一井定向與兩井定向的相關(guān)問題探討

邢碧儒

眾信成勘測設(shè)計(北京)有限公司

一井定向與兩井定向的相關(guān)問題探討

邢碧儒

眾信成勘測設(shè)計(北京)有限公司

在礦井建設(shè)過程中，必須采取一種措施將地面坐標(biāo)系統(tǒng)精確傳遞到井下，使井上井下采用統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，滿足今后生產(chǎn)、技術(shù)需要。礦井定向，就是要把地面的平面坐標(biāo)及方位角傳遞到井下巷道中的經(jīng)緯儀導(dǎo)線起始邊上，使井上下使用同一坐標(biāo)系。

一井定向；兩井定向；區(qū)別；技術(shù)；作用

前言

隨著礦井勘探開發(fā)領(lǐng)域的不斷延伸擴大，從淺層到深層，鉆井難度越來越大，對井控技術(shù)和鉆井人員的要求越來越高。人們已充分認(rèn)識到：在科學(xué)鉆井技術(shù)得到廣泛應(yīng)用和鉆井總體技術(shù)水平日益提高的今天，為了對付復(fù)雜地層，安全優(yōu)質(zhì)地實施快速鉆井，必須把井控技術(shù)作為研究和發(fā)展的重要內(nèi)容。只有對油氣井的控制技術(shù)發(fā)展了。

一、一井定向與兩井定向區(qū)別聯(lián)系

所采取的方法上來看，兩井定向和一井定向兩者之間在投點方面存在著一定程度的差別。兩井定向只需要在井筒位置懸掛1根鋼絲繩，在井筒的管子內(nèi)懸掛鋼絲繩。而這只需要在連接垂球和策略的角或者邊的過程當(dāng)中停止生產(chǎn)。

1、一井定向雖然精度較低、占用井筒時間較長。在現(xiàn)實礦山工作中，新開礦山不可能一下子建兩個豎井，就是建兩個豎井，豎井貫通也需要測量工作的指導(dǎo)，必須進(jìn)行豎井聯(lián)系測量。只能進(jìn)行一井定向測量，通過一井定向測量工作，地面坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到井下，才能進(jìn)行豎井施工指導(dǎo)，井巷巷道才能貫通。由于一井定向有著比較低的精度，并且占據(jù)著比較長時間的井筒時間。

2、一井定向和兩井定向有著相同的井下連接測量方法。兩井定向是借助于無定向支導(dǎo)線從一個已知點推導(dǎo)到另一個豎井當(dāng)中的已知點，憑借兩個已知點推算出兩坐標(biāo)點方位角，按照計算方位角和推算方位角之間的差額，以便對無定向?qū)Ь€方位角的校正，再對井內(nèi)的各個導(dǎo)線點坐標(biāo)進(jìn)行改正。而一井定向往往都是使用三角形連接法，也就是對于三角形的連接角、一個內(nèi)角以及三條邊進(jìn)行測量，隨后借助于余弦定理求出整個三角形的剩余2個內(nèi)角，三個內(nèi)角和相加來對三角形閉合差的計算，從而對井下聯(lián)系測量精度做好檢驗，通過計算誤差范圍之內(nèi)的平差，做到對于各個角度的求出。憑借導(dǎo)線計算方法對支導(dǎo)線測量結(jié)果的推導(dǎo)。

3、兩井定向精度較一井定向精度高、占用井筒時間較短。進(jìn)行兩井定向必須在兩井井筒相通的情況下進(jìn)行兩井定向測量。許多礦山只建一個豎井，兩井定向測量適用范圍較少。只有大型礦山在建井時巷道測量開始使用一井定向測量，當(dāng)兩個巷道貫通后，再進(jìn)行兩井定向，提高井巷工程測量精度，為大礦山施工測量提供更高的測繪精度。

二、一井定向及兩井定向的定義及技術(shù)要素

進(jìn)行礦山井巷建設(shè)工程，進(jìn)行礦井建設(shè)必須進(jìn)行礦山聯(lián)系測量工作，把井上下坐標(biāo)統(tǒng)一起來，繪制井上、井下對照圖。通過井上、井下對照圖，一方面指導(dǎo)井下工程施工；另一方面了解地面建筑與地下巷道工程的關(guān)系。將地面上的方位角和平面坐標(biāo)向井下巷道中全站儀導(dǎo)線起始邊線上實施傳遞。使豎井的上下都在統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，一般來說，導(dǎo)向可以分為兩井定向和一井定向2種形式。

