新疆工业高等专科学校毕业设计说明书
屯宝煤矿副斜井贯通工程测量
刘 贤 成
系 别: 采矿工程系 专业班级: 工程测量技术2009级 指导教师: XXX
完成日期: 二零一二年四月二十六日
毕业设计(论文)评定意见书
设计(论文)题目: 屯宝煤矿副斜井贯通工程测量 专 题: 副斜井贯通测量 设 计 者:姓名XXX 专业 工程测量技术 班级 2009级 设计时间:指导教师:姓名评 阅 人:姓名评定意见:
评定成绩:
2012年 2月16日——2012年4月26日
XXX 职称 副教授 单位 新工专 XXX 职称 副教授 单位 新工专
指导教师(签名): 年 月 评阅人(签名): 年 月 答辩委员会主任(签名): 年 月
日 日 日
毕业设计(论文)任务书
一、题目:屯宝煤矿副斜井贯通工程测量
二、指导思想和目的:理解测量基本要素与工程放样环节,保证所设计的实验
的合理性与必要性。培养我的吃苦耐老与团结协作精神,保证所设计的实验的强度性和综合性。 三、设计任务或主要技术指标:
1、用静态全站仪进行等级(E级)的控制测量; 2、用全站仪进行点放样、曲线放样及界址点测量; 3、用高精度全站仪联测对测量结果进行检测; 4、精度分析。 四、设计进度与要求:
1、使用矿区的已知点作为起算点; 2、控制点的精度E级;
3、控制点和界址点的精度均小于±5cm。 设计进度
1、查阅资料、仪器使用功能的开发; 2、控制测量 ; 3、放样、界址点测量及精度分析; 4、撰写论文、打印、装订 ; 5、答辩 。 主要参考书及参考资料: 1、工程测量规范; 2、地籍测量规范; 3、工程测量学; 4、地籍测量学;
5、GPS及GPS(RTK)操作手册。 专业班级:工程测量技术2009级 学生:XXX
指导教师: XXX 2012年4月26日
教研室主任(签名): 系(部)主任(签名): 年月 日
摘 要
本文主要论述了屯宝煤矿副斜井贯通测量方案的设计,以及误差预计在贯通测量中的必要性。
本文根据屯宝煤矿副斜井工程设计确定的贯通允许偏差值,选定了测量方案和测量方法,并进行贯通测量误差预计,判定所选择的测量方案是可行的。
巷道贯通后,测量了贯通实际偏差值、计算各项闭合差,并进行精度分析,测量精度完全符合《煤矿测量规程》的技术要求,对此次设计及测量工作做出技术总结,提出了对以后此类贯通工程的测量指导意见。
关健词:贯通测量;误差预计;实际偏差
目 录
1 绪论 ………………………………………………………………………… 6 2 贯通工程概况 ……………………………………………………………… 6 3 贯通测量方案的选择 ……………………………………………………… 7 3.1 地面控制测量 ………………………………………………………… 7 3.2 井下导线测量 …………… ……………………………………………7 3.3 井下高程测量 …………… ……………………………………………8 4 贯通误差预计 …………………………………………… …………………8 4.1 各种误差参数的确定 ……… …………… …………………………8 4.2 贯通相遇点在水平方向的误差 …………………………………… 9 4.3 贯通相遇点在高程方向的误差 ………………………………………13 5 贯通误差预计说明 ……………………………………………………… 14 6 贯通技术总结 ……………………………………………………………… 14 6.1贯通工程简述…………………………………………………………… 14 6.2贯通精度分析 ………………………………………………………… 15 7 本次贯通测量设计的价值以及存在的问题和解决的方法 ……………… 16 7.1本次贯通测量设计的价值 …………………………………………… 16 7.2存在的问题及解决方法 ……………………………………………… 17 8 谢辞 ………………………………………………………………………… 18
1 绪论
贯通测量是采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道,使其按设计要求在预定地点彼此接合,为了保证正确的贯通而进行的测量和计算工作。
屯宝煤矿是一个新建的设计生产能力为百万吨的井工矿井,为满足矿井提升运输系统的需要,必须施工提升原煤的主斜井和运送材料、人员的副斜井。
屯宝煤矿主斜井已按设计完成施工任务,现计划按设计施工副斜井。由于副斜井工程为矿井建设的重要井巷工程,必须按设计的方位和坡度掘进(不沿导向层掘进)。由于工期紧任务重,矿方决定相向掘进,此项贯通工程给测量工作带来很大的难度。因此必须制定合理可行的测量方案和测量方法,并进行贯通测量误差预计。如果预计误差小于工程设计要求,可按选定的测量方案和测量方法进行施测,否则必须调整测量方案。根据现有的测量仪器、测量人员和工作环境,拟定了测量方案,通过误差预计,预计误差小于工程设计对贯通误差的要求,因此选定的测量方案切实可行。
