云錫老廠錫礦貫通測量分析研究

趙云剛

[摘 要]本文通過對云錫老廠錫礦貫通測量的分析研究，發(fā)現(xiàn)了貫通測量誤差定理和誤差估算的一種新的方法，為礦山測量走出了一條小小的新路。

[關(guān)鍵詞]貫通測量 誤差分析 GPS 全站儀

中圖分類號：TD313 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0099-02

1 引言

老廠錫礦是云錫公司最大的一個礦山，礦山面積105平方公里，以井下采礦為主。井下每年掘進巷道總長約30KM左右，貫通工程較多，最多的是對向貫通。貫通測量是根據(jù)貫通工程設(shè)計要求和相應(yīng)的測量設(shè)想、規(guī)劃所進行的測量，貫通測量一般包括地面控制測量、地面與井下聯(lián)系測量和井下導(dǎo)線測量等。

1.1 貫通的允許偏差

貫通的允許偏差是指貫通點在空間三個方向的偏差。即沿巷道中心線長度偏差MY′；垂直于巷道中心線平面上的偏差MX′和在鉛垂面（高程）上的偏差MH。第一種偏差MY′只對貫通距離有影響，對貫通巷道質(zhì)量沒有影響。而后面兩種方向的偏差（誤差）對巷道質(zhì)量有影響，并稱后面兩種方向為貫通的重要方向。

我礦大型對向貫通一般規(guī)定：MX′<1m或MX′<0.5m，MH′<0.3m。允許偏差的大小一般是根據(jù)貫通工程設(shè)計要求和我礦現(xiàn)有測量水平和實際條件而綜合設(shè)定的。偏差的評估采用測量誤差預(yù)計評估，貫通測量預(yù)計誤差采用測量中誤差的兩倍計算，要求預(yù)計誤差小于允許偏差。

1.2 貫通測量工作步驟

①.根據(jù)貫通工程設(shè)計要求的允許偏差來選擇測量方案。

②.按選定的測量方案設(shè)計和規(guī)劃進行測設(shè)，并嚴格按云錫《礦山測量技術(shù)規(guī)定》和國家有關(guān)測量規(guī)范要求執(zhí)行。

③.貫通前幾何要素的計算和實地巷道中線和腰線的標定。

④.急時測設(shè)導(dǎo)線跟近掘進巷道檢查和修正。

⑤.貫通后聯(lián)測貫通實際偏差值，計算各項測量閉合關(guān)，并分析總結(jié)貫通測量經(jīng)驗。

2.貫通測量方案選擇和誤差預(yù)計

2.1 貫通測量方案選擇

根據(jù)貫通工程設(shè)計實地踏勘和收集有關(guān)測量資料分析，設(shè)想幾個測量方案，并對幾個方案進行分析和比較，優(yōu)選出一個在技術(shù)上可行，經(jīng)濟上較為合理的方案作為貫通測量方案。

2.2 貫通測量誤差預(yù)計

誤差預(yù)計是貫通測量誤差評估的一種常用方法，它是貫通工程測量設(shè)計最主要的方面。誤差預(yù)計的目的是幫助我們選擇合理的測量方案，避免由于測量精度不夠造成工程損失，或者精度過高而增加測量工作量。誤差預(yù)計不是預(yù)計貫通實際偏差的大小，而是預(yù)計實際偏差可能出現(xiàn)的限度。

2.2.1誤差預(yù)計公式

Mx′k（預(yù)計）=2×Mx′k

2.2.2誤差預(yù)計參數(shù)的確定

①.測角中誤差

選用井下I級閉（附）合導(dǎo)線21條，Ⅱ級閉（附）合導(dǎo)線60條，初級導(dǎo)線測角239個（兩次獨立又觀測）和11條閉合導(dǎo)線，按下面公式計算測角中誤差。

②.測量高差的單位中誤差

我礦井下測量高程分高級水準和初級水準兩種等級，水準高程中誤差計算如下：

=±

三角高程中誤差計算如下：

=±

2.3 貫通測量實踐

每個大型貫通工程都經(jīng)過了常規(guī)的的貫通測量誤差預(yù)計，在誤差預(yù)計基礎(chǔ)上又進行測量設(shè)計，分別都按設(shè)計測設(shè)和貫通工程施工測量指導(dǎo)，最終都做到了按工程設(shè)計要求準確貫通。貫通實際偏差都小于預(yù)計誤差，通過多次大型對向貫通測量實踐和認識得知。

3.貫通測量誤差分析研究

3.1 貫通工程測量控制

貫通工程測量應(yīng)是一個相對獨立連續(xù)而綜合的環(huán)路測量控制，采用較先進的測量儀器和測量訪求嚴格按照有關(guān)規(guī)范測設(shè)不同等級的環(huán)線控制，從高級控制低級，在環(huán)線上測有地面控制測量、地面與井下聯(lián)系測量和井等級導(dǎo)線測量，測量控制平面和高程。

