三山島金礦井巷工程三面圖同步生成研究

楊承金，孫軍濤，閆冬光

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦， 山東 萊州市 261442)

0 引 言

三山島金礦為確保企業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在保障采場(chǎng)安全的基礎(chǔ)上，通過加強(qiáng)采掘工藝技術(shù)管理，將“點(diǎn)柱式水平上向分層充填采礦法”回采工藝，優(yōu)化為“盤區(qū)進(jìn)路式水平上向分層充填采礦法”，降低了采場(chǎng)回采損失率與貧化率，保障了采場(chǎng)的采出礦能力，彌補(bǔ)了礦量負(fù)變和品位下降的不足。然而該回采工藝的采準(zhǔn)工程量較大，且要求嚴(yán)格按照工程設(shè)計(jì)施工，堅(jiān)決杜絕盤區(qū)采聯(lián)、一步盤區(qū)采場(chǎng)施工過寬或偏離設(shè)計(jì)，從而保證二步采盤區(qū)采場(chǎng)的正?；夭桑捎谩爸Ь喾ā辈杉瘮?shù)據(jù)、對(duì)象坐標(biāo)平面成圖、人工推算數(shù)據(jù)做剖面圖的工作方式，嚴(yán)重增加了測(cè)量技術(shù)人員的內(nèi)業(yè)工作量。為了繪制精度較高的采場(chǎng)工程圖，決定采用尼康2.c全站儀采集數(shù)據(jù)，通過ExceL平臺(tái)編制的程序表，同步生成井巷工程三面圖展點(diǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的電算化，并利用Excel與AutoCAD復(fù)制、粘貼功能實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)展點(diǎn)成圖，避免了人工推算數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性，減輕了人工成圖工作負(fù)擔(dān)，大大提高了測(cè)量技術(shù)人員工作的質(zhì)量與效率。

1 數(shù)據(jù)采集

采用尼康全站儀采集數(shù)據(jù)，首先在控制點(diǎn)下對(duì)中整平儀器，然后建站X坐標(biāo)為0、Y坐標(biāo)為0、高程Z為0，再輸入實(shí)測(cè)儀器高及站標(biāo)高0，最后后視已知控制點(diǎn)，并輸入后視方位角0，進(jìn)行確認(rèn)后即可收?qǐng)D。對(duì)于平行于勘探線方向的采聯(lián)、風(fēng)聯(lián)、溜聯(lián)、風(fēng)井、溜井、盤區(qū)采場(chǎng)等工程，按照順時(shí)針方向由近及遠(yuǎn)、先平面后頂?shù)椎捻樞蚴請(qǐng)D；對(duì)于非平行于勘探線方向的斜坡道、中段巷、分段巷、采場(chǎng)中進(jìn)路等工程，按照勘探線線號(hào)增大方向，先收左幫，然后收右?guī)停偈枕敯?，最后收底板，由于勘探線處斷面圖成圖數(shù)據(jù)是通過編制的程序表自動(dòng)推算的，因此，同一類型的數(shù)據(jù)沿勘探線線號(hào)增大方向是連續(xù)的，禁止折返收點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)采集工程數(shù)據(jù)

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 采集數(shù)據(jù)導(dǎo)入

采用尼康2.c全站儀采集數(shù)據(jù)后，按照東坐標(biāo)、北坐標(biāo)、高程、備注格式導(dǎo)出Excel文件，并打開文件，其中備注為收?qǐng)D時(shí)左幫、右?guī)汀㈨敯?、底板的字母代?hào)，分別為zb、yb、g、d，再打開程序表，然后將測(cè)量數(shù)據(jù)復(fù)制到程序表中，并輸入井下測(cè)站控制點(diǎn)、后視點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，程序表即可完成已知控制點(diǎn)坐標(biāo)反算、假定坐標(biāo)系與平面坐標(biāo)系改算、平面坐標(biāo)系與勘探線坐標(biāo)系改算、勘探線剖面圖基線坐標(biāo)與高程自動(dòng)推算等平剖面圖展點(diǎn)數(shù)據(jù)。

2.2 改算假定坐標(biāo)為實(shí)際平面坐標(biāo)

采集數(shù)據(jù)導(dǎo)入完畢后，通過計(jì)算程序表運(yùn)用Excel中SIGN()符合函數(shù)、ATAN2()反正切函數(shù)、SQRT()平方根函數(shù)、SIN()正弦函數(shù)、COS()余弦函數(shù)、PI()函數(shù)、絕對(duì)地址引用計(jì)算公式，求得后視起始實(shí)際方位角、站點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)假定方位角、站點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)實(shí)際水平距離、站點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)實(shí)際方位角、測(cè)點(diǎn)實(shí)際X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、Z坐標(biāo)。在B6、C6、D6輸入假定站點(diǎn)X坐標(biāo)0、Y坐標(biāo)0、Z高程0，在F6、G6、H6輸入假定站點(diǎn)X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、Z高程，在F8、G8輸入后視點(diǎn)X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)，那么其他數(shù)據(jù)通過計(jì)算公式即可求得。

站點(diǎn)至后視點(diǎn)起始實(shí)際方位角：

假定坐標(biāo)系站點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)方位角：

站點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)實(shí)際方位角：假定坐標(biāo)系站點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)方位角是以假定后視方位角為0測(cè)得數(shù)據(jù)反算求得的，該方位角實(shí)際也就是站點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)方向線與后視方向線的水平夾角，那么該水平夾角加上后視起始方向的實(shí)際方位角，可得到站點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)的實(shí)際方位角，即H11=F11+$H$8。

測(cè)點(diǎn)實(shí)際X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、Z坐標(biāo)可由下式所得：

