同精度直接觀測(cè)平差在井巷測(cè)量工程中的運(yùn)用

丁勝軍（紹興銅都礦業(yè)有限公司，浙江　紹興　312050）

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同精度直接觀測(cè)平差在井巷測(cè)量工程中的運(yùn)用

丁勝軍（紹興銅都礦業(yè)有限公司，浙江紹興312050）

在井巷測(cè)量工程中，首先應(yīng)當(dāng)明確井巷測(cè)量的影響因素，然后再通過(guò)增加觀測(cè)次數(shù)和觀測(cè)值精度來(lái)提高測(cè)量結(jié)果的精度。據(jù)此，本文在充分分析井巷測(cè)量影響因素的基礎(chǔ)上，淺析同精度直接觀測(cè)平差在井巷測(cè)量工程中的應(yīng)用，以期通過(guò)對(duì)觀測(cè)值精度的控制來(lái)提高觀測(cè)結(jié)果的精度。

井巷測(cè)量工程；影響因素；最或是值

引言

井巷工程是指為了采礦等而在地下挖掘的硐室、巷道和井筒等工程，其中煤礦井巷工程包括礦井生產(chǎn)準(zhǔn)備工程、延伸工程、輔助工程及礦山建設(shè)工程等。井巷工程掘進(jìn)的作業(yè)環(huán)境通常在地下，因此若要保證工程施工與設(shè)計(jì)要求相符，則需開(kāi)展井巷測(cè)量。井巷測(cè)量結(jié)果的精度直接關(guān)乎到工程的施工安全和施工質(zhì)量，外加其往往受到多種因素的影響，因此在井巷測(cè)量工程中，首先應(yīng)當(dāng)明確可能影響測(cè)量精度的因素，然后再采取有效的測(cè)量方式來(lái)推進(jìn)測(cè)量工作。通常而言，除了增加測(cè)量次數(shù)以外，提高測(cè)量觀測(cè)值的精度亦可提高測(cè)量結(jié)果的精度。據(jù)此，筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，首先淺析井巷測(cè)量的影響因素，然后再以此為基礎(chǔ)，討論同精度直接觀測(cè)平差在井巷測(cè)量工程中的應(yīng)用，以供參考。

1　井巷測(cè)量的影響因素

井巷測(cè)量的環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，其中溫度、煙塵、濕氣、照明及井下作業(yè)人員均會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果的精度，而測(cè)量誤差的存在將會(huì)對(duì)井巷工程的掘進(jìn)作業(yè)產(chǎn)生不利影響。因此，重視對(duì)井巷測(cè)量影響因素的研究具有重要作用。

（1）溫度的影響。地面溫度源自太陽(yáng)照射，主要受季節(jié)變換的影響，而與地面相比，井下溫度的主要影響因素為地核熱度。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，井巷掘進(jìn)深度每向下增加100m，則溫度升高3℃。冬季地面的溫度通常降低，井下的溫度較高，因此當(dāng)測(cè)量?jī)x器從地面移入井下時(shí)，儀器表面往往會(huì)形成水霧，同時(shí)測(cè)量人員的呼氣也會(huì)使儀器的表面形成水霧，因此會(huì)對(duì)儀器測(cè)量的讀數(shù)產(chǎn)生不利影響。

（2）煙塵的影響。煙塵是一種懸浮在空氣環(huán)境中的粉塵，其一方面會(huì)對(duì)人體的身心健康產(chǎn)生不良影響，另一方面也會(huì)影響到測(cè)量人員在井巷的視線，進(jìn)而阻礙井巷測(cè)量工作的順利推進(jìn)。

（3）濕氣的影響。對(duì)于地下水資源相對(duì)較為豐富的地區(qū)而言，在水氣的影響下，井下的濕度通常比地面更高，尤其是在降水量偏多的時(shí)節(jié)，井下的濕度會(huì)有明顯提高，進(jìn)而直接影響到井巷測(cè)量的數(shù)值。

（4）照明的影響。井下毫無(wú)陽(yáng)光照射，因此照明會(huì)對(duì)測(cè)量工作的開(kāi)展產(chǎn)生直接影響，而在濕氣大且通風(fēng)條件差的環(huán)境下，井下照明設(shè)備的照明效果通常較差，進(jìn)而使測(cè)量錯(cuò)誤率明顯增加。

（5）人的影響。部分井下測(cè)量工作通常會(huì)影響到井下作業(yè)人員的工作進(jìn)度，因此在作業(yè)人員的催促下，部分井下測(cè)量工作不能按照正常的測(cè)量步驟進(jìn)行，由此產(chǎn)生認(rèn)為誤差。

