礦山測量論文有關(guān)礦山測量的論文：礦山測量中高程導(dǎo)入方法的研究與探討.doc

礦山測量論文有關(guān)礦山測量的論文：礦山測量中高程導(dǎo)入方法的研究與探討摘要：闡述了礦山生產(chǎn)建設(shè)中高程導(dǎo)入的目的與實質(zhì)，介紹了傳統(tǒng)的立井高程導(dǎo)入方法，并對作為高程導(dǎo)入難點的大井深立井高程導(dǎo)入從理論上提出了一些思路。關(guān)鍵詞：高程導(dǎo)入；礦山測量；大井深立井在礦山的生產(chǎn)建設(shè)中，為了確定井下巷道、采空區(qū)與地面地形、地物的對應(yīng)關(guān)系以及井下各類巷道之間的空間分布情況，就必須使礦井井下測量的坐標(biāo)系統(tǒng)與地面測量的坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一起來。為了滿足這一要求，就需要使礦山地面測量與井下測量聯(lián)系起來，也就是必須進(jìn)行使井上下坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一起來的聯(lián)系測量工作。聯(lián)系測量就其內(nèi)容而言包括平面聯(lián)系測量與高程聯(lián)系測量兩部分，平面聯(lián)系測量簡稱定向，高程聯(lián)系測量簡稱為導(dǎo)入高程。鑒于平面聯(lián)系測量即定向依照傳統(tǒng)的定向方法去實施即可達(dá)到要求，本文僅對高程聯(lián)系測量即高程導(dǎo)入進(jìn)行詳細(xì)論述。1高程聯(lián)系測量的目的與意義高程聯(lián)系測量的目的是把地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的高程，經(jīng)過平硐、斜井或者豎井傳遞到井下高程測量的起始點上，然后以該高程起始點進(jìn)行井下高程的傳遞。其意義是通過井上高程導(dǎo)入井下，井下高程依次傳遞，達(dá)到井下各種巷道在空間結(jié)構(gòu)上滿足生產(chǎn)設(shè)計的要求，同時便于對井下采掘工作面的分布與地面地形地物的空間對應(yīng)狀況有詳細(xì)的掌握，它是確保礦井安全生產(chǎn)的一個重要方面。2導(dǎo)入高程的實質(zhì)高程聯(lián)系測量的實質(zhì)在于按照一定的精度要求，采用能夠滿足相應(yīng)精度要求的儀器和合理的測量方法，把地面的高程系統(tǒng)，經(jīng)過平硐、斜井或立井傳遞到井下高程測量的起始點上，為井下測量過程中進(jìn)行高程的傳遞提供精確的起算依據(jù)，從而有效指導(dǎo)礦井上下的安全生產(chǎn)建設(shè)。導(dǎo)入高程的方法因礦井開拓方法的不同分為以下3種：（1）通過平硐導(dǎo)入高程：可以用一般井下幾何水準(zhǔn)測量來完成。其測量方法和精度應(yīng)當(dāng)與井下級水準(zhǔn)測量相同。（2）通過斜井導(dǎo)入高程：當(dāng)斜井傾角能夠滿足水準(zhǔn)測量要求時，可以用一般井下幾何水準(zhǔn)測量來完成；當(dāng)精度要求不高時，也可以用一般三角高程測量完成。當(dāng)斜井傾角超過水準(zhǔn)測量要求時，可以用一般三角高程測量來進(jìn)行。其測量方法和精度與井下級水準(zhǔn)測量或者井下基本控制三角高程測量相同。（3）通過立井導(dǎo)入高程：由于水準(zhǔn)測量與三角高程測量都難以實現(xiàn)，則需要采用一些專門的方法來完成。但無論采用什么方法，這些方法基本原理是完全一致的，所不同的僅僅是具體實現(xiàn)手段的不同。因通過平硐、斜井導(dǎo)入高程可以比較容易地采用一般的水準(zhǔn)測量或三角高程測量來完成，其原理和實現(xiàn)手段比較簡單，故本文只對通過立井導(dǎo)入高程做詳細(xì)論述。設(shè)在地面井口附近一點A，其高程為已知，一般稱A點為近井水準(zhǔn)基點（見圖1）。在井底車場中設(shè)一點B，其高程待求。在地面與井下安置水準(zhǔn)儀，并在A、B兩點所立的水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù)和。