I11=$F$6+G11*COS(H11*PI()/180)；

J11=$G$6+G11*SIN(H11*PI()/180)；

K11=D11+$H$6

2.3 改算實(shí)際平面坐標(biāo)為勘探線坐標(biāo)

首先確定一個(gè)基點(diǎn)，該基點(diǎn)平面坐標(biāo)與勘探線坐標(biāo)已知，并且對(duì)應(yīng)。在I6、J6輸入基點(diǎn)平面坐標(biāo)X、平面坐標(biāo)Y，在I8、J8輸入基點(diǎn)基線坐標(biāo)、勘探線坐標(biāo)，在L6輸入正北方向線與勘探線方向線的夾角，通過編制的計(jì)算公式，可以推算出基點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)的實(shí)際水平距離、基點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)的實(shí)際方位角、基點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)勘探線坐標(biāo)系方位角、測(cè)點(diǎn)的基線坐標(biāo)、測(cè)點(diǎn)的勘探線坐標(biāo)、測(cè)點(diǎn)的高程。

基點(diǎn)至測(cè)點(diǎn)的實(shí)際水平距離：

測(cè)點(diǎn)勘探線坐標(biāo)系的基線坐標(biāo)、勘探線坐標(biāo)、高程可由下式求得：

O11=$I$8-L11*COS(N11*PI()/180)；

P11=$J$$8+L11*SIN(N11*PI()/180)；

Q11=D11+$H$6。

2.4 非平行于勘探線方向工程，勘探線剖面圖數(shù)據(jù)的推算

非平行于勘探線方向的工程，如斜坡道、中段巷、分段巷等開拓工程，一個(gè)測(cè)站數(shù)據(jù)往往涉及5個(gè)勘探線剖面圖，井下收?qǐng)D時(shí)只能收工程的特征點(diǎn)，然后連線成圖，再通過平面圖量取勘探線處的基線坐標(biāo)、根據(jù)高程推算勘探線處頂?shù)装甯叱?，最后展點(diǎn)做圖，內(nèi)業(yè)工作量大，且不能保證所有推算的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。通過ExceL平臺(tái)提供的函數(shù)，編制下列公式即可完成勘探線處成圖數(shù)據(jù)的推算。

測(cè)點(diǎn)連線與基線水平夾角的推算：

W12=$W$8-P12

其中，$W$8為所求勘探線基線坐標(biāo)的勘探線線號(hào)，P12為測(cè)點(diǎn)的勘探線坐標(biāo)。

剖面勘探線處的基線坐標(biāo)推算：

X12=O12+W12*TAN(V13*PI()/180)

當(dāng)W12為最后一個(gè)正值間距時(shí)，所對(duì)應(yīng)的X12坐標(biāo)才是所求勘探線號(hào)的基線坐標(biāo)。

測(cè)點(diǎn)之間的坡度推算：

剖面勘探線處高程推算：

Z12=Q12+W12*TAN(Y13*PI()/180)

當(dāng)W12為最后一個(gè)正值間距時(shí)，所對(duì)應(yīng)的Z12坐標(biāo)才是所求勘探線號(hào)處的高程。

剖面勘探線成圖數(shù)據(jù)：

通過依次選擇左幫、右?guī)?、頂板、底?類數(shù)據(jù)最后一個(gè)正值間距所對(duì)應(yīng)的剖面勘探線成圖數(shù)據(jù)，復(fù)制，打開對(duì)應(yīng)的勘探線線號(hào)剖面圖，選擇點(diǎn)命令，在命令行點(diǎn)右鍵粘帖，即可連線成圖。

3 微機(jī)成圖

運(yùn)用Excel提供的Fixed函數(shù)、“&”連接字符、“，”聯(lián)合引用字符，將平面圖成圖數(shù)據(jù)X坐標(biāo)、Y坐標(biāo),剖面圖成圖數(shù)據(jù)基線坐標(biāo)、高程,縱投影圖成圖數(shù)據(jù)勘探線坐標(biāo)、高程等數(shù)據(jù)編輯轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的文本數(shù)據(jù)，即:

在R11單元格中輸入

R11=FIXED(J11，3,1)&″,″&FIXED(I11,3,1); 在S11單元格中輸入

S11=FIXED(O11，3,1)&″,″&FIXED(Q11,3,1); 在T11單元格中輸入

T11=FIXED(P11，3,1)&″,″&FIXED(Q11,3,1)。 選擇成圖數(shù)據(jù)單元格，點(diǎn)擊復(fù)制按鈕，打開平面圖、剖面圖或縱投影圖等AutoCAD圖件，點(diǎn)擊多段線按鈕，將鼠標(biāo)移至命令行，單擊鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)擊粘貼命令，此時(shí)測(cè)點(diǎn)便展在AutoCAD圖上。

4 結(jié)束語(yǔ)

該文以井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)收?qǐng)D工作流程為依據(jù)、以同步生成井巷工程平面圖、剖面圖及縱投影圖展點(diǎn)數(shù)據(jù)為目標(biāo)，通過采用Excel編制的計(jì)算程序，完成已知控制點(diǎn)坐標(biāo)反算、假定坐標(biāo)系與平面坐標(biāo)系改算、平面坐標(biāo)系與勘探線坐標(biāo)系改算、勘探線剖面圖基線坐標(biāo)與高程自動(dòng)推算、井巷工程三面圖自動(dòng)展點(diǎn)成圖等項(xiàng)目功能的開發(fā)，該項(xiàng)目功能將有助于提高井巷工程三面圖的成圖精度，確保井巷工程三面圖一一對(duì)應(yīng)，避免縱投影圖、剖面圖人工推算數(shù)據(jù)繪圖誤差，徹底改變井巷工程三面圖繪制的工作方式，從而大大提高工作的質(zhì)量與效率。

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