瞄直法在礦山測量中的應用分析

摘 要：在礦山測量工作中，主要采用聯(lián)系三角形法進行一井定向，但這種方法從外業(yè)測量到內(nèi)業(yè)計算都較為復雜，耗費時間較長，參與人員較多，操作要求嚴格，測量和計算容易出錯。在實際工作中，根據(jù)井上井下的具體條件，往往采用瞄直法進行一井定向。結合實踐經(jīng)驗，對用瞄直法進行一井定向時投向誤差等進行了分析，并與傳統(tǒng)的聯(lián)系三角形法進行比較，瞄直法也能滿足規(guī)范要求，適用于實際生產(chǎn)。

關鍵詞：礦山測量 瞄直法 一井定向

中圖分類號：TDl75+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（a）-0059-02

礦山生產(chǎn)的每個階段都離不開礦山測量的應用，在礦山測量工作中，經(jīng)常會遇到通過一個豎井對井上井下進行聯(lián)系測量，即通常所說的一井定向，其主要原理是應用聯(lián)系三角形法進行聯(lián)系測量。在實際操作過程中需要嚴格按規(guī)范要求選擇聯(lián)系三角形的連接點，并選擇有利的聯(lián)系三角形的形狀，選擇不同的計算公式來解算聯(lián)系三角形、并分配三角形的閉合差，而后按導線測量的程序計算定向分段連接點的夾角和定向邊方位。這種測量方法只要聯(lián)系三角形形狀選擇有利、布設連接點合理、投點仔細并嚴格按照規(guī)范測量，一般均能達到預期要求的精度。但這種方法從外業(yè)測量到內(nèi)業(yè)計算都較為復雜，外野消耗測量時間較多而且在測量和計算過程中容易出錯，并且占用井筒的時間較長，影響生產(chǎn)，參加測量的人員較多。聯(lián)系三角形法進行一井定向時其具體表現(xiàn)在連接三角形形狀的選擇、計算公式的選擇等方面。在一定的豎井規(guī)格下，可以用瞄直法來代替聯(lián)系三角形法來進行一井定向，瞄直法一井定向操作簡單，省時省力，在礦山上普遍應用于實際生產(chǎn)中。

1 瞄直法一井定向概述

瞄直法一井定向可以看作是連接三角形延伸的一個特例：即連接點選擇在井筒內(nèi)兩垂線一致的方向上，只測量距離。設兩垂線穩(wěn)定不動，改變連接點的位置使此時連接角為零，依此按導線測量計算定向分段連接點的坐標和定向邊方位。如圖1所示，在選擇連接點時，先粗瞄兩垂線A、B方向，在此方向線上的K點或P點安置全站儀，整平后用望遠鏡精確瞄準A、B兩垂線，按垂直于A、B連線的方向移動儀器，而后再用望遠鏡瞄準兩垂線，直至K點或P點精確地選擇在A、B方向上，然后用儀器的激光對點在地上做好K點或P點的具體位置。采用瞄直法定向最大的優(yōu)點是不用進行聯(lián)系三角形繁瑣的解算，只要垂線穩(wěn)定、連接點選擇的精度高，使K點或P點和直線AB在同一直線上，同樣能達到較好的定向效果。

2 瞄直法一井定向應用范圍

（1）井上儀器架設位置與巷道的石門開切位置及走向一致，是采用瞄直法進行一井定向的先決條件、否則會因井上儀器架設位置與巷道走向不同而無法選擇連接點進行瞄直。連接點一般選擇在距離AB連線5m左右，那樣視線清晰，容易調(diào)節(jié)K點或P點在AB連線上，連接點的角度也高。

（2）在定向作業(yè)中，操作時可較方便地穩(wěn)定垂線和上下聯(lián)系，并可在小范圍內(nèi)移動垂線以適應連接點，使連接點與兩垂線方向一致。AB兩垂線的距離也沒有聯(lián)系三角形那樣要求嚴格，可以根據(jù)井口和井壁的規(guī)格適當?shù)恼{(diào)節(jié)距離，已達到投點要求，減少投向誤差。