在实际导线测量和测设巷道中腰线过程中,进行了实测精度分析,并与误差估算时所采用的有关参数进行了对比,实测精度均高于设计要求。
由于副斜井的掘进不沿导向层贯通,因此,水平方向和高程方向均是贯通的重要方向,在日常的测量放线中,严格控制巷道中、腰线,并要求施工单位严格按中腰线施工。
贯通工程结束后,实测了贯通工程的实际偏差,均小于工程设计对贯通限差的要求;对两端的导线进行了连测,并分析了精度,导线精度满足15″级导线要求;对贯通工程进行技术总结,提出了对以后此类贯通工程提高测量精度的指导意见和应该注意的事项。
2 贯通工程概况
屯宝煤矿是一个新建的年产百万吨的井工矿井,为满足矿井的提升运输系统,必须施工提升原煤的主斜井和运送材料、人员的副斜井。
屯宝煤矿为尽快解决提升运输系统,以保证采区的正常接替和提高矿井的生产能力,决定在现已施工完的主斜井以西开拓一副斜井。主、副井实体间距35米并平行于主斜井。副斜井井口设计坐标为:x=4836149.167;y=511577.125;井口高程H=+1193.011米;倾角-15°39′43″,坐标方位角307°30′,井筒设计斜长为1270米,平距1222米,井底高程为+850米,巷道掘进断面为14.88 m2,净断面为13.48m2, 采用锚喷支护.为加快工程进度,决定采用全断面井上下相向掘进的施工方法, 本次贯通测量依据煤炭工业石家庄设计研究院设计《副井井筒设计图》、《煤矿测量手册》及《煤矿测量规程》要求执行。
主斜井及主斜井井底大巷已施工完,现计划在井底施工副斜井井底车场至副斜井井底,然后从副斜井井底向上掘进副斜井,地面从副斜井井口向下掘进副斜井。
设计规定,贯通相遇点K在水平重要方向上的允许偏差为±0.3米,在高程方向上的允许偏差为±0.2米。
井巷贯通工程的质量对矿井建设和生产有重大影响,因此必须按《煤矿测量规程》规定,认真进行测量方案设计和精心组织工程施工。
3 贯通测量方案的选择
本人作为本次测量的技术负责人,在检查验算了工程设计文件后,对本次贯通测量工作做了充分的准备和安排。首先进行贯通测量方案的设计和误差预计,选择了可行的测量方法;在施工过程中,严格要求施工人员按所放的中腰线施工;检查日常的测量精度,以达到方案设计的要求。
3.1 地面控制测量
地面测量起始数据为公司地测中心选用南方9600GPS接受机施测5″级控制近井点
近井点001、GD02至主、副井的导线均按5″导线施测。采用拓普康GTS-602全站仪、光电测距仪测角量边。
3.2 井下导线测量
井下导线测量按《煤矿测量规程》关于15″导线的规定施测,起始数据为主斜井与通风上山贯通平差后+850机轨石门±15″导线,选用拓普康GTS-602全站仪、光电测距仪,采用对向测回法观测,按导线边长分为1次对中,测回数为2次,同一测回中半测回互差≤20″.实际测量中半测回互差≤20″.两测回互差≤12″,实际测量两测测回互差≤12″, 距离每次测量均读数3次.互差≤3mm。
3.3 井下高程测量
主、副斜井采用三角高程测量,对向观测1次,允许闭合差为±30√L毫米,使用拓普康GTS-602全站仪。井下平巷高程按等外水准测量的要求施测,往返各测1次,每站用两次仪器高,互差不大于3mm。往返测允许闭合差为±15√R毫米。使用徕卡NA2水准仪观测。
上述各项测量工作的内业成果,均由三人独立对算,以便检核。
4 贯通误差预计
由于巷道贯通时,水平方向和高程方向为贯通重要方向,因此,选择垂直于副井筒的方向为假定的X轴。
4.1 各种误差参数的确定
(1)地面三角网按实际测算的数据
平差后的角度中误差: mβ△=±5″ 最弱边相对中误差: 1/50000 (2)井下导线
测角中误差: mβ下=±15″ 光电测距中误差: ml下=±15mm (3)地面连测导线
测角中误差: mβ上=±5″ 光电测距中误差: ml上=±15mm
(4)其他参数或限差规定按有关《规范》和《规程》选取
4.2求贯通相遇点K在水平重要方向(X轴上)的误差
(1)三角网测角误差的影响:
根据地面三角网图选择一条线路GD01-GD02-J001-J003-FJ,并视其为一条地面导线,按导线公式进行估算:
Mxβ△=±mβ△/ρ*√∑Ry2
=±5/206265*√9397243.22
=±0.074米
(2)三角网边长误差:
Mxl△上=±ml√∑licos2α
=±15*√1.2258 =±0.016米,
(3)井下经纬仪导线测角误差的影响:
M'xβ下=±mβ下/ρ√∑Ryi2
=±15/206265*√4317272.461 =±0.151米
(4)井下导线量边误差的影响:
M'xl下=±ml√∑licos2α
=±15*√0.2627298 =±0.008米,
