竖井一井定向误差分析的探讨

耿超 逯金龙

摘要：随着北大领铁矿一井定向的完成，各水平凿岩分段的平面控制测量采用竖井三角形连接法联系测量，其误差由两个中段的连接误差和投点误差3部分组成，本文针对一井定向产生的误差来源展开分析探讨。

关键词：北大领铁矿；联系测量；连接误差；投点误差

一、前言

北大领铁矿800中段以下将采用上下采区的分区开采方法，急需将平面控制测量系统传递到各个采区。

二、一井定向

在进行一井定向操作之前，首先需要做好以下几个方面的准备工作：第一，不仅需要仔细查看竖井井底的岩石情况，同时还需要查看竖井顶部的岩石情况，在确保操作的环境处于安全的前提下再进行定向操作。与此同时，为了确保一井定向的投点布置更加的合理，还需要对上、下段的测量路线进行仔细地勘察；第二，在对导线点进行布设的时候，需要确保布设的点能够更好地进行定向测量；第三，为了确保一井定向测量工作能够更加顺利的进行，同时为了确保整个测量工作具有更高的质量，还需要对进行一井定向测量的测量工具进行仔细地核对，确保测量工具的完好无缺；第四，在进行布点和投点操作的时候，也需要确保操作的质量。一般是在钢丝线上系上锤球后，然后将其放入到大水桶中，并且还需要确保锤球在水桶的中部，不会碰到水桶的底部。

三、一井定向的误差组成

在进行一井定向测量的时候，造成测量误差的因素主要有以下三个方面：第一个方面的影响因素是井上部分，测量误差用m上表示；第二个方面的影响因素是由于投点所造成的误差，测量误差以θ表示；最后还有一个引起测量误差的就是井下连接部分，测量误差以m下表示。根据实际定向资料分析可知，井上下连接误差之和与投向误差大致相等。

1、投点误差分析

一井定向测量之所以会出现投点误差，主要在于用于测量的锤球线在测量的过程中出现了偏斜的情况，从而导致了测量上的误差出现，这种误差一般也被称之为“投向误差”。在测量的过程中，要想将投点误差控制在30〞以内，那么当两锤球线之间的距离在2米到5米之间时，其投点误差需要控制在0.3毫米到0.8保密之间，这个要求是非常高的。下面对各种影响因素进行了分析和研究。

（1）在进行一井定向测量的过程中，锤球会受到气流的影响，整个影响过程会分成三个阶段：第一个阶段是当钢丝在井筒中间的时候，受到气流的影响会相对较小；第二个阶段是当钢丝在定向中段的时候，在受到气流的影响时，会对锤球线形成单向的侧压力，从而使其发生偏斜；第三个阶段是当钢丝和锤球都在稳定液中的时候，所受到的气流影响基本上可以忽略不计。

不过为了确保具有更高的测量精度，不管是在哪个阶段，都一定要注意减小风流对测量结果所造成的影响，一般都会采取以下几个方面的措施来进行保护：①在进行定向的时候，为了有效的减小风速，可以采取停风和关闭风门的措施来减小影响；②对于锤球线来说，一定要确保尽可能的减小受到气流影响的长度，一般在进行停风和关闭风门操作之后，还会在垂线上加一套管，以减小相應的影响；③可以适当的加大锤球的质量，不过在加大锤球质量的同时，需要确保锤重与钢丝的直径相适应，因为钢丝的直径越大，所受到气流的影响作用也就会越大。因此，一般来说所使用的锤球的质量都在300千克以内，这样使得钢丝的直径被严格地控制在1.5毫米到2.0毫米之间。

（2）如果井筒内出现滴水的情况，也会对锤球线造成较大的影响，从而影响到测量的准确性。因为一旦有滴水现象的发生，将会使得锤球的均匀摆动被破坏掉，这样会使得整个测量过程受到影响。因此，在进行锤球悬挂的时候，一定要格外注意锤球悬挂的位置，确保其不会受到滴水情况的影响。与此同时，还可以通过设置相应的挡水板和设置挡水盖等措施来进行保护，从而有效的减小因为滴水现象所造成的测量误差。

（3）还需要减少因钢丝的弹性作用对测量结果所造成的影响，一般所采取的措施是：选择使用大直径滚筒的绞车，然后使用直径较小的钢丝和相应的锤重，最好在选择定点板下完全铅直的位置进行观测，这样能够有效的减小因钢丝的弹性作用所造成的测量误差。

（4）在进行测量的时候，如果锤球线的摆动面和标尺面不平行，也会造成相应的测量误差，因为这样会在进行测量读数的时候，标尺上的读数与真实的读数位置存在一定的差距，从而形成相应的测量误差。因此，为了尽可能的减少这一误差，在进行读数观测的时候，一定要确保锤球线的摆动方向与标尺平行之后再进行观测。同时，还需要对锤球摆幅的大小进行相应的控制，一般要求其摆动的范围在100毫米以内。

2、误差预计和分析

比如在北大领铁矿联系测量中，在8003#采场采用一井定向的测量方法进行测量。试根据以下的实测结果，进行其定向误差的预测。

实测数据：a=11.031 b=11.723 c=0.69 d=57.287 γ=0°0′53″

a′=3.113 b′=3.794 c′=0.688 d′=1.909 γ′=1°39′37″

设ψ、β、α′和的中误差为mψ、mβ和mα′，则定向水平起始边方位角中误差为：θ= mψ.mβ.mα′

式中θ—投向误差（可以查表或计算出来）。定向测量工作使用莱卡TC402全站仪。其主要技术指标：一测回水平方向中误差±0.71″；照准误差±2″；读数误差为0。按照相应的计算方法得出：连接误差：mβ= ±11.031/0.69×0.71″=±11.35″，mα′= ±3.113/0.688×0.71″=±3.21″。对中误差：me= ±0.001×206×1000÷（57.287×√2）=2.54″，me′= ±0.0001×206×1000÷（1.909×√2）=7.63″。仪器误差：mi= ±√（2×2/3） =±1.15″。连接角中误差：mψ=±2.79″。投向误差：根据《规程》查得37.78″。定向总误差：mψ′=±40.5″。

四、总结

本次定向即减轻了工作量，又达到了《工程测量规范》的精度要求。

参考文献：

[1]王晓静，王现成，何保喜.煤矿井下巷道万米贯通测量的实践[J]山东治金，2010.01[10]：105-016.

[2]胡荣明.城市地铁施工测量安全及安全监测预警信息系统研究[J].陕西师范大学，2011（12）.