井下測量技術(shù)及其精度控制研究

劉福州

（江西漂塘鎢業(yè)有限公司，江西 贛州 341515）

在礦井生產(chǎn)工作的不斷推進(jìn)下，礦井回采和掘進(jìn)的工作面也在增大，布置在井下的測量點(diǎn)位置也會發(fā)生一定變化，這會使得井下測量結(jié)果出現(xiàn)一定偏差，進(jìn)而影響到井下測量的質(zhì)量，因此需要對井下測量技術(shù)和精度控制進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注[1]。

1 礦山測量的基本概述

1.1 礦山測量的含義

在礦山的建設(shè)和開采過程中，礦山測量是為礦山的規(guī)劃設(shè)計、勘探設(shè)計以及生產(chǎn)經(jīng)營管理而進(jìn)行的測繪工作。在開展礦山測量工作的過程中，會涉及到非常多的內(nèi)容，其中包括地面和地下井巷等內(nèi)容。在開展礦山測量時候，需要認(rèn)識到安全的重要性，任何的疏忽都有可能會影響到礦井的正常運(yùn)行和生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)問題就會導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。

1.2 礦山測量的主要任務(wù)

在開展礦山測量工作的時候，需要建立起礦區(qū)井上和井下的測量控制網(wǎng)，需要及時的做好地形圖的測繪。礦區(qū)地面和井下的各種工程施工測量和竣工測量也是非常重要的內(nèi)容，這些都是在礦山測量工作中必須要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容[2]。

2 井下測量精度的影響因素

2.1 礦井井下測量設(shè)備

在開展礦井井下測量工作的時候，經(jīng)常會使用到各種礦井井下測量設(shè)備，因此需要選取合適的測量設(shè)備來做好相關(guān)的工作。首先，在進(jìn)行測量前需要做好設(shè)備的校準(zhǔn)和歸零。測量設(shè)備一般都需要采用專業(yè)的儀器來進(jìn)行檢測，這樣才能將檢測結(jié)果作為主要的依據(jù)來讓其符合井下測量精度的相關(guān)要求。如果沒有相關(guān)的設(shè)備來對校準(zhǔn)和檢查的工作質(zhì)量進(jìn)行保證，會在很大程度上影響到測量的實(shí)際數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，對后續(xù)的施工也會產(chǎn)生很大的影響。

2.2 井下測量導(dǎo)線點(diǎn)位的選擇

在開展礦井測量工作的時候，點(diǎn)位的布設(shè)是必須要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，因?yàn)榫碌南锏廊菀资艿刭|(zhì)構(gòu)造的影響，在開展采掘工作的時候，巷道圍巖就會比較容易受到變形的影響，進(jìn)而影響到巷道內(nèi)測量點(diǎn)位，導(dǎo)致出現(xiàn)位移現(xiàn)象。因此在確定測量控制點(diǎn)的位置時候，需要提前做好位置的專業(yè)性校對，選取地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定的地方布設(shè)，避免給井下測量的工作帶來不利的影響。

2.3 工作人員的綜合素質(zhì)

在開展礦井井下測量工作的時候，需要對相關(guān)人員的專業(yè)素質(zhì)和水平重點(diǎn)關(guān)注，這對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性具有非常重要的影響。想要實(shí)現(xiàn)對測量人員的有效篩選，需要重點(diǎn)選取專業(yè)技能強(qiáng)和素質(zhì)良好的人員來開展工作，做好系統(tǒng)性的知識培訓(xùn)，從而促進(jìn)工作人員的均衡性發(fā)展[3]。

3 井下測量技術(shù)的內(nèi)容

3.1 聯(lián)系測量

想要保證井下測量精度，其前提就是將礦井所在地區(qū)的平面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)傳輸?shù)骄?，這是非常重要的一項(xiàng)測量工作，這項(xiàng)工作被稱為聯(lián)系測量。在經(jīng)過聯(lián)系測量之后才能實(shí)現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的精確傳遞，同時也能使測量質(zhì)量得到更好的保證。在聯(lián)系測量階段，需要通過制定出合理的測量技術(shù)方案來解決精度問題。目前來說，在施工中經(jīng)常會使用到的聯(lián)系測量方法，主要有一井定向測量和激光鉛垂測量。

