张勇
山东烟台鑫泰黄金矿业有限责任公司 山东 烟台 265147
摘要：在金属矿山中采用一井定向方法进行贯通测量主要适用在外业环境比较差，不太适合开展测量工作的条件下进行测量实践。本文山东烟台鑫泰金矿为例，通过三角连接进行投点的测量方法来对该矿山的回风巷进行测量，以保证该回风井+40米和主井工程能够顺利实现贯通。在测量中，利用一井定向方法在回风井的上下建立起三角形和导线布局，通过联测进行定向，该技术的应用为风巷准确实现提供了重要的技术保障。
关键词：金属矿山；一井定向；贯通测量；实践
本文中的金属矿山是一座大型的金矿，该矿山的主要矿体位于地下60米下。矿体有上下两部分矿带构成，其总长达大约为2000米，带宽在0.5到3米范围内。在开采作业中采用的是探采结合的开采方式，目前主要对-10米水平和-170米水平进行了开采，其他开采难度较大矿体较薄的矿体将统一在后期进行开采作业。该矿山主要拥有2条竖井，其中主井两条，回风井一条。由于矿山需要将现有的通风系统构成一个整体，以提高通风效果，因此要贯通风井的西段和主井。而施工的难点在西风井与主井质检并没不直接关联，是相互分离的两条矿井，因此在两井间精确的贯通通风巷道就成为了本次施工的重要环节。在充分考虑矿山环境的基础上，采用了一井定向的测量方法，来进行贯通测量的实践操作。本文将以此为例来介绍一井定向的相关操作。
一、概述一井定向的测量方法
所谓一井定向是指是在竖井内进行定向测量，其主要操作方法是将两根钢丝悬挂于井筒里，也可以采用铅垂地的方法同时发射出两条光束，在井下及地面间形成联测，以便将两条重垂的中心在地面的坐标和连线便所形成的方位角坐标向井下传递，从而形成导线边以及控制点。在一井定向测量工作中主要包括两部分内容，既投点以及连接。
（一）投点
一井定向测量中所说的投点主要是指地面上的坐标点位以及其方向角通过两根钢丝悬挂在井筒内所构成的竖向面向井下进行传递。
（二）连接
而在一井定向测量中所说的连接则可以分成两大主要部分，接井下与地面的连接测量。其中在地面进行的连接测量主要是在地面对两根钢丝的所在的坐标点和方位角进行测定；而在井下进行的连接测量则主要是通过两根钢丝在定向水平所形成的坐标点和方位角来对井下导线所在位置的起始点确定其坐标，并测定其起始边所形成的方位角角度。
本文所述的矿井由于其副井和风井之间无法形成通视，按照测量现场的具体条件，利用一井定向技术的联系三角形法得出平面图，如图1所示：
图1 联系三角形法所得平面的示意图
其中的C和C’点是图1中的连接点。运用联系三角形法是必须满足C、D点之间以及C’、D’之间要形成通视这一基本条件，同时CD边长和C’D’边长应超过20米，而三角形中的两个随叫应控制在2度范围内，且应尽量将a/c以及 a’/c’的比值控制在1.5以内。在井上进行连接测量时，应将经纬仪设置在C点，并进行各个角度以及边长的测量。而在井下进行连接测量的生活则应将测量仪器设置在C’点，测出各对应角的角度以及各对应边的长度。
二、金属矿山一井定向贯通测量实践
（一）测量前的准备
1、首先要对井筒的断面进行全面的检查，以便对井筒内可以利用的有效面积加以认定，同时对两条垂线之间的距离进行测量。另外需要实际勘察井筒与地面间的测量路线，以保证测量线路以及连接图形的合理性。
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2、根据定向测量进行测点的布设工作。
3、根据适用的仪器设备来准备相应的测量工具，在本次测量总采用的重锤球质量为15千克，钢丝直径为1.5毫米，以及定向板、绞车、定向滑轮、测量使用的水准仪、全站仪，另外还需要准备水桶和信号圈等。
4、测量前还需要在地面检测测量仪器的各项性能，以保证测量工作的顺利进行。