(5)各项误差引起贯通相遇点K在X轴上的总中误差为:
以上各项测量均独立进行两次,故贯通相遇点K在X 轴上的预计中误
差为:
2222
Mxk=±(1/√2)*√Mxβ△+ Mxl△+ Mxβ下+ Mxl下 =±(1/√2)*√0.0742+0.0162+0.1512+0.0082 =±(1/√2)*√0.028597 =±0.120米
(6)各项误差引起K点在X轴上的预计误差
取两倍中误差为预计误差,则 Mxk预=2*0.120=±0.24米
表一 地面各导线点与K点连线在Y轴上的投影长度(RY)
表二 井下各导线点与K点连线在Y轴上的投影长度(RY)
表三 地面各导线边Li×COS2a计算表
表四 井下各导线边Li×COS2a计算表
4.3 求贯通相遇点K在高程上的误差
(1)地面水准测量的影响
从已知水准点至主、副井的等外水准路线长1.6公里,高程误差为: M'h上=±40√L =±40√3.2=±72毫米 (2)井下水准测量误差
主井水准路线全长为R=446米,高程允许闭和差为50√L(毫米)则一次独立测量高程中误差为:
M'h=±50/2√2√0.446=12毫米 (3)主、副斜井三角高程测量误差:
主井三角高程路线总长为L=1400米,高程允许闭和差为100√L(毫米)则一次独立测量高程中误差为:
MhS=±50√L=±50*√1.4=±59毫米 副斜井三角高程路线总长为L=1270米,高程允许闭和差为100√L(毫米)则一次独立测量高程中误差为:
MhS=±50√L=±50*√1.27=±56毫米
(4)贯通相遇点K在高程上的预计中误差为:
Mhk/=±√M2h上+M2h+ M2hS+ M2hS
=±√722+122+592+562 =±109毫米
以上各项测量均独立进行两次,故贯通相遇点K在高程上的预计中误差为:
Mhk= Mhk//√2=77毫米
(5)取高程预计误差等于二倍中误差,则
Mhk预=±2*77=±154毫米
5 贯通误差预计说明
由于考虑到主副斜井在水平面的投影相互平行,方位角为307°30′,且长度基本相等,因此认为,两井筒中的导线边长投影改正也基本相同,对贯通重要方向的影响可相互抵消或很大程度地减弱,所以本次贯通测量误差预计没有加入导线边长归化到投影水准面和投影到高斯平面的改正。 综合上述误差预计结果表明:
贯通相遇点K在X轴上的预计误差为:±0.3米;贯通相遇点K在高程上的预计误差为:±0.2米。
贯通测量预计误差均小于工程设计对贯通工程的允许偏差,因此,所制定的测量方案和测量方法可行。
6 贯通技术总结
屯宝煤矿副斜井相向掘进贯通工程在公司领导和矿领导的关注和领导下,经过测量人员的精确测量,施工单位严格按线施工,于2008年11月27日中班22:00时准确贯通,贯通精度小于规程、设计的各项限差和工程设计要求,确保了矿井提升运输系统顺利形成,为矿井竣工验收创造了有利条件。现将此次贯通测量做技术总结:
6.1 贯通工程简述
屯宝煤矿为尽快解决提升运输系统,以保证采区的正常接替和提高矿井的生产能力,决定在主斜井以西开拓一副斜井。主、副井实体间距35米并平行于主斜井。井口设计坐标为:x=4836149.167;y=511577.125;井口高程H=+1193.000米,井底高程为+850米,坡度-15°39′43″,方位307°30′,巷道设计斜长为1273.6米,平距1226.2米,巷道掘断面为14.88 m2,净断面为13.48m2, 采用锚喷支护。由榆林胜利公司于2008年6月8日采用炮掘方式进行两头相向对掘施工。下行掘进面由地面井口起坡点向下掘,上行掘进面由主井外水仓施工联络巷掘至副井车场,副井车场掘至副井上行起坡点和下行掘进面相向掘进。
参加测量的单位是地测中心和驻矿地测站,人员有:地测中心副主任肖健、地测中心业务经理崔成吉、地测站技术负责人苗道军及作业员陈兴茂、刘培超、曾星皋、XXX、李才刚、李卫鹏、景清等,共完成导线测量3500米(单次).贯通测量共进行3次,分别在2008年5月20日、6月17日、10月2日进行主副井连测。副井下行掘进面掘至600米时矿安排主副井之间施工联络巷贯通,主副井贯通后于6月20日进行主副井贯通连测,精度符合规程限差,并进行平差。副井相向贯通后, 最后完成贯通测量的日期为2008年12月1日。
本次贯通测量依据副斜井贯通测量设计和《煤矿测量规程》要求执行。 地面控制网由地测中心在2006年使用南方9600静态GPS接收机实测,资料数据地测中心和地测站均有存档,控制等级为E级,地面控制网标石均完好。
施工副斜井前使用南方9600静态GPS接收机测量近井点,最弱边相对中误差1/57380。近井点高程引自哈萨坟国家水准点,使用徕卡NA2水准仪,采用双仪高往返测。
因主副井均为斜井地面井下直接连测即可。
主、副井的导线均按7″导线施测。采用拓普康GTS-602、徕卡802全站仪分两次测量。水平角采用测回法观测,对中一次两个测回,同一测回中半测回互