（3）僅用于一些礦體規(guī)模較小，巷道長度在300 m左右不能太長，分段高度一般不超過100 m的礦山，才可選擇瞄直法進行定向測量。負責不能保證定向精度。

3 瞄直法一井定向的誤差分析

3.1 瞄直法一井定向的誤差來源

如圖1所示，在進行定向計算時：

αpn=αmk+（β±180°）+（α±180°）

定向總誤差為：mpn=mmk+mβ+mα+ξ

其中：mmk為起始邊中誤差；

mβ、mα為測角中誤差；

ξ為投向誤差。

由推導式可知，瞄直法定向誤差主要是測角誤差和投向的誤差。

3.2 投向誤差的來源及提高投向精度的方法

引起投向誤差的主要原因是在投點過程中井筒內(nèi)氣流、垂球重量不夠引起垂線偏斜、垂線擺動、井筒內(nèi)水滴影響以及鋼絲彈性影響等因素造成的。水滴引起垂線的擺動一般無固定規(guī)律，在測量前要首先檢查井筒內(nèi)管路是否有跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，其次在測量時適當?shù)卣谏w井筒，能減小其對投向誤差的影響。在鋼絲繩拉力允許的條件下可以適當加重垂球來增加垂線的穩(wěn)定性。在進行測量前在井上井下量好兩垂線的距離，看是否相等，如果互差超過1 cm，就存在投向誤差，應該繼續(xù)穩(wěn)定垂球或者檢查鋼絲繩，直到符合要求為止。

對于垂線自然擺動問題可通過將其放入穩(wěn)定液中來減小擺幅不定影響，穩(wěn)定液最好選擇廢棄的機油，那樣穩(wěn)定垂球效果明顯。對于風力影響，要盡量減小風速、提前對工作面進行通風，在保證不影響視線和安全的情況下，在實測時暫時關閉風機，對引起空氣對流的主要通風口在定向時進行適當遮擋。

分段高度不大于100 m時，采取上述措施來減小投向誤差，提高定向誤差，已達到規(guī)范要求來滿足生產(chǎn)。

4 瞄直法在生產(chǎn)中的檢驗

為了更好地說明瞄直法在一井定向的應用效果，在某金礦、鐵礦礦山測量中做了兩次驗證。在定向時，采用了兩種方法進行了一井定向，都取得了良好的定向效果，但瞄直法較連接三角形法有作業(yè)簡單、作業(yè)速度快、費用低、運算量小等特點。

4.1 誤差比較

根據(jù)投向誤差公式ξ=±（e/c）·ρ

其中：e為投點誤差；

c為垂線間距離；

ρ為206265。

同一井中垂球間距離一定，垂球間距離為2 m，在瞄直法中的投點誤差為0.330 mm，在連接三角形法中投點誤差為0.232 mm，則有：

瞄直法中投向誤差為ξ=±（e/c）·ρ

=0.330/2000×206265

=34.03″

連接三角形法中投向誤差為ξ=±（e/c）·ρ

=0.232/2000×206265

=23.93″

規(guī)范規(guī)定一次定向中誤差不超過42″，故兩種方法都滿足規(guī)范要求。

4.2 外業(yè)測量時間的比較（min）（表1）

從作業(yè)時間看，瞄直法較連接三角形法有明顯的優(yōu)勢，作業(yè)用時少、操作簡單、運算量小的特點。

4.3 測量計算結果比較

瞄直法中求得定向邊方位角α=223°22′16″

連接三角形法求得定向邊方位角α=223°23′52″

規(guī)范規(guī)定兩次獨立定向坐標方位角之差不超過2′，作業(yè)中兩次獨立定向坐標方位差為1′36″，滿足規(guī)范要求。

5 結論

根據(jù)上述分析和礦山實際驗證結果可以看出，用瞄直法進行一井定向時，要將投向誤差和連接點的選擇等作為提高定向精度的主要問題加以控制。實際工作中，只要準備充分、操作仔細，一般是能夠達到井上井下定向測量的精度要求，完全可以用于實際生產(chǎn)。

參考文獻

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