如果我們知道了地面和井下兩水準(zhǔn)儀視線之間的距離，則A、B兩點的高差可按下式求出：hlab（lba）（1）有了h，就能算出B點在統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)中的高程為:HB=HA-h（2）因此，通過立井導(dǎo)入高程的實質(zhì)，就是如何求得l的長度。所以有人把它叫做井深測量，就是這個緣故。3一般立井高程導(dǎo)入的方法3.1鋼尺導(dǎo)入高程鋼尺導(dǎo)入高程分為長鋼尺導(dǎo)入和短鋼尺導(dǎo)入兩種，我國目前使用的有100 m和500 m長鋼尺，短鋼尺就是日常生產(chǎn)中使用的50 m鋼尺。用長鋼尺導(dǎo)入高程的設(shè)備及安裝見圖2。鋼尺通過井蓋放入井下，到達(dá)井底后，掛上一個垂球，以拉直鋼尺，使之處于自由懸掛狀態(tài)。垂球不宜太重，一般以10 kg為宜。下放鋼尺的同時，在地面及井下安平水準(zhǔn)儀，分別在A、B兩點所立水準(zhǔn)尺上讀取數(shù)a與b，然后將水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)鋼尺。當(dāng)鋼尺掛好后，井上、下同時讀取數(shù)m和n。同時讀數(shù)主要是避免鋼尺移動所產(chǎn)生的誤差。最后再在A、B水準(zhǔn)尺上讀數(shù)，以檢查儀器高度是否發(fā)生變動。此外, 還應(yīng)用溫度計測定井上、下的溫度t1和t2。根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，就能求得A、B兩點之高差為：h=（m-n）+（b-a）+l（3）式中：l為鋼尺的總改正數(shù)，它包括尺長改正數(shù)、溫度改正數(shù)、拉力改正數(shù)和鋼尺自重改正數(shù)等4項。即：l=lk+lt+lP+l（4）如無長鋼尺時，也可將幾根50 m的短鋼尺牢固地連接起來，然后進(jìn)行比長，當(dāng)作長鋼尺使用，同樣可取得很好的效果。短鋼尺就是一般生產(chǎn)中常用的50 m鋼尺，高程導(dǎo)入的方法和長鋼尺導(dǎo)入的方法基本相同，所不同的只是在井筒內(nèi)，用臨時點把井深分為許多不超過50 m長度的分段，然后丈量各分段的長度，從而得到A和B兩點之間的高差為：h=（m-n）+（b-a）+l（5）式（5）中：（m-n）為鋼尺在各分段上的上下兩端讀數(shù)之差的總和，而總改正數(shù)l和用長鋼尺導(dǎo)入高程的改正數(shù)相同，但每尺段因自重而拉伸的程度很小，故可忽略不計。短鋼尺導(dǎo)入高程一般用于井深不大于鋼尺長度的立井和暗井。不論用長鋼尺還是短鋼尺，導(dǎo)入高程均需獨(dú)立進(jìn)行兩次，也就是在第一次進(jìn)行完畢后，改變井上下水準(zhǔn)儀的高度并移動鋼尺，用同樣的方法再作一次。加入各種改正數(shù)之后，前后兩次之差，按煤礦測量規(guī)程規(guī)定不得超過l/8 000（l為井上、下水準(zhǔn)儀視線間的鋼尺長度）。3.2鋼絲導(dǎo)入高程目前我國長鋼尺甚少，對于大井深井，采用短鋼尺相接的辦法也不方便。因此，對于較深井筒常采用鋼絲法導(dǎo)入高程。用鋼絲導(dǎo)入高程時，因為鋼絲本身不像鋼尺一樣有刻度，所以不能直接量出長度，須在鋼絲上用特制的標(biāo)線夾，在井上、下水準(zhǔn)儀視線水平做出標(biāo)記m和n（見圖3），然后將鋼絲提升到地面，用光電測距儀、鋼尺或井口附近專門設(shè)置的比長臺來丈量兩標(biāo)記之間的距離。采用光電測距儀或鋼尺在地面測量時，可在平坦地面上將鋼絲拉直，并施加與導(dǎo)入高程時給鋼絲所加的相同的拉力，依據(jù)鋼絲上的標(biāo)記m、n，在實地上打木樁用小釘做出標(biāo)志，然后用光電測距儀或鋼尺丈量兩標(biāo)志m、n之間的距離。當(dāng)在井口附近設(shè)置比長臺時，在比長臺上設(shè)置一根經(jīng)過比長的鋼尺，隨著鋼絲的提升，分段丈量兩標(biāo)志m、n之間的距離。由于長鋼絲導(dǎo)入高程的設(shè)備和安裝與立井定向時所需的部分投點設(shè)備及安裝相同，因此，目前不少礦井在進(jìn)行定向以后，隨即作導(dǎo)入高程，這樣可節(jié)省不少時間。用長鋼絲導(dǎo)入高程同樣應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次，兩次測量差值的容許值和鋼尺導(dǎo)入高程相同。