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关于矿井测量技术及精度的控制与分析.pdf

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资源描述

1、世界有色金属2023年8月上184关于矿井测量技术及精度的控制与分析刘小霞(甘肃煤田地质局综合普查队,甘肃 天水 7 4 1 0 0 0)摘 要:本文以提升矿井开采安全性和稳定性为目的,围绕着矿井测量技术的具体应用以及精度控制展开分析。通过文献研究以及理论分析阐述了矿井测量精度控制的具体方案及相关测量办法,综合具体的工程案例,分析了长距离矿井测量的精度管控方案,综合测量设备、测量工作现场、测量技术及井下环境影响因素等相关内容,确保能够为我国矿井安全管控奠定良好基础。关键词:矿井测量;精度控制;应用;方案中图分类号:T D 1 7 5 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 2-5 0 6 5(2

2、 0 2 3)1 5-0 1 8 4-3Control and analysis of mine surveying technique and precisionLIUXiao-xia(G a n s u C o a l G e o l o g y B u r e a u c o mp r e h e n s i v e s u r v e y t e a m 7 4 1 0 0 0,C h i n a)Abstract:I n o r d e r t o i mp r o v e t h e s a f e t y a n d s t a b i l i t y o f mi n e mi

3、 n i n g,t h i s p a p e r a n a l y z e s t h e s p e c i f i c a p p l i c a t i o n o f mi n e me a s u r e me n t t e c h n o l o g y a n d p r e c i s i o n c o n t r o l.B a s e d o n l i t e r a t u r e s t u d y a n d t h e o r e t i c a l a n a l y s i s,t h e s p e c i f i c s c h e me a n

4、 d r e l e v a n t me a s u r e me n t me t h o d s f o r t h e c o n t r o l o f mi n e me a s u r i n g p r e c i s i o n a r e d e s c r i b e d.C o mp r e h e n s i v e e n g i n e e r i n g c a s e s,t h e s c h e me f o r t h e c o n t r o l o f l o n g d i s t a n c e mi n e me a s u r i n g

5、p r e c i s i o n i s a n a l y z e d.C o mp r e h e n s i v e me a s u r i n g e q u i p me n t,me a s u r i n g w o r k s i t e,me a s u r i n g t e c h n o l o g y a n d u n d e r g r o u n d e n v i r o n me n t i n f l u e n c e f a c t o r s a n d o t h e r r e l a t e d c o n t e n t s a r e

6、e n s u r e d t o l a y a g o o d f o u n d a t i o n f o r mi n e s a f e t y c o n t r o l.Keywords:mi n e s u r v e y;P r e c i s i o n c o n t r o l;A p p l i c a t i o n;s c h e me收稿日期:2 0 2 3-0 5作者简介:刘小霞,女,生于1 9 8 5 年,汉族,甘肃天水人,本科,工程师,研究方向:测绘工程。结合我国当前矿产资源开发的具体现状来看,随着采矿技术体系的不断升级,融合了智能化技术及信息技术,在矿

7、产资源开采的过程中,矿井的安全性和稳定性管控已经逐步发展成熟,并且形成了一系列的测量体系。但是由于井下环境较为复杂,在进行矿井测量的过程中,还会存在着部分影响因素,需要及时地进行细节管控,提升测量工作的精准性和科学性,才可以为矿产资源开采奠定良好基础。1 常规的矿井测量方法分析由于矿井测量工作具备一定的复杂性和多样性特点,在落实测量的过程中所选择的测量技术,必须要迎合不同井下开采的实际需求。1.1 联系测量作业由于矿产资源开采的工作过程较为复杂,井下环境影响因素较多,在进行矿井测量的过程中,所选择的测量技术要具备灵活性和开放性特点,其中联系测量作业主要指的是建立在大数据技术的基础上,建立矿井所