差≤20″.实际测量中半测回互差≤20″.两测回互差≤12″,实际测量两测测回互差≤12″, 距离每次测量均读数3次.互差≤3mm。主副井联络巷打通后进行闭合连测,角度闭合差12″,相对中误差1/44920。高程斜巷采用三角高程往返测量。距离、竖直角均进行往返测,平巷使用水准测量,采用双仪高两次测量。导线施测和高程测量均独立实测两次。
导线施测和高程测量基本按设计测量方案实施,原技术设计基本可行合理。 6.2 贯通精度分析
副斜井贯通属重大工程,根据规程规定允许偏差值水平方向为0.5米,高程方向为0.2米,贯通误差预计水平方向偏差值为0.359米,高程方向为0.274米。贯通后实际偏差值水平方向为0.22米,高程方向为0.03米,均小于误差预计和规程要求限差值。
贯通实际偏差值对巷道质量、生产正常使用基本无影响。在副斜井整体贯通后,对两端的导线进行了连测。并对主、副斜井联络巷以下的闭合导线进行了精度分析:
(1) 闭合导线角度闭合差
fβ实=1979°59′48″ fβ理=(n+2)×180°=1980°fβ实-fβ理=1979°59′48″-1980°=-12″
7″闭合导线最大角限差为±14″√n=±14″9=±42″ fβ实
坐标增量闭合差 fx=-0.021 fy=-0.024
导线全长闭合差 fs=fx2+fy2=0.0212+0.0242=±0.032 相对闭合差 k=fs/εs=0.032/1437.447=1/44920 k=1/40000
所以相对闭合差符合7″级导线要求。 。
(3) 高程闭合差
最大闭合差为:±50√[S2]=50*1.437=72mm 实际:-8mm
根据各项误差结果,完全满足《煤矿测量规程》要求,满足屯宝煤矿对此次贯通工作的要求,为副斜井提运系统形成奠定坚实的基础。
7 本次贯通测量设计的价值 以及存在的问题和解决方法
7.1 本次贯通测量设计的价值
在接到副斜井施工测量任务书后,我根据工程设计文件和《煤矿测量规程》的要求,进行贯通测量方案的设计,并进行贯通测量误差预计,选择了可行的测量方案和测量方法。
从测量仪器的选择、测量方案的制定、人员的组织安排、工具器械的准备等都做了充分的考虑和精心的准备,施测时严格按规程执行,测量后及时进行数据处理,并对算总结。日常及时标定中腰线,要求施工单位加强掘进施工质量管理,严格按设计要求和中腰线施工。
全部贯通测量工作严格按贯通测量设计要求进行,最后副斜井顺利贯通,贯通实际偏差值小于工程设计和《煤矿测量规程》的允许偏差值,测量工作得到了领导的充分肯定;此次贯通测量设计还可以作为我单位以后此类重要贯通工程测量工作的样板,以提高贯通测量的精度。
7.2 存在的问题及解决方法
各项测量工作必须严格按照贯通测量设计进行,因此实际观测精度必须达到贯通测量方案设计的精度要求。
由于主副井均为斜井,三角高程测量在传递高程时误差相对较大,在进行斜巷三角高程测量时,应进行对向观测,导线边长应不大于200米为宜,适当增加测回数,仪器高和棱镜高应丈量3到5次取平均值,以提高三角高程测量精度。平巷中高程测量必须采用水准测量。
在实际作业过程中,导线点大部分设在巷道的顶部,不容易被破坏。由于井下风速快,垂球线摆动较大,架设全站仪和棱镜时容易产生偏心误差,因此在架设仪器时应采取挡风措施,选用质量大的垂球,测量水平角时尽量观测铅垂线的上部。
一个人进行导线计算容易产生错误,各项测量工作都应有可靠的检核,导线
计算要进行对算,并与制定测量方案误差估计时的相关参数进行比较,日常测量精度应高于选定的参数。
由于支导线的长度较长,方位角容易产生累计误差,对于大型的、精度要求很高的重要贯通工程,有条件时,应加测陀螺定向边以提高方位角的精度。 本次测量工作中没有加入投影改正计算,边长会产生变形。考虑到贯通工程两侧的支导线基本平行,长度基本相等,且处于87度中央子午线附近,两条导线的变形也会相互抵消,因此就本次导线测量没有加入投影改正计算。对于大型重要贯通工程,应根据矿区在投影带内所处的位置和近井网的情况以及矿井地面与井下高差的大小等具体情况,考虑是否加入边长化至投影水准面和高斯投影平面的改正问题。
8 谢辞
我单位从事的测量工作主要是矿山测量项目,根据工程施工的需要,副斜井
需要相向掘进,因此必须进行贯通测量方案的设计。
指导老师XXX根据我单位的工作性质,同意我的毕业设计方向,并对我的毕业设计进行细心地指导,在老师的指导下,我顺利完成了毕业论文的设计,在此对我的指导老师表示衷心的感谢。
通过此次贯通测量方案的设计,并严格按照设计进行日常的测量工作,副斜
井工程顺利完成贯通。
我认为,重要巷道的贯通必须进行测量方案的设计,并进行贯通误差预计,以此确定测量方案的可行性。并在日常的测量过程中,反复检核测量精度,以确保贯通工程的实际精度。
