趙云剛

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

[關(guān)鍵詞]貫通測(cè)量 誤差分析 GPS 全站儀

中圖分類號(hào)：TD313 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）21-0099-02

1 引言

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

1.1 貫通的允許偏差

貫通的允許偏差是指貫通點(diǎn)在空間三個(gè)方向的偏差。即沿巷道中心線長(zhǎng)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(duì)貫通距離有影響，對(duì)貫通巷道質(zhì)量沒(méi)有影響。而后面兩種方向的偏差（誤差）對(duì)巷道質(zhì)量有影響，并稱后面兩種方向?yàn)樨炌ǖ闹匾较颉?/p>

我礦大型對(duì)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(jì)要求和我礦現(xiàn)有測(cè)量水平和實(shí)際條件而綜合設(shè)定的。偏差的評(píng)估采用測(cè)量誤差預(yù)計(jì)評(píng)估，貫通測(cè)量預(yù)計(jì)誤差采用測(cè)量中誤差的兩倍計(jì)算，要求預(yù)計(jì)誤差小于允許偏差。

1.2 貫通測(cè)量工作步驟

①.根據(jù)貫通工程設(shè)計(jì)要求的允許偏差來(lái)選擇測(cè)量方案。

②.按選定的測(cè)量方案設(shè)計(jì)和規(guī)劃進(jìn)行測(cè)設(shè)，并嚴(yán)格按云錫《礦山測(cè)量技術(shù)規(guī)定》和國(guó)家有關(guān)測(cè)量規(guī)范要求執(zhí)行。

③.貫通前幾何要素的計(jì)算和實(shí)地巷道中線和腰線的標(biāo)定。

④.急時(shí)測(cè)設(shè)導(dǎo)線跟近掘進(jìn)巷道檢查和修正。

⑤.貫通后聯(lián)測(cè)貫通實(shí)際偏差值，計(jì)算各項(xiàng)測(cè)量閉合關(guān)，并分析總結(jié)貫通測(cè)量經(jīng)驗(yàn)。

2.貫通測(cè)量方案選擇和誤差預(yù)計(jì)

2.1 貫通測(cè)量方案選擇

根據(jù)貫通工程設(shè)計(jì)實(shí)地踏勘和收集有關(guān)測(cè)量資料分析，設(shè)想幾個(gè)測(cè)量方案，并對(duì)幾個(gè)方案進(jìn)行分析和比較，優(yōu)選出一個(gè)在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上較為合理的方案作為貫通測(cè)量方案。

2.2 貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)

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

2.2.1誤差預(yù)計(jì)公式

Mx′k（預(yù)計(jì)）=2×Mx′k

2.2.2誤差預(yù)計(jì)參數(shù)的確定

①.測(cè)角中誤差

選用井下I級(jí)閉（附）合導(dǎo)線21條，Ⅱ級(jí)閉（附）合導(dǎo)線60條，初級(jí)導(dǎo)線測(cè)角239個(gè)（兩次獨(dú)立又觀測(cè)）和11條閉合導(dǎo)線，按下面公式計(jì)算測(cè)角中誤差。

②.測(cè)量高差的單位中誤差

我礦井下測(cè)量高程分高級(jí)水準(zhǔn)和初級(jí)水準(zhǔn)兩種等級(jí)，水準(zhǔn)高程中誤差計(jì)算如下：

=±

三角高程中誤差計(jì)算如下：

=±

2.3 貫通測(cè)量實(shí)踐

每個(gè)大型貫通工程都經(jīng)過(guò)了常規(guī)的的貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)，在誤差預(yù)計(jì)基礎(chǔ)上又進(jìn)行測(cè)量設(shè)計(jì)，分別都按設(shè)計(jì)測(cè)設(shè)和貫通工程施工測(cè)量指導(dǎo)，最終都做到了按工程設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確貫通。貫通實(shí)際偏差都小于預(yù)計(jì)誤差，通過(guò)多次大型對(duì)向貫通測(cè)量實(shí)踐和認(rèn)識(shí)得知。