綜上，井巷測(cè)量工程的作業(yè)環(huán)境相當(dāng)惡劣，稍有不慎，便可能影響到井下測(cè)量結(jié)果，進(jìn)而影響到井巷工程的施工質(zhì)量和施工安全，因此在井巷測(cè)量工程中，應(yīng)當(dāng)在充分論證上述影響因素的基礎(chǔ)上，采取適宜的測(cè)量方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量精度的有效控制。

2　同精度直接觀測(cè)平差在井巷測(cè)量中的應(yīng)用

在礦井實(shí)際測(cè)量中，通常需對(duì)巷道的全部未知量開(kāi)展多余觀測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道未知量測(cè)量精度的有效控制。為了滿足多余觀測(cè)的條件，則需調(diào)整觀測(cè)結(jié)果，即為平差。通過(guò)平差解得未知量相應(yīng)的最或是值，然后再對(duì)數(shù)值的精度進(jìn)行評(píng)定，而任一未知量的平差即為直接觀測(cè)平差。目前，在井巷測(cè)量工程中，同精度直接觀測(cè)平差的應(yīng)用十分廣泛。本文筆者主要從以下幾個(gè)方面淺析同精度直接觀測(cè)平差在井巷測(cè)量工程中的應(yīng)用：

2.1最或是值

假設(shè)對(duì)未知量a進(jìn)行同精度觀測(cè)的次數(shù)為n次，相應(yīng)的觀測(cè)值及改正數(shù)分別為L(zhǎng)1、L2、…、Ln，V1、V2、…、Vn（式1），未知量a的最或是值為X，那么可得V1=X-L1，V2=X-L2，…，Vn=XLn。按照最小二乘原理的要求，［VV］=（X-L1）2+（X-L2）2+…+（XLn）2=最小。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，若要滿足最小二乘原理的要求，則假設(shè)上述函數(shù)式的一階導(dǎo)數(shù)為0，即nX-［L］=0，因此X=［L］/n。

2.2觀測(cè)值中誤差

2.3算術(shù)平均值中誤差

2.4案例應(yīng)用

新集二礦是新集礦區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)的第二對(duì)礦井，其處在鳳臺(tái)縣城西12km處。礦井核定的年生產(chǎn)能力為310萬(wàn)t。為了保證井下安全生產(chǎn)，企業(yè)非常重視井巷測(cè)量工作的開(kāi)展，即在550軌道大巷中應(yīng)用Nikon防爆型全站儀，并對(duì)同一水平角進(jìn)行6次同精度觀測(cè)，具體觀測(cè)值包括測(cè)角的最或是值、觀測(cè)值中誤差，具體計(jì)算結(jié)果如下：觀測(cè)值L=75°32′13″的整數(shù)V= 2.5″；75°32′18″的正數(shù)V=-2.5″；75°32′15″的正數(shù)V=0.5″；75° 32′17″的正數(shù)V=-1.5″；75°32′16″的正數(shù)V=-0.5″；75°32′14″的正數(shù)V=1.5″，其中秒數(shù)的總和為93″，而正數(shù)V的總和為0。此外，測(cè)角的算術(shù)平均值X=75°32′15.5″；觀測(cè)值中誤差M=± 1.9″；算術(shù)平均值中誤差Mx=±0.8″。

在本案例中，算術(shù)平均值的實(shí)際精度超過(guò)其他觀測(cè)值所獲得的精度。據(jù)此可知，通過(guò)增加觀測(cè)的次數(shù)可以提高測(cè)量結(jié)果的精度。然而，在觀測(cè)次數(shù)增至10次以上時(shí)，觀測(cè)精度的增幅便不再明顯。因此，關(guān)于測(cè)量結(jié)果的精度，切勿僅通過(guò)觀測(cè)次數(shù)的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)，還應(yīng)提升觀測(cè)值的精度，具體做法包括以下幾個(gè)方面：

（1）選用高精度的測(cè)量?jī)x器，比如案例所用的Nikon防爆型全站儀；

（2）合理選用測(cè)量方法，在井巷測(cè)量工程中，較為常用的測(cè)量方法包括單井定向法、雙邊交會(huì)法、支距法和特殊角計(jì)算法等，具體應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際而定，以滿足工程測(cè)量的要求；

（3）全面考慮影響測(cè)量工作的因素，比如溫度、煙塵、濕氣及照明等，以改善井巷測(cè)量工程的作業(yè)環(huán)境。

3　結(jié)語(yǔ)

井巷測(cè)量工作作為井下作業(yè)的重要步驟，常用來(lái)指導(dǎo)和監(jiān)測(cè)巷道挖掘工作的開(kāi)展，因此重視對(duì)測(cè)量結(jié)果精度的控制非常重要。研究表明，應(yīng)從兩個(gè)方面來(lái)控制巷道測(cè)量結(jié)果的精度：增加測(cè)量次數(shù)；提高觀測(cè)值的精度，其中關(guān)于觀測(cè)值精度的提高，通常通過(guò)合理選用測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法和改善測(cè)量環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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