一井定向是指：一井定向是借助與一個豎井實施的幾何定向，將2根鋼絲繩懸掛在豎井的的井壁位置，將一端將定向?qū)Ｓ写骨蛳瞪?，而另外的一端在地面上予以固定，這樣就可以在定向水平進(jìn)行自由地懸掛，然后根據(jù)地面坐標(biāo)系的兩個垂直的方位角球附件和平面坐標(biāo)。同時，還應(yīng)該聯(lián)系井下永久點和吊墜，通過這些措施，可以地面坐標(biāo)和方向的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到地下，從而達(dá)到定位的目的。一井定向采用三角形連接法，外業(yè)工作包括定向投點和井上、井下連接測量，定向投點就是在井筒中掛兩根鋼絲垂線，地面連接測量是在近井點上測設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線至連接點上，再在連接點上安置經(jīng)緯儀，后視近井點，與兩垂線連測，求出兩垂線的坐標(biāo)及其連線的坐標(biāo)方位角。井下連接測量是在井下連接點上安置經(jīng)緯儀，與兩垂線連測，一直測導(dǎo)線至定向基點上，求出定向基點的坐標(biāo)以及方位角，從而完成定向任務(wù)。一井定向，受井筒條件限制，井筒最大直徑也就4m多，考慮鋼絲繩與井筒壁的關(guān)系，掛鋼絲繩離井壁留有一定距離，兩鋼絲繩間距最大3m。

兩井定向，就是在兩個井筒中各掛一個垂球，然后在地面和井下把兩個垂球線間用導(dǎo)線聯(lián)測起來，從而把地面坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)及方向傳遞到井下。使井下、井上具有統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)。兩井定向時，定向投點是在兩個立井中各掛一根垂線，地面連接測量的任務(wù)是測定兩垂線的坐標(biāo)，通常采用經(jīng)緯儀導(dǎo)線，井下連接測量是在巷道中兩垂線間測設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線，通過內(nèi)業(yè)計算，求得起算點的坐標(biāo)和起算邊的坐標(biāo)方位角，從而完成定向任務(wù)。據(jù)目前我國礦山情況來說，能進(jìn)行兩井定向的兩個井筒之間的最短距離約30m左右，這比一井定向來說兩垂球間的距離大大增加，因而大大減少了投點誤差。

一般來說，投點誤差絕對不是兩井定向的主要問題。相對來說，這屬于兩個定向井所反映的最大優(yōu)勢，這就使得如果豎井具備實施兩井定向的條件，必須實施兩井定向，通過兩井定向的實現(xiàn)，可以改善最大的豎井聯(lián)系測量的準(zhǔn)確度。

三、一井定向與兩井定向并用的效益

1、采用兩井定向與一井定向并用，可以互相檢核，測量精度一次求得，能一次性成功，避免以后的多次測量，極大的提高了工作效率。

2、定向時，不僅需要停風(fēng)，穩(wěn)定鋼絲也需要2h～3h，同時井上、井下至少要10個人配合，采用兩井定向與一井定向并用，只需一次，這樣節(jié)約了大量的人力，物力和財力，同時也減少了對井下工作的影響。

3、采用一井定向與兩井定向并用，既吸收了一井定向所具有的方法簡便、直接的優(yōu)點，也吸收了兩井定向精度高的優(yōu)點。

4、井上、下的聯(lián)系測量，是井下控制點的開始，是井下導(dǎo)線基礎(chǔ)，所以聯(lián)系測量的好壞直接影響今后的測量精度，成功的定向為今后測量工作提供了重要的保障，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。

總而言之，無論是采用一井定向或兩井定向，由于其本身條件的制約，測量精度不會太高，隨著科技的發(fā)展，人們常常采用激光投點，用陀螺經(jīng)緯儀定向來提高井下控制點以及起算邊這方位角的精度。沒有條件的礦井，最終必須通過斜井敷設(shè)導(dǎo)線至井下起算邊。

[1]徐茂林，楊風(fēng)云，李冬梅，樊志軍.利用一井定向資料完成兩井定向的方法[J].測繪通報，2002(01)：29-31.

[2]溫建生.一井與兩井定向并用測量的探討[J].山西建筑，2001(06)：142-143.