新疆工业高等专科学校毕业设计说明书
屯宝煤矿副斜井贯通工程测量
刘 贤 成
系 别: 采矿工程系 专业班级: 工程测量技术2009级 指导教师: XXX
完成日期: 二零一二年四月二十六日
毕业设计(论文)评定意见书
设计(论文)题目: 屯宝煤矿副斜井贯通工程测量 专 题: 副斜井贯通测量 设 计 者:姓名XXX 专业 工程测量技术 班级 2009级 设计时间:指导教师:姓名评 阅 人:姓名评定意见:
评定成绩:
2012年 2月16日——2012年4月26日
XXX 职称 副教授 单位 新工专 XXX 职称 副教授 单位 新工专
指导教师(签名): 年 月 评阅人(签名): 年 月 答辩委员会主任(签名): 年 月
日 日 日
毕业设计(论文)任务书
一、题目:屯宝煤矿副斜井贯通工程测量
二、指导思想和目的:理解测量基本要素与工程放样环节,保证所设计的实验
的合理性与必要性。培养我的吃苦耐老与团结协作精神,保证所设计的实验的强度性和综合性。 三、设计任务或主要技术指标:
1、用静态全站仪进行等级(E级)的控制测量; 2、用全站仪进行点放样、曲线放样及界址点测量; 3、用高精度全站仪联测对测量结果进行检测; 4、精度分析。 四、设计进度与要求:
1、使用矿区的已知点作为起算点; 2、控制点的精度E级;
3、控制点和界址点的精度均小于±5cm。 设计进度
1、查阅资料、仪器使用功能的开发; 2、控制测量 ; 3、放样、界址点测量及精度分析; 4、撰写论文、打印、装订 ; 5、答辩 。 主要参考书及参考资料: 1、工程测量规范; 2、地籍测量规范; 3、工程测量学; 4、地籍测量学;
5、GPS及GPS(RTK)操作手册。 专业班级:工程测量技术2009级 学生:XXX
指导教师: XXX 2012年4月26日
教研室主任(签名): 系(部)主任(签名): 年月 日
摘 要
本文主要论述了屯宝煤矿副斜井贯通测量方案的设计,以及误差预计在贯通测量中的必要性。
本文根据屯宝煤矿副斜井工程设计确定的贯通允许偏差值,选定了测量方案和测量方法,并进行贯通测量误差预计,判定所选择的测量方案是可行的。
巷道贯通后,测量了贯通实际偏差值、计算各项闭合差,并进行精度分析,测量精度完全符合《煤矿测量规程》的技术要求,对此次设计及测量工作做出技术总结,提出了对以后此类贯通工程的测量指导意见。
关健词:贯通测量;误差预计;实际偏差
目 录
1 绪论 ………………………………………………………………………… 6 2 贯通工程概况 ……………………………………………………………… 6 3 贯通测量方案的选择 ……………………………………………………… 7 3.1 地面控制测量 ………………………………………………………… 7 3.2 井下导线测量 …………… ……………………………………………7 3.3 井下高程测量 …………… ……………………………………………8 4 贯通误差预计 …………………………………………… …………………8 4.1 各种误差参数的确定 ……… …………… …………………………8 4.2 贯通相遇点在水平方向的误差 …………………………………… 9 4.3 贯通相遇点在高程方向的误差 ………………………………………13 5 贯通误差预计说明 ……………………………………………………… 14 6 贯通技术总结 ……………………………………………………………… 14 6.1贯通工程简述…………………………………………………………… 14 6.2贯通精度分析 ………………………………………………………… 15 7 本次贯通测量设计的价值以及存在的问题和解决的方法 ……………… 16 7.1本次贯通测量设计的价值 …………………………………………… 16 7.2存在的问题及解决方法 ……………………………………………… 17 8 谢辞 ………………………………………………………………………… 18
1 绪论
贯通测量是采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道,使其按设计要求在预定地点彼此接合,为了保证正确的贯通而进行的测量和计算工作。
屯宝煤矿是一个新建的设计生产能力为百万吨的井工矿井,为满足矿井提升运输系统的需要,必须施工提升原煤的主斜井和运送材料、人员的副斜井。
屯宝煤矿主斜井已按设计完成施工任务,现计划按设计施工副斜井。由于副斜井工程为矿井建设的重要井巷工程,必须按设计的方位和坡度掘进(不沿导向层掘进)。由于工期紧任务重,矿方决定相向掘进,此项贯通工程给测量工作带来很大的难度。因此必须制定合理可行的测量方案和测量方法,并进行贯通测量误差预计。如果预计误差小于工程设计要求,可按选定的测量方案和测量方法进行施测,否则必须调整测量方案。根据现有的测量仪器、测量人员和工作环境,拟定了测量方案,通过误差预计,预计误差小于工程设计对贯通误差的要求,因此选定的测量方案切实可行。