3.貫通測(cè)量誤差分析研究

3.1 貫通工程測(cè)量控制

貫通工程測(cè)量應(yīng)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立連續(xù)而綜合的環(huán)路測(cè)量控制，采用較先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量訪求嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范測(cè)設(shè)不同等級(jí)的環(huán)線控制，從高級(jí)控制低級(jí)，在環(huán)線上測(cè)有地面控制測(cè)量、地面與井下聯(lián)系測(cè)量和井等級(jí)導(dǎo)線測(cè)量，測(cè)量控制平面和高程。

3.2 貫通測(cè)量誤差分析研究

3.2.1貫通測(cè)量誤差性質(zhì)定理

測(cè)量誤差一般分偶然誤差和系統(tǒng)誤差兩類。貫通測(cè)量誤差同樣包含偶然誤差和系統(tǒng)誤差，它們相互矛盾對(duì)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(cè)量系統(tǒng)誤差，或稱貫通測(cè)量總系統(tǒng)誤差。因?yàn)闇y(cè)量環(huán)線是相對(duì)獨(dú)立連續(xù)的，所以測(cè)量環(huán)線上的誤差是逐級(jí)堆積迭加的。從這些分析可得到貫通測(cè)量性質(zhì)定理。

3.2.2貫通測(cè)量誤差構(gòu)想分析研究

構(gòu)想分析研究一：

以前擔(dān)負(fù)施工測(cè)量時(shí)，指導(dǎo)次要巷道掘進(jìn)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(shí)，會(huì)想掘進(jìn)20m后迎頭將產(chǎn)生多大的中線偏差？一般會(huì)這樣計(jì)算：偏差mx′等于給中線方向偏差的正切值再乘以這對(duì)中線指揮掘進(jìn)的距離。從這種計(jì)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(cè)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(cè)量距離的系數(shù)，D為測(cè)量距離變量，現(xiàn)在的問(wèn)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(kāi)，試想也把環(huán)形折線分別投影、換面和展開(kāi)聯(lián)成一條直線來(lái)代替中線，這樣也就理想的把測(cè)量環(huán)線距離轉(zhuǎn)變成中線距離了。下面再來(lái)考慮貫通水平重要方向測(cè)量誤差的測(cè)角誤差和測(cè)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(cè)量誤差的估算公式。

同理可得貫通在高程上測(cè)量誤差估算公式為：

=

式中：

—測(cè)量高差的單位中誤差，

=各等級(jí)導(dǎo)線線路距離，以百米為單位。

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

定理二，貫通在高程上的測(cè)量誤差等于測(cè)量環(huán)線高程測(cè)量的單位高差中誤差乘以相應(yīng)測(cè)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(cè)量環(huán)線距離成正比。即=。

上述定理中的兩個(gè)公式也就是貫通測(cè)量誤差估算法的計(jì)算公式。

3.3 貫通測(cè)量誤差評(píng)估方法比較

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

<

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

<<

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

3.4 估算老廠錫礦貫通測(cè)量的能力

老廠錫礦現(xiàn)有測(cè)量條件：有測(cè)量地面四等控制的GPS儀器，井下測(cè)量各種等級(jí)導(dǎo)線的全站儀、經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀，能測(cè)量地面四等控制和井下特級(jí)導(dǎo)級(jí)、I級(jí)導(dǎo)線、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線和初級(jí)導(dǎo)線。能夠擔(dān)負(fù)老廠錫礦所有的地面和井下的測(cè)量工作。根據(jù)以上這些條件，應(yīng)用貫通測(cè)量誤差估算法進(jìn)行貫通能力估算。估算中，為留有余地，考慮1/4的保險(xiǎn)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(cè)量誤差允許偏差1米來(lái)估算。

4.結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)

[1]《礦山測(cè)量學(xué)》中國(guó)礦業(yè)學(xué)院測(cè)量教研室編

[2]《控制測(cè)量學(xué)》孔祥元 梅是義 主編

[3]《測(cè)量平差基礎(chǔ)》於宗壽 魯林成 主編

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