（二）在竖井的上下间建立起控制系统
1、在进行测量时，矿山地面坐标系要和井下坐标系保持一致，才能使风向道顺利准确的实现在两井筒间的贯通。独立定向应进行两次，并严格将误差控制在1’范围内。
2、在完成导线点的布设后，还要充分考虑实际的测量环境和条件，将两个测站合理的设置在地面位置，并且严格遵守相关测量标准和操作规范进行量边测角的操作。
3、定向测量要求连接图形时，在三角形内的两个锐角角度应在2度以内，同时两挑垂线在投点以后，在地面以及井下测量所得的两垂线间距的误差应控制在2毫米范围内。
4、在进行定向时应通过对讲机保持地面与井下的联络通畅。
5、完成投点以后，在挂垂球时要防止其接触桶壁或者桶底。当垂球在水桶内保持静止状态后，可以在铁丝上套号信号圈。信号圈应事先准备好，可以采用铁丝进行制作，并将直径控制在2到3厘米，一次制作3到6个即可。套好信号圈后就可以放下垂球，观察其是否可以保证定向水平。如果实现定向水平则说明垂线位置正常，没有接触到水桶壁或者底等，如未能保持定向水平则需要重新进行投点货进行相关的检查。
（三）对联系三角形展开测量和计算
1、外业测量操作
首先测量两条垂线之间的距离，在测量结果中应选取最大值。然后以井筒内的两条垂线与连接点共同构成三角形，且应尽量减小三角形的两个内角的角度，保证这两个内角的角度无论在何种情况下都保持在2度范围内。最后对联系三角形两个边长计算其比值，该值不应超过1.5。
2、测量联系三角形时对精度和量边测角的具体要求
首先通过全站仪来对联系三角形进行测角，联系三角形在井上的测角精度要控制在正负4’’之间，而联系三角形在井下的测角精度则要控制在正负6’’这一范围里。
在对边长进行测量时，应保证垂线处于稳定状态下，用钢尺对联系三角形的每条边长进行测量，测量操作应重复6次，每次读数时，估读应达到0.5毫米，对每条补偿进行测量的误差值应小于2毫米，然后取每次测量所得数值的均值作为本次测量的最终结果。如果垂线发生摆动时，可以通过摆动方法在井下测量各边的边长，且应连续读数6次，同时对每边要进行两次测量，两次测量结果间的互差应控制在4毫米以内，并将测量所得数值的平均数作为本次测量的最终结果。
3、进行内业计算工作
首先运用联系三角形法，根据正弦公式计算出各角的角度值。然后对计算以及测量的结果进行检查。联系三角形的内角之和应为180度。如果存在少量的残差，可以将其在内角中进行平均分配。在本次测量实践中，在井上所测的联系三角形内角和为179。59’59’’，而在井下的测量数据为179。59’57’’，均达到了对测量精度的要求。在地面对两条钢丝的间距进行测量所得的数值和根据余弦公式进行计算所得的数值之差不能超过2毫米，而在井下测量的两条钢丝的间距与计算结果的数值之差应在4毫米范围内。最后对连接点所测的角度精度进行检查，由于d边的边长超过了20米，在仪器对中后所测误差值为6’,达到了测量精度要求。
三、总结
在该矿山的贯通作业中，一井定向测量技术是副井与回风井实现准确贯通的重要技术保障，同时一井定向测量方法的应用也有效的节约了测量成本。实践证明，一井定向这种测量方法是一种具有较高应用价值和经济性的测量技术，在矿山等行业领域的应用前景将十分广阔。
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作者简介：
张勇，男，1979年生，汉族，山东济宁人，测量工程师，主要从事矿山测量技术管理工作。
论文作者:张勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/12
标签：测量论文; 角形论文; 井下论文; 矿山论文; 垂线论文; 井筒论文; 边长论文; 《防护工程》2018年第18期论文;