在实际导线测量和测设巷道中腰线过程中,进行了实测精度分析,并与误差估算时所采用的有关参数进行了对比,实测精度均高于设计要求。
由于副斜井的掘进不沿导向层贯通,因此,水平方向和高程方向均是贯通的重要方向,在日常的测量放线中,严格控制巷道中、腰线,并要求施工单位严格按中腰线施工。
贯通工程结束后,实测了贯通工程的实际偏差,均小于工程设计对贯通限差的要求;对两端的导线进行了连测,并分析了精度,导线精度满足15″级导线要求;对贯通工程进行技术总结,提出了对以后此类贯通工程提高测量精度的指导意见和应该注意的事项。
2 贯通工程概况
屯宝煤矿是一个新建的年产百万吨的井工矿井,为满足矿井的提升运输系统,必须施工提升原煤的主斜井和运送材料、人员的副斜井。
屯宝煤矿为尽快解决提升运输系统,以保证采区的正常接替和提高矿井的生产能力,决定在现已施工完的主斜井以西开拓一副斜井。主、副井实体间距35米并平行于主斜井。副斜井井口设计坐标为:x=4836149.167;y=511577.125;井口高程H=+1193.011米;倾角-15°39′43″,坐标方位角307°30′,井筒设计斜长为1270米,平距1222米,井底高程为+850米,巷道掘进断面为14.88 m2,净断面为13.48m2, 采用锚喷支护.为加快工程进度,决定采用全断面井上下相向掘进的施工方法, 本次贯通测量依据煤炭工业石家庄设计研究院设计《副井井筒设计图》、《煤矿测量手册》及《煤矿测量规程》要求执行。
主斜井及主斜井井底大巷已施工完,现计划在井底施工副斜井井底车场至副斜井井底,然后从副斜井井底向上掘进副斜井,地面从副斜井井口向下掘进副斜井。
设计规定,贯通相遇点K在水平重要方向上的允许偏差为±0.3米,在高程方向上的允许偏差为±0.2米。
井巷贯通工程的质量对矿井建设和生产有重大影响,因此必须按《煤矿测量规程》规定,认真进行测量方案设计和精心组织工程施工。
3 贯通测量方案的选择
本人作为本次测量的技术负责人,在检查验算了工程设计文件后,对本次贯通测量工作做了充分的准备和安排。首先进行贯通测量方案的设计和误差预计,选择了可行的测量方法;在施工过程中,严格要求施工人员按所放的中腰线施工;检查日常的测量精度,以达到方案设计的要求。
3.1 地面控制测量
地面测量起始数据为公司地测中心选用南方9600GPS接受机施测5″级控制近井点
近井点001、GD02至主、副井的导线均按5″导线施测。采用拓普康GTS-602全站仪、光电测距仪测角量边。
3.2 井下导线测量
井下导线测量按《煤矿测量规程》关于15″导线的规定施测,起始数据为主斜井与通风上山贯通平差后+850机轨石门±15″导线,选用拓普康GTS-602全站仪、光电测距仪,采用对向测回法观测,按导线边长分为1次对中,测回数为2次,同一测回中半测回互差≤20″.实际测量中半测回互差≤20″.两测回互差≤12″,实际测量两测测回互差≤12″, 距离每次测量均读数3次.互差≤3mm。
3.3 井下高程测量
主、副斜井采用三角高程测量,对向观测1次,允许闭合差为±30√L毫米,使用拓普康GTS-602全站仪。井下平巷高程按等外水准测量的要求施测,往返各测1次,每站用两次仪器高,互差不大于3mm。往返测允许闭合差为±15√R毫米。使用徕卡NA2水准仪观测。
上述各项测量工作的内业成果,均由三人独立对算,以便检核。
4 贯通误差预计
由于巷道贯通时,水平方向和高程方向为贯通重要方向,因此,选择垂直于副井筒的方向为假定的X轴。
4.1 各种误差参数的确定
(1)地面三角网按实际测算的数据
平差后的角度中误差: mβ△=±5″ 最弱边相对中误差: 1/50000 (2)井下导线
测角中误差: mβ下=±15″ 光电测距中误差: ml下=±15mm (3)地面连测导线
测角中误差: mβ上=±5″ 光电测距中误差: ml上=±15mm
(4)其他参数或限差规定按有关《规范》和《规程》选取
4.2求贯通相遇点K在水平重要方向(X轴上)的误差
(1)三角网测角误差的影响:
根据地面三角网图选择一条线路GD01-GD02-J001-J003-FJ,并视其为一条地面导线,按导线公式进行估算:
Mxβ△=±mβ△/ρ*√∑Ry2
=±5/206265*√9397243.22
=±0.074米
(2)三角网边长误差:
Mxl△上=±ml√∑licos2α
=±15*√1.2258 =±0.016米,
(3)井下经纬仪导线测角误差的影响:
M'xβ下=±mβ下/ρ√∑Ryi2
=±15/206265*√4317272.461 =±0.151米
(4)井下导线量边误差的影响:
M'xl下=±ml√∑licos2α
=±15*√0.2627298 =±0.008米,
