-500米中段东矿带平面控制测量精度分析及改进措施.doc

-500米中段东矿带平面控制测量精度分析及改进措施摘 要 本文通过分析凡口矿井下-500米中段东矿带的平面控制测量精度，对可能施工的贯通工程进行误差预计，并提出必须加测陀螺定向边以提高测量精度关键词 平面控制 精度 贯通误差预计 陀螺经纬仪定向凡口矿是一座年产18万吨铅锌金属量的大型矿山，在多年持续高产稳产的同时，一直坚持在主矿体外围和周边进行地质探矿工作并取得了很好的成效，发现了大量有开采价值的矿石资源。从建矿至今，经过几十年的开采，矿石储量仍保持在较高的水平。为了开采这些新探明的外围和周边的矿体，需要利用现有的井下工程进行延伸掘进，贯通工程的长度和难度会大量增加，必然对井下控制测量的精度提出更高的要求。1 -500米东矿带的基本情况东矿带是指主矿体及狮岭南矿体以东，F6断层以西的狭长矿化地带，共有大小17个矿体，矿石资源量约200多万吨。矿体群分布在两个较集中区，主要有Dn209#a矿体和Sh263#a矿体。东矿带的首个开拓探矿中段布置在-500米中段，设计终点在东23#穿，现已施工至东17#穿。具体情况见下图：-500米东矿带工程是目前凡口矿井下所有中段中距离井口最远的，工作面离井口起算点已超过3000米。该中段平面控制测量采用经纬仪测角和钢尺量边的支导线，因此很有必要对它的精度进行分析和预计，评定是否能满足规范要求和生产需要。如不能满足则要采取措施来改进和提高测量的精度，从技术上保证生产的顺利进行。2 -500米东矿带现有平面控制测量精度分析-500米中段起算坐标与方位角由5#溜井用一井定向的方法导入，定向边为T1T2，几何定向成果方位角为900825。后因深部开拓的需要，于1996年5月委托外单位进行了陀螺经纬仪定向，定向边同样为T1T2，陀螺经纬仪定向成果方位角为901246，较差达421，说明单井几何定向成果精度偏低，不能使用，已用陀螺定向成果进行了改算。从定向边T1T2至东矿带15#穿布设7级导线作为首级控制，现已施测导线点26个，7级导线线路总长2900余米，最长边133.836米，最短边7.065米。采用J2经纬仪测角，用经过检定的钢尺量边。从东15#穿往设计终点布设15级导线进行延伸控制，导线线路总长约400余米，采用J6经纬仪测角，用经过检定的钢尺量边。施测过程均严格按照有色金属矿山测量规范进行，导线测量数据略。2.1 支导线终点K的坐标可按下式计算 (1)2.2 由测角误差引起的支导线终点K的坐标误差设R1，R2，Rn为由K点至导线上各点的联线长，而r1，r2rn为这些联线的方位角，R1y，R2y，Rny为联线在Y轴上的投影，R1x，R2xRnx为联线在X轴上的投影，导线上各角为等精度观测。根据误差传播定律，由测角误差引起的支导线终点K的X坐标误差与Y坐标误差分别为 (2)2.3 由量边误差引起的支导线终点K的坐标误差 (3)式中a为边长丈量的偶然误差系数，b为边长丈量的系统误差系数。2.4 测角和量边误差对支导线终点K的共同影响根据误差传播定律， 得 (4)将(2)、(3)式代入(4)得 (5)2.5 以上为不考虑起始方向误差的情况下支导线终点K的误差公式，起始边误差对终点的影响为 (6)2.6 总误差根据有关规范和本矿的实际情况，确定有关参数如下：陀螺定向中误差 ；7级导线测角中误差 ，15级导线测角中误差 ；钢尺量边偶然误差系数a=0.0005，系统误差系数b=0.00005.支导线终点总误差的计算图表在此不作详述，列结果如表1所示：表1 终点误差预计计算表 单位：米误差方向导线测角误差量边误差陀螺定向误差总误差MK7级15级X轴方向0.0700.0150.0690.067mxk=0.120Y轴方向0.1480.0470.0490.131myk=0.2093 贯通误差预计3.1 贯通工程概况-500米东矿带目前还不能与其他中段相通，现在的单一进出通道不利于解决通风、运输、充填等采矿技术问题，无法形成生产条件。