8、在地面平面坐标,然后围绕着远程系统调控的方式,进行井下各作业环境的测量,也包含了矿井自身的生产和管理测量。在测量的过程中要及时制定优化方案,这样才可以改善测量精度较差以及效率较低等现象。从具体测量作业的角度来看,首先需要确定井下经纬仪导线起算的坐标方位角,了解井下经纬仪导线起算的平面坐标,同时要精准定位井下水准基点的高程,在定向的过程中,需要通过精密磁性仪、投向仪或者陀螺经纬仪进行定向。1.2 一井定向测量方法一井定向测量有地面测量和井下测量两部分组成,在具体测量作业的过程中,需要在等待测量的井口内部悬挂钢丝绳,然后判断钢丝绳的首端及末端是否处于相同的定向水平方向。在以上工作完成之后需要进行地

9、面测量,地面测量的常规方式是导向测量,在与井口距离较近的位置,通过经纬仪测量钢丝所在地面坐标和两个钢丝的确定点连线方位角。接下来在矿井下选择一个定向水平,测量两根钢丝的对应方位角、距离以及连接三角形角度等数据信息,最后再计算出井下起始点的导线点地面坐标以及方位角,由此测算出井筒上下是否一致。1.3 激光铅垂仪测量方法首先需要在和井壁3m10m左右的位置设置临时支撑架,将其作为激光仪的支撑结构。选择两个激光铅锤放置在井底发射激光,并且将其投射到接收板上。然后进行阶段性的投射转移,其周期往往以1200为主,每旋转1200,需要在接收板上记录投点的位置,选定其中的三个点组成三角形,然后在其中设置内切

10、圆,分析圆点中心到最终点的位置。在这个过程中需要严格把控激光铅锤的水准参数,及时进行调平,否则会导致测量误差较大。2 矿井测量精度控制方案在矿井测量的过程中,对测量精度产生影响的因素较多,这些因素往往来源于测量设备、测量水平、人员手法等。为了进一步提升矿井测量的精准性和可靠性,在实际测量作2023年8月上 世界有色金属 185业的过程中,必须严格进行精度管控。2.1 制定科学的前期测量方案在进行矿井测量之前,需要结合具体的测量技术进行性能分析,尤其是要了解矿区地面的复杂情况,测量工作开展的过程中要及时进行细节管理,这样能够有效提升测量精准度。想要达成以上目的,还需要做好前期准备工作的细节分析,

11、制定科学的测量管控方案。首先在联系测量的开始阶段,需要综合整体的矿井环境进行分析了解具体的影响因素,并且制定科学的联系测量方案。前期的测量误差控制需要结合不同的测量技术以及应用需求进行分析,例如联系测量的测量误差通常需要分析量边误差、每边丈量次数、算术平均数、实际值这几项数据。如果在测量的过程中采用激光铅垂法,那么在精度标准设定的过程中,需要将测量误差控制在0.0060.009左右。2.2 井下作业的具体控制方案针对井下测量工作进行精准优化,要考虑平面测量和高程测量这两个方面。首先,从平面测量的角度来看,落实测量精度优化,需要考虑经纬仪对导线测量产生的误差,经纬仪导线误差的成因往往是由于测量作

12、业过程中对于测角和量边把控不当导致的,因此在实际测量的过程中,必须严格把控测角计算的精准程度。所选择的仪器设备要符合实际的测量环境需求,并且使用科学准确的方式进行测量。另外在测量的过程中还需要考虑井下作业环境的温度、通风、照明程度等信息。其次,针对高程控制测量的优化需要将重点放置在水准仪和三角高程的管控方面。在这个过程中强调应用具有更高科技含量的全站仪,在测量的过程中还需要考虑人员操作产生的误差,因此可以利用自动检测设备进行测量,这能够进一步降低人工行为对测量结果造成的干扰概率。2.3 信息技术辅助优化方案由于矿井下的环境较为复杂,通过人工配合仪器设备的方式进行测量,往往难以完全剔除人工误差导

13、致的精准度下降情况。因此强调利用信息技术打造智能化的测量辅助方案。采用信息化软件对井下巷道中的导线、施工的放样线进行设计、标定进行精准度检测。利用后台软件自动化计算导线点和设计中线之间的距离,然后通过智能化标定的方式进行标定,可以直接在计算机上输入各个点位的坐标,然后轻松地进行自动化测量。这不仅可以降低人工工作的强度和压力,也可以提升测量的精准性和科学性。3 矿井测量作业的精准度管控分析为了进一步提升文章论述的科学性和有效性,本文建立的具体案例的基础上展开分析,某工程涉及三个矿井的贯通测量,在项目组接到任务之后,首先进行实地勘察,结合具体的矿井情况设计了测量方案,整个项目共布设了32个导线点,

