研究矿井如何提高矿井测量精度

论文导读：
【摘要】招远是中国金矿资源最丰富的地区之一，近年来随着不断的开采。矿井逐渐的发展成大采深、高地压、长走向。在此情况下，矿井测量中测量精度控制与优化逐渐成为地下开采过程中的一个主要的环节。本文就对如何提高矿井的测量精度做了简要的分析。【关键词】联系测量 激光铅垂仪 测角误差

一、矿井测量精度的控制与优化目的

制定与优化联系测量的具体方案要做好矿井测量过程中对测量精度控制与优化。首要的工作就是做好将矿区地面平面坐标和高程系统传递到井下的测量工作，此工作在矿井测量中称作联系测量。这样才会对将来测量出的数据精度进行有效的、有目的的控制。在此情况下对于矿井测量工作中的联系测量的开始阶段，必须编制与优化联系测量技术方案。从而解决矿山的联系测量出现精度差、效率低等不良现象。现阶段矿井联系测量阶段施工中常会用到一井定向测量。此方法通常分为地面测量和井下测量两个部分，具体做法为在待测量井筒内悬挂根钢丝绳，将钢丝的首端牢牢的固定在井口的上方，末端自由悬挂一个重锤自至定向水平。带此项工作完成后，进行地面测量工作。在近井点部位按照导线测量的方式通过经纬仪测量两根钢丝所在的地面坐标的位置以及两个钢丝的确定点连线的方位角。通过在井下选定一个定向水平结合两钢丝测量坐标以及对应点连线的方位角、连接三角形角度和距离等观测值，按照导线测量的计算方法，求出由井下起始的导线点的地面标和起始导线边的方位角。由此可以通过测量事先井筒上下一致的目的。其量边误差为其中m■=±■， ma代表量边误差：φ为每边丈量次数；v为算术平均数与际值之差闭。可见通过精度计算，这种方法的误差相对较大。经过现代科技的发展，在工程实践中可以运用激光的特性来优化与控制测量的精度。部分矿山已经在竖井施工中运用了激光铅垂仪。这个仪器是专门为垂直定向而设计的，其基本工作原理与钢丝法一井定向相似。但是这种方法可以改变由于井下通风致使钢丝摆动而引起定向测量过程中的较大误差，并且可以改善在钢丝较长的情况下钢丝不停地摆动需要增设很多附属设备的缺点。
此仪器的测量偷点步骤为：①将激光仪的接收板放置在距离井筒壁3—10m处的临时支撑架上：②将两个激光铅垂仪置置于井底中，向井上的接收板发射激光进行投点。⑧将激光铅垂仪定时的旋转120。，并且记录每旋转120。时在接收板上的投点位置。记录投点后取其中较精确的三点，将其组成的三角形的内切圆中心确定为投点最终位置。④利用投点连接所形成的三角形进行坐标与起始方位的计算。当这种技术进行测量时激光铅垂仪必须要事先进行水准管整平工作，否则会导致仪器不平整，从而导致测量出现较大的误差。目前我国矿山常用的激光铅垂仪的长水准器角值大多数是20″2mm，根据这个指标我们可以准确的求出弧形水准管对应的半径R：R=■ 60×60×180，其中l与0为水准管分划I毫米所对，应的圆心角0。有此公式求得弧形水准管对应的半径R。由于在整平仪器时人眼会出现最小分辨率为0.1mm的误差，所水准管的误差最小也为0.1mm，则圆心角θ可以求出：θ=（0.1/1000）/R，从而就可以求出由于整平工作所引起的误差为：m激=0×（R+H+h），其中H为井筒深度：h为接收板到地面0.006～0.009之间，远远小于传统测量方案。

二、井下测量的控制与优化方法

井下测量的控制与优化方案主要包括平面和高程控制测量两部分的内容。平面测量控制主要是对经纬仪导线的误差控制，高程测量误差控制主要是对水准和三角高程的误差进行有效控制。井下经纬仪导线的误差是由于在利用经纬仪测量过程中测角和量边存在着一定的误差，从而导致了井下经纬仪导线测量的误差产生。这些情况所导致的误差可以分为测角误差和量边误差，但是在实际的测量工作中引起测量精度误差的主要因素是测角误差。所以准确的控制测角误差就可以对误差精度进行有效的控制与优化。
其误差来源是：①仪器误差，也就是由于仪器本身在制造过程中所造成的不可避免的误差：②测角方法误差，这种情况是由于瞄准和读数方法不正确所导致的误差；③外界条件所引起的误差。
由于井下的条件相对较恶劣通风、照明、矿尘、井下温度等因素都有可能会导致测量精度相对较低的后果。通过工程经验计算可以求得井下经纬仪测垂直角的误差通常为：m=■ 其中mc为瞄准所产生的误差论文导读：居中所产生的误差：n为测回观测垂直角的次数。由此可以看出测角误差影响范围广因素多。为了更好的优化与控制测量精度，就需要不断的将经纬仪替更新为全站仪，这种仪器除了要人工进行瞄准工作以外，其他工作都可以用仪器自行完成。这大大的减少了测量误差，调高了测量精度。实践证明当利用测距精度为±（3+9m·S）mm、测角精度在±2级
；me为读数估算所产生的误差；mr为竖盘水准管居中所产生的误差：n为测回观测垂直角的次数。由此可以看出测角误差影响范围广因素多。为了更好的优化与控制测量精度，就需要不断的将经纬仪替更新为全站仪，这种仪器除了要人工进行瞄准工作以外，其他工作都可以用仪器自行完成。这大大的减少了测量误差，调高了测量精度。实践证明当利用测距精度为±（3+9m·S）mm、测角精度在±2级以上的全站仪进行单程测量的情况下，测量精度可以达到4级水准，从而满足了井下水准测量精度要求。
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三、计算机辅助对矿井测量精度优化

随着计算机辅助运用到工程的每一个角落，矿井测量精度的控制与优化也离不开计算机辅助。现阶段主要运用CAD强大的绘图功能来辅助井下巷道测量中的导线、施工放样线的设计与标定工作。利用传统方法反算导线点的坐标，逐个求出导线点与设计中心线的距离，然后再将其进行井下的标定，此方法在工作当中不可避免的会产生偶然误差，所以通过测量各个点位的控制坐标将其输入CAD图形中，测量距离。这样会大大减少工作强度，同时优化了测量的精度。