如果要开采这部分矿石资源，就必须另外开掘通道。可能的选择是在临近-500米的某个中段先开掘平巷至东矿带附近，再掘斜坡道或竖井联通两个中段；或是直接从地面钻孔贯穿-500米中段东矿带，用作通风、运输、充填等通道。前段时间智利矿井救援就是采取从地面直接钻深孔的方法成功救出被困矿工，成为世界矿难救援史上的奇迹。不管采用上述哪种方式，都需要建立高精度的控制测量体系，才能保证联通工程的准确贯通，达到预期的目的。因地面测量条件比井下优越得多，有多种测量手段与仪器设备可以选用，比较容易达到精度要求，故本文只讨论在井下进行贯通的情况。3.2 贯通误差预计假设在井下-455米中段与-500米东矿带互掘斜坡道进行贯通，布设7级导线到斜坡道开门位置，施工过程中采用15级导线跟进指导中线布设。-455米中段起算坐标与方位角也由5#溜井用一井定向的方法导入，从井口起算点到东矿带的支导线线路长度与形状大致相同，那么其各项误差也应大致相等，则贯通相遇点在重要方向Y轴上的误差如表2所示：表2 贯通误差预计计算表 单位：米中段导线测角误差量边误差陀螺定向误差总误差MK7级15级-455米0.1480.0380.0490.131-500米0.1480.0380.0490.131myk=0.293由于各项测量都独立进行两次，故贯通相遇点K在重要方向Y轴上的中误差为米取两倍中误差为预计误差，则米。从以上分析来看，对于一般的探矿与采准工程，-500米中段的平面控制测量精度是可以满足要求的。但根据有色金属矿山测量规范规定和工程需要，重要工程的贯通在水平方向平面位置的误差应不大于0.3米，而误差预计得出的结论是0.414米，显然是达不到规范要求的，必须采取措施以提高精度。4 改进平面控制测量精度的措施对于井下测量来说，因受条件限制，只能采取支导线作为主要的测量形式。随着支导线测站的增加，测角误差也不断地积累。且此项误差用常规的测量方法和手段很难进行削弱与消除，也是影响支导线终点误差的主要因素之一。所以，要提高支导线的精度，就必须采取非常规的测量方法来对测角误差的传递和积累进行限制。4.1 陀螺经纬仪简介陀螺经纬仪是一种将陀螺仪与经纬仪结合在一起的仪器，该仪器利用高速旋转的陀螺马达本身的动力学特性（定轴性、进动性）和地球自转的影响，来达到寻北的目的。它可以在地球南北纬度75范围内，不受地形、气候及外界磁场的影响，无论白天或夜间，都能快速地测出站点的真北来。在支导线上加测陀螺定向边后，支导线就变成了有两条已知方向的附合导线，因测角误差的传递和积累而带来的坐标方位角误差就可以得到控制，精度最弱点也由导线终点移到了中点。如果有特定的需要，还可以在任何导线边上进行陀螺定向。4.2 加测陀螺定向边后的精度分析假定在-455米与-500米东矿带接近斜坡道开门的7级导线边上进行陀螺定向，因陀螺定向是独立的，不受支导线测角误差传递与积累的影响，所以该导线从井口起算点至斜坡道开门处由测角误差引起的坐标误差基本可以消除，剩下的主要是基本控制导线的量边误差、斜坡道施工控制导线测角量边误差、加测的陀螺定向边定向误差等。贯通相遇点K在重要方向Y轴上的误差重新预计如表3所示：表3 贯通误差预计计算表 单位：米中段导线测角误差量边误差陀螺定向误差总误差MK7级15级-455米0.0000.0380.0490.029-500米0.0000.0380.0490.029myk=0.097由于各项测量都独立进行两次，故贯通相遇点K在重要方向Y轴上的中误差为米取两倍中误差为预计误差，则米，完全可以达到规范的要求。5 结语与传统的几何定向相比，陀螺经纬仪定向具有操作简单，占用井筒和平巷的时间少，精度高等优点。同时，在导线传递过程中，加测陀螺定向边，可以大大减少测角误差积累，提高控制测量精度。正是基于上述原因，凡口矿测量科于今年引进了一台徐州工矿设备仪器有限公司