3.2 貫通測量誤差分析研究

3.2.1貫通測量誤差性質(zhì)定理

測量誤差一般分偶然誤差和系統(tǒng)誤差兩類。貫通測量誤差同樣包含偶然誤差和系統(tǒng)誤差，它們相互矛盾對立，在一定的條件下互相轉(zhuǎn)化。偶然誤差轉(zhuǎn)化并依附于系統(tǒng)誤差而呈現(xiàn)最終統(tǒng)一的貫通測量系統(tǒng)誤差，或稱貫通測量總系統(tǒng)誤差。因為測量環(huán)線是相對獨立連續(xù)的，所以測量環(huán)線上的誤差是逐級堆積迭加的。從這些分析可得到貫通測量性質(zhì)定理。

3.2.2貫通測量誤差構(gòu)想分析研究

構(gòu)想分析研究一：

以前擔負施工測量時，指導(dǎo)次要巷道掘進給中線方向常常用羅盤給中線。如果給的中線方向偏差1°時，會想掘進20m后迎頭將產(chǎn)生多大的中線偏差？一般會這樣計算：偏差mx′等于給中線方向偏差的正切值再乘以這對中線指揮掘進的距離。從這種計算方法中我也就得到了些啟發(fā)，有少許的聯(lián)想。再根據(jù)上面獲得的貫通測量誤差性質(zhì)定理可得到初放的誤差公式為：

mx′=K·D

上式中K為測量距離的系數(shù)，D為測量距離變量，現(xiàn)在的問題是D和K怎樣獲得？

可是它們的性質(zhì)是相同的，都是距離嘛，又想到事物都是相互矛盾而又相互依存統(tǒng)一的，一定有它們間的聯(lián)系決不放去。后又想到了畫法幾何學(xué)中，線的投影、換面和展開，試想也把環(huán)形折線分別投影、換面和展開聯(lián)成一條直線來代替中線，這樣也就理想的把測量環(huán)線距離轉(zhuǎn)變成中線距離了。下面再來考慮貫通水平重要方向測量誤差的測角誤差和測邊誤差綜合影響系數(shù)K。

=

再將代入上式得

=

上式即為貫通在水平重要方向測量誤差的估算公式。

同理可得貫通在高程上測量誤差估算公式為：

=

式中：

—測量高差的單位中誤差，

=各等級導(dǎo)線線路距離，以百米為單位。

綜上所述，可得到貫通測量誤差定理：定理一，貫通水平重要方向測量誤差等于測角中誤差的正切乘以相應(yīng)測量環(huán)線上距離再求和，其誤差與測量環(huán)線距離成正比。即=。

定理二，貫通在高程上的測量誤差等于測量環(huán)線高程測量的單位高差中誤差乘以相應(yīng)測量環(huán)線距離的平方根（距離D以百米為單位）再求和，其誤差與測量環(huán)線距離成正比。即=。

上述定理中的兩個公式也就是貫通測量誤差估算法的計算公式。

3.3 貫通測量誤差評估方法比較

應(yīng)用上面創(chuàng)立的貫通測量誤差估算法對老廠錫礦近八年已貫通的五個大型對向貫通工程進行估算，貫通水平重要方向測量誤差與以前的誤差預(yù)計結(jié)果比較得知：估算誤差均小于預(yù)計誤差。即

<

又將它們與實際貫通偏差比較又得知：實際偏差小于估算誤差，且估算誤差更靠近實際偏差。其三方比較關(guān)系式為：

<<

從以上實驗比較充分證明貫通測量誤差估算法是科學(xué)的可靠可行的。估算平面上的測量誤差較為便利，估算法是誤差預(yù)計的躍遷。

3.4 估算老廠錫礦貫通測量的能力

老廠錫礦現(xiàn)有測量條件：有測量地面四等控制的GPS儀器，井下測量各種等級導(dǎo)線的全站儀、經(jīng)緯儀和水準儀，能測量地面四等控制和井下特級導(dǎo)級、I級導(dǎo)線、Ⅱ級導(dǎo)線和初級導(dǎo)線。能夠擔負老廠錫礦所有的地面和井下的測量工作。根據(jù)以上這些條件，應(yīng)用貫通測量誤差估算法進行貫通能力估算。估算中，為留有余地，考慮1/4的保險系數(shù)，就按老廠錫礦一般規(guī)定貫通在水平重要方向上測量誤差允許偏差1米來估算。

4.結(jié)論

對老廠錫礦大型對向貫通測量分析研究，研究出了貫通測量誤差定理和誤差估算法。它是在貫通測量誤差預(yù)計基礎(chǔ)上的躍遷和逃逸，降低了貫通測量誤差評估具備水平的門檻，增添和豐富了少許的礦山測量理論和測量方法。雖有一定的礦山測量指導(dǎo)作用，但還有需要繼續(xù)研究的空間。

參考文獻

[1]《礦山測量學(xué)》中國礦業(yè)學(xué)院測量教研室編

[2]《控制測量學(xué)》孔祥元 梅是義 主編

[3]《測量平差基礎(chǔ)》於宗壽 魯林成 主編

[4]《礦測量技術(shù)規(guī)定》云南錫業(yè)集團（控股）有限責任公司編