3.2 一井定向測量

一井定向測量是由井上和井下測量兩個方面的內(nèi)容來共同組成。其操作步驟就是將兩個鋼絲繩懸掛在還沒進(jìn)行實(shí)際測量的井筒內(nèi)部，在井口的上方固定好鋼絲繩的首段，對鋼絲繩末端吊錘，讓鋼絲繩保持水平定向，然后進(jìn)行下一步工作。一般來說是運(yùn)用導(dǎo)線測量的方式來實(shí)現(xiàn)對地面測量，靠近井筒的經(jīng)緯儀就可以測量鋼絲繩和坐標(biāo)連線的相關(guān)位置。在井下測量的過程中，一般都是選擇定向的水平來讓方位角和鋼絲繩實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)保持在對應(yīng)狀態(tài)，讓井下測量點(diǎn)和鋼絲繩吊錘都保持連接形成垂直三角形，然后再測量好角度和距離。完成上述內(nèi)容之后對相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)線點(diǎn)地面坐標(biāo)和方位角做好計算和分析。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的影響下，目前已經(jīng)開始廣泛使用激光鉛垂測量的方法。

3.3 激光鉛垂測量方法

在對激光垂直測量的方法進(jìn)行使用之前，一般需要在礦井的井筒外部3cm～10cm的位置上設(shè)置一個臨時的支架，然后將激光儀接收板放置在支架上。然后需要在井下安置激光儀，讓發(fā)射的激光可以投射到井上的激光接收板上，這樣之后就需要間隔一段時間來對激光儀進(jìn)行120°的轉(zhuǎn)動，并且要做好相關(guān)的記錄工作。在完成一個360°的旋轉(zhuǎn)之后，激光接收板上會出現(xiàn)3個不同的點(diǎn)，并且會組成一個三角形，在三角形的內(nèi)部繪制一個以內(nèi)切圓的圓心為中心的激光投射點(diǎn)就是最終的激光投射點(diǎn)。最后需要依據(jù)投射點(diǎn)所形成的三角形來進(jìn)行一定的分析和計算，并且需要對測量過程中的水平校對進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，避免因?yàn)樾栴}而引起測量誤差。

4 礦井井下測量中常見的問題

4.1 審核圖紙失誤

在礦井井下測量工作開展的過程當(dāng)中，因?yàn)槭韬龃笠舛e已知點(diǎn)的坐標(biāo)、方位角或者是高程，是比較常見的問題，有時候還會出現(xiàn)施工巷道經(jīng)過的路線上遺漏井巷，設(shè)計圖紙中巷道距離標(biāo)注不一致的現(xiàn)象，這些都是在審核圖紙的過程中出現(xiàn)了失誤。對于相關(guān)的工作人員來說，需要更加認(rèn)真、細(xì)心的對待圖紙的審核工作，要注意區(qū)分圖紙中數(shù)據(jù)和位置，還要在每個測量組中配備熟悉測量業(yè)務(wù)的人員，及時的發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題。

4.2 測量工具不全

在開展礦井井下測量工作的過程當(dāng)中，部分測量人員在進(jìn)入到井下之后才會發(fā)現(xiàn)測量工具的攜帶不夠齊全，這種現(xiàn)象經(jīng)常會給工作帶來很多不必要的麻煩，同時也會降低工作效率。對于井下測量人員來說，需要在下井之前做好工具的檢查，避免出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象[4]。

4.3 計算方位角有誤

一般來說，在井下測量的同時還要進(jìn)行現(xiàn)場的標(biāo)定，因此對于記錄人員來說，在記錄測量數(shù)據(jù)的時候，還要抽空對水平角和傾角的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，通過這樣的方式來對本站的方位角進(jìn)行推算，如果其中的某一個步驟出現(xiàn)了計算錯誤，并且上井之后沒有做好計算和檢查，就會很容易造成工程事故。因此對于記錄人員來說，要做到認(rèn)真細(xì)心的記錄和計算，并且還要及時的做好復(fù)算，要讓計算的準(zhǔn)確性得到有效保證。

4.4 儀器未做好校核

井下測量工作的開展一般都處在潮濕環(huán)境當(dāng)中，因此測量儀器就比較容易受到環(huán)境的影響。在使用儀器之前，如果沒有依照相關(guān)規(guī)定來做好校驗(yàn)和調(diào)整，會影響到數(shù)據(jù)的精確性，給導(dǎo)線測量帶來比較大的影響[5]。

5 井下測量精度控制和優(yōu)化

5.1 聯(lián)系測量方案的優(yōu)化

聯(lián)系測量就是將地面礦區(qū)測量點(diǎn)的坐標(biāo)和高程傳遞到井下，通過這樣的方式來實(shí)現(xiàn)測量工作的開展。對于聯(lián)系測量來說，這項(xiàng)工作的主要目的就是對測量得到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行一定的控制和優(yōu)化，然后做好方案的優(yōu)化處理，并且做到測量工作的合理規(guī)劃，對測量中出現(xiàn)的誤差問題進(jìn)行統(tǒng)計和分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效的防治和管理。在開展聯(lián)系測量優(yōu)化鞏固的過程中，一定要對前期的準(zhǔn)備工作重視，要讓測量準(zhǔn)確程度得到保證。在礦井的實(shí)際測量過程當(dāng)中，經(jīng)常會有大量的測量數(shù)據(jù)，其中的一些數(shù)據(jù)都屬于原始數(shù)據(jù)，在對這種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時候，比較容易造成數(shù)據(jù)錯誤和遺失的現(xiàn)象，進(jìn)而影響到測量數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。因此我們需要對井下測量數(shù)據(jù)的核對重點(diǎn)關(guān)注，要將測量圖作為是礦井施工中的基礎(chǔ)性前提，同時指導(dǎo)繪圖工作可以使繪圖進(jìn)度得到很大提升，讓井下測量的準(zhǔn)確程度得到有效提升。