(5)各项误差引起贯通相遇点K在X轴上的总中误差为:
以上各项测量均独立进行两次,故贯通相遇点K在X 轴上的预计中误
差为:
2222
Mxk=±(1/√2)*√Mxβ△+ Mxl△+ Mxβ下+ Mxl下 =±(1/√2)*√0.0742+0.0162+0.1512+0.0082 =±(1/√2)*√0.028597 =±0.120米
(6)各项误差引起K点在X轴上的预计误差
取两倍中误差为预计误差,则 Mxk预=2*0.120=±0.24米
表一 地面各导线点与K点连线在Y轴上的投影长度(RY)
表二 井下各导线点与K点连线在Y轴上的投影长度(RY)
表三 地面各导线边Li×COS2a计算表
表四 井下各导线边Li×COS2a计算表
4.3 求贯通相遇点K在高程上的误差
(1)地面水准测量的影响
从已知水准点至主、副井的等外水准路线长1.6公里,高程误差为: M'h上=±40√L =±40√3.2=±72毫米 (2)井下水准测量误差
主井水准路线全长为R=446米,高程允许闭和差为50√L(毫米)则一次独立测量高程中误差为:
M'h=±50/2√2√0.446=12毫米 (3)主、副斜井三角高程测量误差:
主井三角高程路线总长为L=1400米,高程允许闭和差为100√L(毫米)则一次独立测量高程中误差为:
MhS=±50√L=±50*√1.4=±59毫米 副斜井三角高程路线总长为L=1270米,高程允许闭和差为100√L(毫米)则一次独立测量高程中误差为:
MhS=±50√L=±50*√1.27=±56毫米
(4)贯通相遇点K在高程上的预计中误差为:
Mhk/=±√M2h上+M2h+ M2hS+ M2hS
=±√722+122+592+562 =±109毫米
以上各项测量均独立进行两次,故贯通相遇点K在高程上的预计中误差为:
Mhk= Mhk//√2=77毫米
(5)取高程预计误差等于二倍中误差,则
Mhk预=±2*77=±154毫米
5 贯通误差预计说明
由于考虑到主副斜井在水平面的投影相互平行,方位角为307°30′,且长度基本相等,因此认为,两井筒中的导线边长投影改正也基本相同,对贯通重要方向的影响可相互抵消或很大程度地减弱,所以本次贯通测量误差预计没有加入导线边长归化到投影水准面和投影到高斯平面的改正。 综合上述误差预计结果表明:
贯通相遇点K在X轴上的预计误差为:±0.3米;贯通相遇点K在高程上的预计误差为:±0.2米。
贯通测量预计误差均小于工程设计对贯通工程的允许偏差,因此,所制定的测量方案和测量方法可行。
6 贯通技术总结
屯宝煤矿副斜井相向掘进贯通工程在公司领导和矿领导的关注和领导下,经过测量人员的精确测量,施工单位严格按线施工,于2008年11月27日中班22:00时准确贯通,贯通精度小于规程、设计的各项限差和工程设计要求,确保了矿井提升运输系统顺利形成,为矿井竣工验收创造了有利条件。现将此次贯通测量做技术总结:
6.1 贯通工程简述
屯宝煤矿为尽快解决提升运输系统,以保证采区的正常接替和提高矿井的生产能力,决定在主斜井以西开拓一副斜井。主、副井实体间距35米并平行于主斜井。井口设计坐标为:x=4836149.167;y=511577.125;井口高程H=+1193.000米,井底高程为+850米,坡度-15°39′43″,方位307°30′,巷道设计斜长为1273.6米,平距1226.2米,巷道掘断面为14.88 m2,净断面为13.48m2, 采用锚喷支护。由榆林胜利公司于2008年6月8日采用炮掘方式进行两头相向对掘施工。下行掘进面由地面井口起坡点向下掘,上行掘进面由主井外水仓施工联络巷掘至副井车场,副井车场掘至副井上行起坡点和下行掘进面相向掘进。
参加测量的单位是地测中心和驻矿地测站,人员有:地测中心副主任肖健、地测中心业务经理崔成吉、地测站技术负责人苗道军及作业员陈兴茂、刘培超、曾星皋、XXX、李才刚、李卫鹏、景清等,共完成导线测量3500米(单次).贯通测量共进行3次,分别在2008年5月20日、6月17日、10月2日进行主副井连测。副井下行掘进面掘至600米时矿安排主副井之间施工联络巷贯通,主副井贯通后于6月20日进行主副井贯通连测,精度符合规程限差,并进行平差。副井相向贯通后, 最后完成贯通测量的日期为2008年12月1日。
本次贯通测量依据副斜井贯通测量设计和《煤矿测量规程》要求执行。 地面控制网由地测中心在2006年使用南方9600静态GPS接收机实测,资料数据地测中心和地测站均有存档,控制等级为E级,地面控制网标石均完好。
施工副斜井前使用南方9600静态GPS接收机测量近井点,最弱边相对中误差1/57380。近井点高程引自哈萨坟国家水准点,使用徕卡NA2水准仪,采用双仪高往返测。
因主副井均为斜井地面井下直接连测即可。
主、副井的导线均按7″导线施测。采用拓普康GTS-602、徕卡802全站仪分两次测量。水平角采用测回法观测,对中一次两个测回,同一测回中半测回互