3.3光電測距儀導(dǎo)入高程隨著光電測距儀在測量中的廣泛應(yīng)用，不少礦山測量工作者開始研究利用測距儀來測量井深，從而達(dá)到導(dǎo)入高程的目的。1963年英國諾丁漢大學(xué)D霍杰斯（DHodges）教授首次把光電測距儀用于導(dǎo)入高程，在英國Babbington的一個礦井（井深134 m）進(jìn)行了試驗，使用的儀器是瑞典AGA廠生產(chǎn)的Geodimeter1。用光電測距儀導(dǎo)入高程的原理見圖4。測距儀G安置在井口附近處，在井架上安置反射鏡E（與水平面成45角），反射鏡F水平置于井底。用儀器測得光程長S（SGEEF），儀器G至反射鏡E的距離為（llGE），由此得井深H為：H=S-l+l（6）式中：l為光電測距儀的氣象、儀器常數(shù)等總改正數(shù)。在井上、下分別安置水準(zhǔn)儀，讀取立于E、A及F、B處水準(zhǔn)尺的讀數(shù)e、a和f、b。則水準(zhǔn)基點A、B之間的高差為：h=H-（a-e）+b-f（7）則B點的高程為：HB=HA-h（8）上述測量應(yīng)重復(fù)進(jìn)行兩次，其差值應(yīng)符合煤礦測量規(guī)程的要求。3.4測長器導(dǎo)入高程測長器是利用鋼絲繞在一個圓盤上，借鋼絲升降時的摩擦力帶動圓盤轉(zhuǎn)動，由計數(shù)圓盤自動記錄圓盤的圈數(shù)，從而算出鋼絲升降長度的原理制作的。該種高程導(dǎo)入方法，對于一般深度的立井而言遠(yuǎn)不如前述幾種方法簡單、易行，并且精度受到一定的限制，本文在此不作進(jìn)一步論述。4大井深立井高程導(dǎo)入的方法所謂的大井深立井，本文指的是井深超過1 000 m的立井。實踐表明，由于地下特殊的客觀條件，當(dāng)立井井深大于800 m時（有時低于800 m），導(dǎo)入高程就相對要困難許多。所以，對于大井深立井而言，導(dǎo)入高程就成為一個難點。在此，筆者從理論出發(fā)對大井深立井高程導(dǎo)入提出一些思路，期望能夠?qū)嶋H工作有所啟發(fā)。4.1利用長鋼尺分段導(dǎo)入高程當(dāng)立井井深大于1 000 m時，我們很難制作出能夠滿足導(dǎo)入要求的長鋼尺，一方面大于1 000 m的長鋼尺其自重是絕對不能夠忽略的，另外再加上懸掛垂球的質(zhì)量，會使鋼尺發(fā)生比較嚴(yán)重的拉伸形變，而在地面我們很難模擬出大于1 000 m的長鋼尺在立井中豎直懸掛時的拉伸狀態(tài)，所以直接利用長鋼尺一次性導(dǎo)入高程其精度值得懷疑。在此情況下，我們可以將井筒進(jìn)行分段，利用滿足導(dǎo)入要求的長鋼尺（以500 m鋼尺為宜）進(jìn)行高程導(dǎo)入，在精確得到井筒某段井深的情況下就可以比較精確地導(dǎo)入高程。同理，在對立井進(jìn)行適當(dāng)分段的基礎(chǔ)上，也可以采用鋼絲進(jìn)行高程導(dǎo)入。4.2光電測距儀兩段法導(dǎo)入高程由于大井深立井特殊的條件，光電測距儀很難一次性完成高程導(dǎo)入，主要原因是濕度、霧氣等因素會嚴(yán)重影響測距，導(dǎo)致不能夠測出距離，這時，如果我們在井筒中（應(yīng)當(dāng)在大約井深1/2處為宜）設(shè)法放置能夠同時向上向下反光的反射鏡，就達(dá)到了分段測量的目的，從而完成高程導(dǎo)入。另外的一種思路是，改變光電測距儀的發(fā)光種類，選擇穿透能力較強(qiáng)的光源發(fā)射裝置，使其不受井下濕度、霧氣等因素的影響，從而實現(xiàn)井下較惡劣條件下的遠(yuǎn)程測距，最終精確地完成高程導(dǎo)入，但這要寄希望于光電測距儀在發(fā)光結(jié)構(gòu)上取得進(jìn)一步突破。4.3利用測長器導(dǎo)入高程測長器導(dǎo)入高程的原理如前文所述，雖然這種高程導(dǎo)入方法對于一般深度的立井而言遠(yuǎn)不如另外其他方法簡單、易行，但對于大井深立井高程導(dǎo)入，操作上又比其他方法簡單，只要計數(shù)圓盤的刻畫精確，讀數(shù)準(zhǔn)確，就能夠保證高程導(dǎo)入的精度。5結(jié)語總之，高程導(dǎo)入在礦山生產(chǎn)建設(shè)中是一項極其重要的基礎(chǔ)性測量工作，其精度必須能夠滿足生產(chǎn)的實際需要。傳統(tǒng)的高程導(dǎo)入方法雖然能夠解決一般的高程導(dǎo)入問題，但隨著安全生產(chǎn)形勢