论文部分内容阅读
摘 要：文中介绍了霄云煤矿两井贯通的设计方案、误差预计、及贯通测量方法。重点对两井贯通误差来源投点误差、定向误差、井下导线测量误差做了预计，保证了矿井施工需要，贯通误差预计在矿井贯通工程中意义重大。
关键词：两井贯通；误差预计；精度
霄云煤矿位于济宁市金乡县肖云镇，矿井设计生产能力90万t/a，矿井服务年限40.9年，矿井布置主井和副井两个井筒均为立井开拓方式。主井井深839.5m，副井井深859.5m。主井提前触底并向副井方向施工井底车场，在副井马头门处贯通，副井井筒继续施工至井底车场实现两井贯通。
1.贯通测量方案的选定
1.1地面控制测量
本次贯通测量起始数据选用原地面十字桩控制点FW2（38.388）和ZS1，这两个控制点是自矿井近井D级GPS控制点测得，控制测量图如下：
测量选用一级导线（5″）进行观测，分别在FW2和ZS1上架设全站仪对副井和主井中心线进行测量。水平角观测选用2″级全站仪进行观测，边长观测选用全站仪进行观测，各项观测技术要求如下：[1]
1.2联系测量
定向测量时在主井采用索佳GP-1型陀螺仪，标称精度为20″定向，此方法具有观测简单方便、效率高，而且能保证较高的定向精度。导入高程采用长钢丝法导入高程。导入高程均需要独立进行两次，按《煤矿测量规程》规定不得超过L/8000（L为井上下水准仪视线间的钢尺长度）。
1.3、井下导线测量
B1-A1作为井下导线起始边，测量路线：①A1-B1→B2→四号交叉点→五号交叉点→副井重车线→副井马头门→贯通点K；②B1-A1→充电硐室→三号交叉点→副井空车线→副井马头门→贯通点K。绘制1：2000贯通示意图如下：
1.3.1水平角观测 本次测量采用本次测量选用南方NTS-362R型防爆全站儀及配套脚架、棱镜。用测回法观测水平角，边长大于30m时，每站一次对中，测两个测回，边长小于30m时每站两次对中，测四个测回。点上对中时，测回间应将基座旋转120°。[1]
1.3.2边长测量 本次测量采用全站仪测距，根据《煤矿测量规程》在井下采用光电测距的作业要求如下：
每条边的测回数不得小于两个。采用单向观测或往返（或不同时间）观测时，其限差为：一测回读数较差不大于3mm，单程测回间较差不大于5mm；往返（或不同时间）观测同一边长时，化算为水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于1/6000。[2]
2.贯通误差预计
本次贯通是在井底车场贯通后，副井井筒向下掘进与车场贯通，所以主副井导入高程的误差对本次贯通没有影响，故本次测量高程误差不做预计。地面控制测量采用高精度仪器和测量方法误差控制在毫米级对本次贯通影响不大，本次误差贯通误差主要由主井投点误差、主井定向误差、井下导线测量误差、副井投点误差由5个部分组成。
2.1投点误差
本次立井联系测量中采用钢丝投点传递坐标，投点误差e的计算方法可以用公式如下计算： （式中 p----钢丝单位长度所受侧压力h----马头门的高度H----井深Q----垂球的重量）霄云煤矿主井投点时p取6N、h取5m、H取840m、Q取30Kg计算出： ，副井投点误差采取同样方法求取 。[3]《煤矿测量规程规定》投点的误差不得大于20mm。证明此投点方法可行。
2.2主井陀螺定向误差
主井陀螺定向选用索佳GP-1型陀螺仪，此陀螺仪仪器常数平均值的中误差为： 。按理论分析公式计算一次定向中误差为：m⊿=±11.2″由此可得井下起始陀螺边方位中误差
主井陀螺定向误差mtβ引起的贯通点在Y轴方向的误差为：
式中mtβ---主井陀螺定向误差，Ry0---井下起始点与K点连线在X轴方向的投影长度。通过图上量取Ry0的长度为94m计算出
2.3井下导线测量误差
井下测角中误差取：mβ=±5″，全站仪仪量边平均中误差：ml=±3mm
贯通相遇点K在竖直重要方向Y轴上的误差预计：
井下导线测角误差引起K点在Y轴上的误差My′β：
计算公式：
∑Rxi2：贯通相遇点K与各导线点连线在X轴上的投影长度的平方和，Rxi值在图上直接量取，
井下导线测边误差引起K点在Y轴上的误差my′l：
Σcos2α′：各导线边与Y轴间的夹角的余弦值的平方和
所以井下导线测量各项误差引起K点在重要方向Y轴上的中误差my下：
2.4贯通测量总误差
以上各项在重要方向Y轴上的中误差为：
贯通点的预计误差（取中误差的2倍），Y轴方向预计误差：My预=2My=0.172m从预计结果看，预计误差小于允许误差，因此上述贯通测量方案是可行的。
3.总结
两井贯通后，对副井井筒中心线进行测量，算得副井井筒中心线坐标与设计坐标进行对比，误差如下：Wx=-45mmm；Wy=57mm，导线全长闭合差 导线全长∑s=2026m，导线全长相对闭合差1/T=Ws/∑s=1/27906<1/8000，闭合导线全长2026m，导线全长闭合差为72.6mm，相对闭合差为1/20906，限差为1/8000，相对闭合差小于限差。[4]通过上述数据可以证明贯通精度小于限差要求。可以发现影响贯通误差的主要原因是测角中误差，在实测过程中，导线边较短时应增加测回数量，进一步加大导线边边长，减少测站数，以减小误差，提高测量精度。
参考文献：
[1]原煤炭工业部.煤矿测量规程[Z]，1989.
[2]张国良等.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社，2001.
