貫通點(diǎn)K點(diǎn)開(kāi)始沿著巷道進(jìn)行遍歷,最后連到K點(diǎn)。
3)Excel 文件讀取
為了使點(diǎn)號(hào)編碼的順序與導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)的順序一一對(duì)應(yīng),本文采用導(dǎo)線網(wǎng)圖中點(diǎn)號(hào)的坐標(biāo)和與之對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)距離最短的條件設(shè)計(jì)算法將點(diǎn)與點(diǎn)號(hào)的順序?qū)?yīng)起來(lái)。
4)一道貫通算法設(shè)計(jì)
測(cè)角誤差與陀螺定向誤差引起貫通點(diǎn)誤差的算法設(shè)計(jì):
(1)將程序分為加測(cè)陀螺定向邊的誤差預(yù)計(jì)與未加測(cè)陀螺定向邊的誤差預(yù)計(jì)兩個(gè)部分;
(2)未加測(cè)陀螺邊時(shí),可以將其視為一條支導(dǎo)線,利用支導(dǎo)線誤差預(yù)計(jì)公式進(jìn)行程序編制;
(3)導(dǎo)線加測(cè)定向邊后的情況討論
①當(dāng)導(dǎo)線起始段為支導(dǎo)線時(shí):利用支導(dǎo)線誤差預(yù)計(jì)公式進(jìn)行程序編制,同時(shí)記錄支導(dǎo)線起始點(diǎn)(K點(diǎn))的y坐標(biāo);
②當(dāng)導(dǎo)線兩端均有陀螺定向邊時(shí):利用方向附合導(dǎo)線計(jì)算公式進(jìn)行程序編制,同時(shí)計(jì)算并記錄此段方向附合導(dǎo)線上導(dǎo)線點(diǎn)重心的y坐標(biāo);
③當(dāng)導(dǎo)線末端為支導(dǎo)線時(shí):利用支導(dǎo)線誤差預(yù)計(jì)公式進(jìn)行程序編制,同時(shí)記錄支導(dǎo)線末端點(diǎn)(K點(diǎn))的y坐標(biāo);
(4)記錄下各點(diǎn)的y坐標(biāo)值后,利用陀螺定向誤差引起貫通點(diǎn)點(diǎn)位誤差的預(yù)計(jì)公式進(jìn)行陀螺定向誤差預(yù)計(jì)的程序設(shè)計(jì)。
1.2 豎直重要方向上的誤差預(yù)計(jì)
1.2.1 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建
1)平巷誤差估算
井下水準(zhǔn)測(cè)量誤差的估算方式主要有兩種:
(1)方法一:
(2)按照理論公式計(jì)算:
2)斜巷中三角高程測(cè)量誤差的估算公式
1.2.2 程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
(1)遍歷點(diǎn)號(hào),如果為平巷中的點(diǎn)(點(diǎn)號(hào)的百分位為0)則采取井下水準(zhǔn)測(cè)量誤差估算公式進(jìn)行編程;
(2)如果為斜巷中的點(diǎn)(點(diǎn)號(hào)百分位為1)則采用三角高程測(cè)量誤差估算公式進(jìn)行編程。
2 實(shí)例分析
圖1為某礦一井內(nèi)巷道貫通設(shè)計(jì)局部圖,圖中K點(diǎn)為預(yù)計(jì)貫通點(diǎn),x為巷道預(yù)計(jì)貫通的重要方向,其坐標(biāo)方位角為326°01′43.5″;共有導(dǎo)線點(diǎn)89個(gè),預(yù)計(jì)貫通的導(dǎo)線全長(zhǎng)為7322.5m,為大型巷道的貫通實(shí)例;3條加測(cè)陀螺定向邊分別為1106-1107、1037-1038及1175-1176,陀螺定向中誤差均為15″;采用10″級(jí)采區(qū)控制導(dǎo)線進(jìn)行施測(cè),量邊采用鋼尺量邊,參數(shù)取=0.0005、=0.001;誤差預(yù)計(jì)所用數(shù)據(jù)通過(guò)CAD“數(shù)據(jù)提取”工具箱獲得,提取出的Excel文件格式。
提取到數(shù)據(jù)后進(jìn)行誤差預(yù)計(jì):
(1)打開(kāi)軟件得到主界面,導(dǎo)入Excel數(shù)據(jù)文件;
(2)參數(shù)設(shè)置,如圖3所示;
(3)雙擊“開(kāi)始預(yù)計(jì)”得到預(yù)計(jì)成果見(jiàn)表1。
3 結(jié)論
本文詳細(xì)闡述了一井內(nèi)巷道貫通誤差預(yù)計(jì)的原理并進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。通過(guò)具體的實(shí)例運(yùn)算,驗(yàn)證了軟件的可靠性。主要結(jié)論如下:
(1)一井內(nèi)巷道貫通時(shí),井下測(cè)角誤差是引起貫通點(diǎn)在x向點(diǎn)位誤差的主要因素。
(2)巷道貫通時(shí),井下三角高程測(cè)量誤差是引起貫通點(diǎn)高程方向誤差的主要影響因素。
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