差≤20″.实际测量中半测回互差≤20″.两测回互差≤12″,实际测量两测测回互差≤12″, 距离每次测量均读数3次.互差≤3mm。主副井联络巷打通后进行闭合连测,角度闭合差12″,相对中误差1/44920。高程斜巷采用三角高程往返测量。距离、竖直角均进行往返测,平巷使用水准测量,采用双仪高两次测量。导线施测和高程测量均独立实测两次。
导线施测和高程测量基本按设计测量方案实施,原技术设计基本可行合理。 6.2 贯通精度分析
副斜井贯通属重大工程,根据规程规定允许偏差值水平方向为0.5米,高程方向为0.2米,贯通误差预计水平方向偏差值为0.359米,高程方向为0.274米。贯通后实际偏差值水平方向为0.22米,高程方向为0.03米,均小于误差预计和规程要求限差值。
贯通实际偏差值对巷道质量、生产正常使用基本无影响。在副斜井整体贯通后,对两端的导线进行了连测。并对主、副斜井联络巷以下的闭合导线进行了精度分析:
(1) 闭合导线角度闭合差
fβ实=1979°59′48″ fβ理=(n+2)×180°=1980°fβ实-fβ理=1979°59′48″-1980°=-12″
7″闭合导线最大角限差为±14″√n=±14″9=±42″ fβ实
坐标增量闭合差 fx=-0.021 fy=-0.024
导线全长闭合差 fs=fx2+fy2=0.0212+0.0242=±0.032 相对闭合差 k=fs/εs=0.032/1437.447=1/44920 k=1/40000
所以相对闭合差符合7″级导线要求。 。
(3) 高程闭合差
最大闭合差为:±50√[S2]=50*1.437=72mm 实际:-8mm
根据各项误差结果,完全满足《煤矿测量规程》要求,满足屯宝煤矿对此次贯通工作的要求,为副斜井提运系统形成奠定坚实的基础。
7 本次贯通测量设计的价值 以及存在的问题和解决方法
7.1 本次贯通测量设计的价值
在接到副斜井施工测量任务书后,我根据工程设计文件和《煤矿测量规程》的要求,进行贯通测量方案的设计,并进行贯通测量误差预计,选择了可行的测量方案和测量方法。
从测量仪器的选择、测量方案的制定、人员的组织安排、工具器械的准备等都做了充分的考虑和精心的准备,施测时严格按规程执行,测量后及时进行数据处理,并对算总结。日常及时标定中腰线,要求施工单位加强掘进施工质量管理,严格按设计要求和中腰线施工。
全部贯通测量工作严格按贯通测量设计要求进行,最后副斜井顺利贯通,贯通实际偏差值小于工程设计和《煤矿测量规程》的允许偏差值,测量工作得到了领导的充分肯定;此次贯通测量设计还可以作为我单位以后此类重要贯通工程测量工作的样板,以提高贯通测量的精度。
7.2 存在的问题及解决方法
各项测量工作必须严格按照贯通测量设计进行,因此实际观测精度必须达到贯通测量方案设计的精度要求。
由于主副井均为斜井,三角高程测量在传递高程时误差相对较大,在进行斜巷三角高程测量时,应进行对向观测,导线边长应不大于200米为宜,适当增加测回数,仪器高和棱镜高应丈量3到5次取平均值,以提高三角高程测量精度。平巷中高程测量必须采用水准测量。
在实际作业过程中,导线点大部分设在巷道的顶部,不容易被破坏。由于井下风速快,垂球线摆动较大,架设全站仪和棱镜时容易产生偏心误差,因此在架设仪器时应采取挡风措施,选用质量大的垂球,测量水平角时尽量观测铅垂线的上部。
一个人进行导线计算容易产生错误,各项测量工作都应有可靠的检核,导线
计算要进行对算,并与制定测量方案误差估计时的相关参数进行比较,日常测量精度应高于选定的参数。
由于支导线的长度较长,方位角容易产生累计误差,对于大型的、精度要求很高的重要贯通工程,有条件时,应加测陀螺定向边以提高方位角的精度。 本次测量工作中没有加入投影改正计算,边长会产生变形。考虑到贯通工程两侧的支导线基本平行,长度基本相等,且处于87度中央子午线附近,两条导线的变形也会相互抵消,因此就本次导线测量没有加入投影改正计算。对于大型重要贯通工程,应根据矿区在投影带内所处的位置和近井网的情况以及矿井地面与井下高差的大小等具体情况,考虑是否加入边长化至投影水准面和高斯投影平面的改正问题。
8 谢辞
我单位从事的测量工作主要是矿山测量项目,根据工程施工的需要,副斜井
需要相向掘进,因此必须进行贯通测量方案的设计。
指导老师XXX根据我单位的工作性质,同意我的毕业设计方向,并对我的毕业设计进行细心地指导,在老师的指导下,我顺利完成了毕业论文的设计,在此对我的指导老师表示衷心的感谢。
通过此次贯通测量方案的设计,并严格按照设计进行日常的测量工作,副斜
井工程顺利完成贯通。
我认为,重要巷道的贯通必须进行测量方案的设计,并进行贯通误差预计,以此确定测量方案的可行性。并在日常的测量过程中,反复检核测量精度,以确保贯通工程的实际精度。