5.2 井下測量控制方式的優(yōu)化

在開展礦井精度測量優(yōu)化的過程當(dāng)中，需要對平面和高程測量的精度這兩個方面作為重點(diǎn)內(nèi)容來關(guān)注。在對平面測量精度優(yōu)化的過程中，需要消除經(jīng)緯儀測量中產(chǎn)生的誤差并做好相關(guān)的控制工作。在測量的過程中使用經(jīng)緯儀，所產(chǎn)生的偏差大都是由兩邊和測角的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的，這種誤差出現(xiàn)的原因就是在使用測量設(shè)備的時候沒有做好校準(zhǔn)和檢查的工作。想要對水準(zhǔn)測量或者是三角高程測量中存在的誤差現(xiàn)象進(jìn)行有效的控制，就需要先優(yōu)化好測量方式，只有這樣才能對高程和平面測量的精度進(jìn)行有效的控制和優(yōu)化。在開展井下測量工作的過程中，要積極的使用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步的降低由于人為操作所造成的失誤問題，進(jìn)而提升測量精準(zhǔn)度。

5.3 平面測量誤差的控制

平面測量控制中產(chǎn)生的誤差，主要是經(jīng)緯儀導(dǎo)線，而造成井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線出現(xiàn)誤差的主要原因就是在使用經(jīng)緯儀測量角和兩邊時產(chǎn)生了誤差。因此在開展實(shí)際工作的過程中，想要對誤差精度進(jìn)行優(yōu)化，就需要對測角誤差進(jìn)行有效的控制。一般來說，出現(xiàn)井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線誤差的原因由很多，主要受到人為的影響。同時儀器本身在制造的過程中不可避免的存在著各種缺陷，再加上受到外界因素的影響，這些都會影響到測量的精度。因此在開展測量工作的過程中，可以采用全站儀來代替經(jīng)緯儀，盡可能的減少人工操作步驟，避免造成較多的誤差現(xiàn)象，進(jìn)一步的提升測量的精度和質(zhì)量[6]。

5.4 計算機(jī)輔助測量

在礦井測量技術(shù)不斷進(jìn)步的影響下，計算機(jī)輔助設(shè)備的應(yīng)用頻率正在不斷的增加，這些應(yīng)用可以讓人工測量存在的一些問題得到有效的解決，從而更好的提升測量的質(zhì)量。在一般的情況下，井下測量工作的開展需要對計算機(jī)繪圖工具積極的利用，然后將其作為依據(jù)來開展圖紙規(guī)劃和測量放線的工作，通過憑借詳盡的計劃來讓計算機(jī)輔助測量工作變得更加規(guī)范，從而更好的提升礦井測量的精度和質(zhì)量。在現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，計算機(jī)輔助測試已經(jīng)成為常用的方式，并且可以實(shí)現(xiàn)對礦井測量精度的有效控制和優(yōu)化。就目前來說，主要是利用CAD技術(shù)強(qiáng)大制圖功能來強(qiáng)化巷道導(dǎo)線的設(shè)計和施工放樣的確定。傳統(tǒng)采用的方式是反算導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)來計算出導(dǎo)線點(diǎn)到中心線的距離，然后再對井下的標(biāo)定進(jìn)行確定，但是這種方式比較容易出現(xiàn)誤差，通過使用計算機(jī)可以更快實(shí)現(xiàn)反算導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)控制，最終計算出距離。這種計算機(jī)輔助測量的方式能夠很大程度上減少測量人員的工作強(qiáng)度，同時也能達(dá)到測量精度的優(yōu)化和控制[7]。

5 結(jié)語

綜上所述，在開展井下工程的時候，測量工作發(fā)揮著非常重要的作用，保證礦井測量精度是保障礦井安全生產(chǎn)的重要前提之一。在礦井測量中，經(jīng)常因?yàn)槭艿礁鞣N因素的影響而出現(xiàn)一定的偏差，為了對測量結(jié)果準(zhǔn)確性進(jìn)行有效保證，需要做好控制和優(yōu)化，進(jìn)一步的提升井下測量的安全性和可靠性。