14、在前期规定了所有仪器设备的测试精度以及测试方法,并且进行了误差预测。通过信息化设备进行预测确定了水平方向误差mK=462mm,竖直方向误差mH=140mm,这两个预测结果和当前的标准误差有一定的交互性,在实际测量的过程中必须做到心中有数,才可以提升测量的精准性,所制定的测量流程和方案如图1所示。图1矿井贯穿性测量工艺流程3.1 测量设备的选择和质量控制在测量设备选择的过程中,必须要结合具体的测量方案进行型号以及参数的选择。本工程的整体测量工作规模较大,选择的主要仪器包含了常规的测量智能化仪器以及钢尺。钢尺需要及时进行更新,尤其是要做好长度试验;在温差较大的区域需要进行温度改正,降低温度对钢尺产

15、生的影响;在使用的过程中需要进行擦拭和保养,确保所有的刻度清晰可见;测量过程中需要及时的进行校验,避免误差累积一旦发生故障,需要及时地定位故障发生原因并且单独存放于专门区域,避免混入混凝土施工。3.2 测量作业现场测量精细化管理井下测量通常包含了数据观测、数据记录、计算以及标定等程序。需要按照以下几方面的细节进行质量管控。首先在观测的过程中要分析后视垂球点位是否正确,要确保悬挂锤球的线绳自然下垂,能够降低全球点位和实际点位之间的误差;在观测的过程中,若因为周边施工导致仪器出现震动或者不小心触碰到支架,需要及时地进行整平,并且重新进行数据提取;在测水平角的过程中,需要注意方向是否正确,测试人员在

16、钢尺拉边的过程中需要避免数据报错或者写错。其次,从数据记录的角度上来看,观测者所观测的数据必须清晰明确,记录员准确进行,回读之后才可以进行记录;所有的数据不得进行随意凑数和涂改,如果记录不清需要重新进行观测;所有的数据记录必须按照要求进行格式把控,数据内容完整。避免仪器高和前视点高记反。所有工作现场获取的资料,必须完整地带回地面,并且作为下一步测量工作开展的主要依据。再次,在现场计算的过程中,要确保所有的参数标号准确避免出现数据错误;计算标定结果时,要由专业人员进行全方位核算,若出现计算问题需要由两人进行计算数据的抄世界有色金属2023年8月上186录并且核对,再次计算之后,分析具体的错误点,

17、避免同样的误差,导致计算结果不准。在测量前应对原有的测点进行角度和距离检查,在确认测点未移动的情况下才可由此向前测量。另外,在进行结果标定的过程中,调拨水平读盘值发生错误,造成水平度盘值与实际标定值不符,而标定后未对其进行检查测量,导致标定巷道偏离设计方案。该矿某采面运输巷曾发上此类事故,实际标定值与仪器读盘值相差1,造成该段运输皮带无法铺设的严重后果。因此在标定的过程中需要及时的利检测偏中心线的实际位置,明确巷道中心位置,书面或口头形式通知施工单位,书面要标明巷道偏中心面向工作面的距离左帮或右帮的距离,对于相向贯通巷道时要特别注意。3.3 内业计算的精准度控制矿井测量的过程中,若遇到分支导线

18、需要及时的分析起始点方位以及坐标是否准确,校验起始点成果,避免出现起算错误;若出现坐标增量错误或者坐标加检测措施,需要及时进行重新计算。所有原始的记录数据必须要整理成册,并且进行多人员校对和核算,避免多人发生计算错误,从而导致结果精准性不足。该矿在庚二采区通风与轨道上山小川贯通时曾发生此类事故,解决的办法是不将评定的水平角与倾角填写在记录本上。另外由于内页业,计算工作的复杂程度较高,涉及大量重复性审核在计算的过程中需要利用多人单独计算的方式进行计算,然后共同核对最终的计算结果;未能进行核对的资料不允许进行标注,所有的计算结果必须整理成成果台账进行永久保存。3.4 采用合理的测量作业方法为了进一