[3]吴宏军.煤矿测量与应用综合技术实用手册[Z].煤矿科技出版社，2010.
[4]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉大学出版社，2003.
关键词：两井贯通；误差预计；精度
霄云煤矿位于济宁市金乡县肖云镇，矿井设计生产能力90万t/a，矿井服务年限40.9年，矿井布置主井和副井两个井筒均为立井开拓方式。主井井深839.5m，副井井深859.5m。主井提前触底并向副井方向施工井底车场，在副井马头门处贯通，副井井筒继续施工至井底车场实现两井贯通。
1.贯通测量方案的选定
1.1地面控制测量
本次贯通测量起始数据选用原地面十字桩控制点FW2（38.388）和ZS1，这两个控制点是自矿井近井D级GPS控制点测得，控制测量图如下：
测量选用一级导线（5″）进行观测，分别在FW2和ZS1上架设全站仪对副井和主井中心线进行测量。水平角观测选用2″级全站仪进行观测，边长观测选用全站仪进行观测，各项观测技术要求如下：[1]
1.2联系测量
定向测量时在主井采用索佳GP-1型陀螺仪，标称精度为20″定向，此方法具有观测简单方便、效率高，而且能保证较高的定向精度。导入高程采用长钢丝法导入高程。导入高程均需要独立进行两次，按《煤矿测量规程》规定不得超过L/8000（L为井上下水准仪视线间的钢尺长度）。
1.3、井下导线测量
B1-A1作为井下导线起始边，测量路线：①A1-B1→B2→四号交叉点→五号交叉点→副井重车线→副井马头门→贯通点K；②B1-A1→充电硐室→三号交叉点→副井空车线→副井马头门→贯通点K。绘制1：2000贯通示意图如下：
1.3.1水平角观测 本次测量采用本次测量选用南方NTS-362R型防爆全站儀及配套脚架、棱镜。用测回法观测水平角，边长大于30m时，每站一次对中，测两个测回，边长小于30m时每站两次对中，测四个测回。点上对中时，测回间应将基座旋转120°。[1]
1.3.2边长测量 本次测量采用全站仪测距，根据《煤矿测量规程》在井下采用光电测距的作业要求如下：
每条边的测回数不得小于两个。采用单向观测或往返（或不同时间）观测时，其限差为：一测回读数较差不大于3mm，单程测回间较差不大于5mm；往返（或不同时间）观测同一边长时，化算为水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于1/6000。[2]
2.贯通误差预计
本次贯通是在井底车场贯通后，副井井筒向下掘进与车场贯通，所以主副井导入高程的误差对本次贯通没有影响，故本次测量高程误差不做预计。地面控制测量采用高精度仪器和测量方法误差控制在毫米级对本次贯通影响不大，本次误差贯通误差主要由主井投点误差、主井定向误差、井下导线测量误差、副井投点误差由5个部分组成。
2.1投点误差
本次立井联系测量中采用钢丝投点传递坐标，投点误差e的计算方法可以用公式如下计算： （式中 p----钢丝单位长度所受侧压力h----马头门的高度H----井深Q----垂球的重量）霄云煤矿主井投点时p取6N、h取5m、H取840m、Q取30Kg计算出： ，副井投点误差采取同样方法求取 。[3]《煤矿测量规程规定》投点的误差不得大于20mm。证明此投点方法可行。
2.2主井陀螺定向误差
主井陀螺定向选用索佳GP-1型陀螺仪，此陀螺仪仪器常数平均值的中误差为： 。按理论分析公式计算一次定向中误差为：m⊿=±11.2″由此可得井下起始陀螺边方位中误差
主井陀螺定向误差mtβ引起的贯通点在Y轴方向的误差为：
式中mtβ---主井陀螺定向误差，Ry0---井下起始点与K点连线在X轴方向的投影长度。通过图上量取Ry0的长度为94m计算出
2.3井下导线测量误差
井下测角中误差取：mβ=±5″，全站仪仪量边平均中误差：ml=±3mm
贯通相遇点K在竖直重要方向Y轴上的误差预计：
井下导线测角误差引起K点在Y轴上的误差My′β：
计算公式：
∑Rxi2：贯通相遇点K与各导线点连线在X轴上的投影长度的平方和，Rxi值在图上直接量取，
井下导线测边误差引起K点在Y轴上的误差my′l：
Σcos2α′：各导线边与Y轴间的夹角的余弦值的平方和
所以井下导线测量各项误差引起K点在重要方向Y轴上的中误差my下：
2.4贯通测量总误差
以上各项在重要方向Y轴上的中误差为：
贯通点的预计误差（取中误差的2倍），Y轴方向预计误差：My预=2My=0.172m从预计结果看，预计误差小于允许误差，因此上述贯通测量方案是可行的。
3.总结
两井贯通后，对副井井筒中心线进行测量，算得副井井筒中心线坐标与设计坐标进行对比，误差如下：Wx=-45mmm；Wy=57mm，导线全长闭合差 导线全长∑s=2026m，导线全长相对闭合差1/T=Ws/∑s=1/27906<1/8000，闭合导线全长2026m，导线全长闭合差为72.6mm，相对闭合差为1/20906，限差为1/8000，相对闭合差小于限差。[4]通过上述数据可以证明贯通精度小于限差要求。可以发现影响贯通误差的主要原因是测角中误差，在实测过程中，导线边较短时应增加测回数量，进一步加大导线边边长，减少测站数，以减小误差，提高测量精度。
参考文献：
[1]原煤炭工业部.煤矿测量规程[Z]，1989.
[2]张国良等.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社，2001.
[3]吴宏军.煤矿测量与应用综合技术实用手册[Z].煤矿科技出版社，2010.
[4]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉大学出版社，2003.