閆軍
摘 要:本文介紹了礦井巷道和鉆孔貫通的一種測量方法。本次貫通測量導線距離較長,測量短邊較多,加上影響精度的測量環境比較差,著重強調了小口徑鉆孔測斜和提高貫通精度的方法。在觀測的過程中除采用大錘球外,還專門制作了擋風板以提高對中精度,復測時采用三架法、四架法進行測量、在底板上布置臨時點以消除風流影響,貫通后精度高于規定要求,為同樣情況下的測量工作提供了參考。
關鍵詞:小口徑鉆孔;高精度貫通;鉆孔測斜;誤差預計
1 概況
山東華泰礦業有限公司三采區是主要接替采區,礦井設計從三采區南部地面施工三個鉆孔,終孔位置在華泰公司-120車場。從井下-120水平掘進一巷道與鉆孔貫通,從而節約掘進費用,縮短建設周期。項目方案確定后,先從三采區上覆地表施工三個鉆孔到達-120米高程,再由井下掘進巷道與鉆孔貫通,由于北風井正常運轉不能施測,須由華泰公司副井進行聯測,原有巷道導線點被破壞,必須進行井上下聯系測量,由此構成了一個特大型貫通測量工程。
2 鉆孔測斜
地面測井使用JHQ-2陀螺測斜儀進行測斜。JHQ-2型陀螺測斜儀采用陀螺定向,儀器兼有“點測”與“連續測量”雙功能,由于“點測”有較大的誤差,因此,本工程自開工以來一直采用“連續測量”這種新方法。
3 貫通測量方案確定及誤差預計
3.1 測量方案確定
3.1.1 導線測量路線的確定
地面控制測量,以紅埠嶺—大石家為起始邊進行聯系測量;然后以臨—北1為公共邊,分別向北風井和華泰公司井下施測導線,消除了起始邊的誤差影響。
3.1.2 測量方法的選擇
貫通測量線路選定后進行了貫通測量預計,經集團公司批準,水平方向誤差±672mm,高程方向誤差±339mm。該貫通測量工程導線全長12.1km,其中地面導線5.0km,井下導線7.1km;水準路線總長11.0km,其中地面7.0km,井下4.0km。為確保貫通測量工程的順利完成,經分析研究,確定測量方案為用拓普康全站儀按5"級導線要求測設建立地面平面控制,在南冶近井點與新風井之間進行四等水準測量;井下用DTM352全站儀測設7"級導線。為加強井下導線方向控制,減小導線測角累積誤差對貫通精度的影響,在新區石門東段加測一條陀螺定向邊,在新風井、-180管子井、-400管子井等斜巷段采用三角高程測量,平巷進行Ⅰ級水準測量。
3.2 誤差預計
3.2.1 誤差參數的確定
①地面控制導線的測角、測邊誤差系數:根據本礦實測資料,測角中誤差3.0″;光電測距儀測距中誤差:m1=±6mm。
②井下測角、測邊誤差系數:根據華泰公司井下獨立的同精度觀測的20個閉合導線和23個復測支導線的角度閉合差,按公式mβ=±,求得井下7″級導線實際測角中誤差m=±5.6″。光電測距儀測距中誤差ml下=±10mm。
貫通測量導線設計圖比例尺為1:2000,取三孔的連線方向作為Y′方向,垂直于Y′且過孔1為X′方向。X′方向為水平重要方向。從設計圖中量取相應的Ryi和cos2αi值。
3.2.2 地面控制導線誤差影響
①測角誤差影響:
將所量各數值代入公式得:
mxβ上=±=±0.108m
即由測角影響導致的最終點位中誤差為±0.108m。
②量邊誤差影響:
mxl上=±=±6×=0.004m
M上=±=±=±0.108m,取2倍中誤差作為預計誤差,即m,小于給定地面孔口平面位置誤差要求。
3.2.3 井下控制導線誤差
①測角誤差影響:
mxβ下=±=±0.327m
②量邊誤差影響:
mxl下=±=±×=±0.033m
[m下][′]=±=±=±0.328m
取2倍中誤差作為預計誤差,即Mh預=±0.656米,小于給定平面位置誤差要求。
3.2.4 貫通相遇點K在X'軸方向上的總誤差
MX′K=±=±0.346m
取2倍中誤差作為貫通預計誤差:
Mx′k預=±0.346×2=±0.692m
3.3 貫通相遇點K在高程上的誤差
①地面水準測量的誤差影響:
水準路線長度7.0km,允許閉合差為10,則獨立一次測量高程中誤差為:Mh上=±10=±0.026m
②井下水準測量的誤差影響:
井下水準路線長4.0km,允許閉合差為50,則獨立一次測量高程中誤差為Mh下=±=±0.035m
③井下三角高程測量的誤差影響:
井下貫通導線經過五條斜巷,其長度分別為810m,620m,1260m,770m和860m,按《規程》規定允許閉合差為50,分別計算得閉合差為:±0.045m、±0.04m、±0.056m、±0.044m和±0.046m。
④貫通相遇點K在高程上的中誤差為:
Mhk=±
=±
=±0.113m
取2倍中誤差作為貫通相遇點K在高程上的預計誤差:
Mh預=±2×0.113=±0.226m
4 測量成果的精度評定
華泰公司井下控制導線長6990m,共66個測站,導線相對精度1/29200,其最終點坐標見下表:
[次數\&測斜終孔坐標\&實測孔底坐標\&Δx\&Δy\&導線相對閉合差\&1\&x\&y\&x\&y\&0.075\&0.217\&\&6712.374\&6950.880\&6712.449\&6951.097\&平均\&\&\&\&\&Δ=0.229\&1/29200\&]
北風井井下導線長度1680m,共16個測站,兩個測回,測距儀測邊。
[次數\&最終方位角° ′ ″\&Δα
″\&Fx\&fy\&f\&導線相對閉合差\&1
2
平均\&251 44 16
251 44 33
251 44 24\&-8
9
\&0.012
0.060
\&0.083
-0.029
\&0.084
0.067
\&1/20030
1/25200
\&]
北風井井下導線測角中誤差為:
mρ=±=±3.2″
北風井井下導線終點位置誤差為:
M下=±=±0.077m
經精度評定,測量成果滿足工程需要。
5 結論
①貫通測量導線盡可能減少短邊,把邊長控制在120~200m之內。對于短邊,通過增加測回數來提高精度,避免導線中出現弱邊。
②注意提高對中精度。對于風流較大段,除采用大錘球外,還專門制作了擋風板以提高對中精度,復測時采用三架法、四架法、在底板上布置臨時點的方法消除風流影響。
③三角高程測量采用轉點法傳遞高程,減少量取視高、儀器高的誤差影響。
④在整個貫通測量工作中,始終由專人負責分析處理導線成果,及時評定測量精度,對測量結果不符合要求的測站立即進行補測,杜絕粗差的出現,提高測量成果的精度。
⑤貫通后,經實測中線偏差145mm,高程偏差21mm,導線相對精度為1/47054。華泰公司擴大區鉆孔與-120巷道的高精度貫通,為擴大區的提前投產提供了保證,節約了大量資金;為華泰公司實現采場從老區到新區的轉換打下了堅實的基礎,提供了先決條件。