19、步增强矿井测量作业的精准化程度,等工程利用光电测距仪进行地面导线测量,能够有效节省人力物力和测量时间。在具体作业的过程中,以某两个近井点分别向西二风井和副井测设光电测距支导线,导线按地面一级导线要求进行实测,测量设备选择T2经纬仪,一边测量一边利用red mini测距仪进行观测,确保垂直角采用两个测回。同时要测量温度与气压,避免周边环境对检测结果造成影响。采用陀螺仪进行竖井测量,能够有效代替传统几何定向测量的优势,更可以有效解决复杂的工作环境,对测量结果造成的影响。在实际工程中,竖井定向中采用CAK-2陀螺仪定向和单垂线投点,按照规程规定的程序进行观测,即在地面近井点进行三个测回的仪器常数测定

20、,到井下定向边观测两个测回,升井后再到近井点观测三个测回。在测量的过程中仪器的常数一次测定误差控制在m1=7.8,算术平均值误差m2=3.2,定向边中误差m3=4.4,为了确保测量结果具备精准性,投点工作采用单垂线稳定头点的方式进行测量,井上井下由同一观测组进行同时观测。此外,在本次工程中重新增加了一组独立检验测量,能够进一步增强导线测量精准度。在测量过程中所采用的设备均为T2型经纬仪,施测7级经纬仪导线,并在西二风井1500m处加测一条陀螺定向边。通过实际的对比,确定了陀螺定向边误差和导线累积误差的比控制在1 3以下,但是结合实际的井下工作状态来看,副井底与西二井下陀螺边均取自同一地面观测坚

21、强边,其仪器常数带有系统性,所以西二井下陀螺边可以作为坚强边使用,此段导线可采用方向平差法进行平差。按照相关规定,需要确保所有的测量误差控制在标准范围以内,本次工程经过检测之后,确定了工程允许误差如表1所示。表1井下测量容许误差参数类别容许限差备注几何定向由近井点推算的两次独立定向结果的互差一井定向:2两井定向:1井田一翼长度小于 300m 的 小 矿井,可适当放宽限差,但应10陀螺经纬仪定向同一边任意两测回测量陀螺方位角的互差15级:4025级:70陀螺经纬仪精度级别是按实际达到的一测回测量陀螺方位角的中误差确定的井下同一定向边两次独立陀螺经纬仪定向的互差15级:4025级:60通过以上一系

22、列长距离贯通测试的分析,从中能够发现,在进行两井之间贯通测量的过程中,所利用的近井网中的某一个点必须作为起算数据,按照这一点来设置光电测距导线具有较好的贯通测量效果,同时也不会受到周边环境误差的影响。另外,一部分井下空间的风流较大,为了进一步提升测量精准度,可以在不需要留设导线点的巷道中采用“三架法”经纬仪能够降低对中误差和校准误差,对最终结果产生的影响。4 结语综上所述,在矿井测量工作开展的过程中,为了进一步提升测量结果的精准性和科学性,需要合理的选择测量方法,科学挑选测量设备,尤其要针对井下测量作业环节进行细节把控,进一步提升人员团队的工作水平,做好测量过程的动态化监管,再进一步减少其他影

23、响因素,对结果产生影响的同时,还需要利用科学化的手段以及设备进行智能检测,这样才可以提升矿井测量的综合质量。1郭俊才.矿井巷道贯通测量及其精度控制技术研究J.山西冶金,2022,45(03):308-309.2韩鑫儒,张燚.煤矿井下测量工作必要精度的确定及提高J.陕西煤炭,2022,41(03):175-178.3王文婷.矿井测量误差及其解决措施J.能源与节能,2022(05):156-158.4丁晓飞.矿井测量技术及精度控制分析研究J.矿业装备,2020(05):84-85.5周瑜.矿山井下测量中测量精度控制与优化探讨J.世界有色金属,2020(10):20-21.6柴龙成.矿井测量中测量精度控制与优化研究J.内蒙古煤炭经济,2019(17):205.7陈天庆.测量精度在矿井测量中的控制及优化途径分析J.科技创新与应用,2015(30):134.

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