刘新宇++王永柱
[摘 要]随着国内浅部矿产资源的逐渐枯竭，国家矿产资源整合，千米级竖井建设逐年增多。很多技术问题突显出来：随着竖井深度的增加，致使目前传统的利用几何方法进行联系测量在实际操作过程中遇到很多难题；如何有效的避开井筒机械设备对投点钢丝自由悬挂的影响；减小投点误差；确保钢丝稳定性；减小井筒滴水和通风对钢丝摆动的影响等这些问题，已成为几何定向时的难点问题。本文就如何有效解决以上问题做出探索。结果表明优化投点方案、合理选择重砣与稳定液、改善作业环境，可以有效控制测量误差极大地提高测量精度指标。
[关键词]常规测量设备 深井 联系测量 误差 精度 难点 方法
中图分类号：TE927.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0329-02
The difficulty and solving method of connecting measurement of deep well geometry by using conventional measuring instrument
Liu Xinyu Wang Yongzhu
（Hunan Lianshao Construction Group？LLC， Loudi ，Hunan 41700， China）
[Abstract]with the gradual depletion of shallow mineral resources in China， the integration of national mineral resources， the construction of kilometers vertical shaft increased year by year. Many technical issues were highlighted： with the increase of the depth of the shaft， resulting in the traditional use of geometric method to link measurements are a lot of problems encountered in the actual operation； how to effectively avoid wellbore mechanical equipment of cast steel wire free hanging； reduce investment and error； to ensure the stability of the steel wire； decrease wellbore water and ventilation of steel wire swing and effects of these problems has become difficult problems of geometric orientation. This paper will explore how to solve the above problems effectively. Results show that optimizing the investment plan， a reasonable choice of weight and stable liquid， improve the working environment， can effectively control the measurement error greatly improve measurement accuracy.
[Key words]conventional measurement equipment， Deep well，Contact measurement，Error，Precision，The difficulty，Method
1 引言
矿产资源的开发由浅部向深部发展是客观的必然发展规律，近年来国内很多矿山已逐步进入深度开采：本溪龙新矿业有限公司思山岭铁矿1#、2#主井工程井深1445.4m；昆钢集团大红山铁矿废石箕斗井工程井深1279m；贵州武陵矿业李家湾锰矿主井工程井深1121m。随着竖井开拓深度的增加，对矿井联系测量带来的挑战也变得越来越复杂，井筒机械设备对投点钢丝自由悬挂的影响；缩小投点误差；确保重砣稳定性；减小井筒滴水和通风对钢丝摆动的影响等已成为几何定向时的难点问题。我国深井几何定向技术虽然理论成熟，但在实际操作中还存在许多不足，通过解决这些技术问题，不仅可以提高测量精度缩小测量误差，也使我国深立井施工测量技术迈向一个新台阶。
2 深井几何定向存在的问题及解决方法
2.1 井筒机械设备影响投点钢丝自由悬挂防治问题
当井筒分别开挖掘进到马头门和井底后，此时需要根据井口近井点采用钢丝投点的方法对马头门进行联系测量。由于竖井施工阶段井筒钢丝绳、风筒、水管、电缆、吊盘、吊桶、伞钻等设备繁多，自由空间狭小，导致投点钢丝下放位置选择非常关键，稍有不慎可能导致钢丝在下放过程中受井筒内设备阻挡而出现钢丝并非自由悬挂状态，如不能及时发现并采取纠正措施，将会对定向结果带来灾难性的后果。为了避免井筒内机械设备对悬挂钢丝的影响，李家湾锰矿在下放钢丝前先对井筒内的设备布置图做了仔细研判，找准最佳位置作为钢丝下放通道。在钢丝下放到井底以后由井口处自制一小铁丝环作为检测钢丝是否自由悬挂的检测环绕着钢丝自由下放至井底，如若井底收到检测环，则证明钢丝处于自由悬挂状态，否则应检查钢丝并重新下放直至钢丝处于自由悬挂状态。
2.2 缩小投点误差
随着井筒深度不断加大，矿井内滴水、通风等对投点钢丝的影响便成为了影响测量精度的关键因素。
为了缩小投点误差，必须想办法保证悬挂钢丝的稳定性，目前国内普遍采用的是在钢丝下端吊挂重砣的办法。但李家湾锰矿因竖井深度超过一千米，到达井底位置钢丝稳定性极差，单纯的吊挂重砣已经很难使钢丝稳定下来。为了有效地解决这一难题，采用在井底定向水平放置顶端去盖的油桶装入稳定液，将摆动的重砣浸入事先准备好的稳定液中，这样钢丝的摆幅度明显缩小了很多。
但是经过改进后的钢丝仍有轻微的摆动，为了进一步缩小投点误差的影响，引入逆转点法，即在摆动的钢丝附近安放读数尺，并对钢丝左右摆动最大幅度位置进行重复观测，然后根据统计学原理取平均值作为最或是值；选用抗拉高的小直径钢丝，以便加大垂球质量，并减少对风流的阻力；测量作业时暂停通风机运作；尽量增大两钢丝间的间距；在井壁安好截水槽，以减少滴水的影响。
2.3 距离测量
立井平面联系测量最重要的工作就是传递坐标和方向。而利用常规测量仪器进行坐标传递，距离测量是必不可少的一部分。那么在现场实际操作中，如何快速且高精度地完成距离测量就显得优其重要了。
先在油桶顶部，钢丝与全站仪连线的延长线方向适当位置固定棱镜，然后使钢丝处于自由悬挂状态，用一把钢尺零刻度对齐棱镜中心位置，根据钢丝摆动情况在钢尺上读出钢丝投影的最大读数和最小读数，重复多次然后取平均值作为最或是值，如图1所示：
然后移开钢丝，利用棱镜进行测距，测得数据减去d即为实际距离。
2.4 角度测量
进行矿井平面联系测量时，传递坐标的误差和传递方位角的误差对井下测量的影响过程大致可用下图来说明。
在图2中，点1、2、3、4、5为井下导线的正确位置，而由于联系测量的误差影响，当井下起始边传递方位角的误差为ε时，相当于整个导线以井下起始点1为圆心转动了一个角度ε而成为2、3、4、5的位置，图中∠515=ε，这样导线延伸越长，影响越大，假定ε=2′，s5=5000m，则：
由此可见，方位角的传递误差对井下测量的影响是相当大的。正因为如此，我们在进行平面联系测量时要尽可能减小方位角的传递误差，以方位角的传递为主。
为提高定向精度，尽量选用连接三角形法，采用测回法进行角度观测。
2.5 导入标高
通过立井导入标高，其内容实际上是非但立井的深度，为此必须采用专业的方法才能完成。
目前在国内外使用的长钢尺有100m、200m、500m、800m和1000m等几种，钢尺由井口放入井下，到达目标水平后，挂上一个与钢尺鉴定时标准拉力相当的配重重砣以拉直钢尺，并使之处于自由悬挂状态。如图3所示：
由图可知，井下水准基点B的高程为：
为便于校核，导入标高应进行两次，按照《煤矿测量规程》两次互差不得大于井深的1/8000。
3 结语
我国深井建设尚处在萌芽阶段，在浅部工程中形成的理论、设计和技术体系进入到深部状态已经部分或严重失效，所以还有很多技术难题需要探索解决。通过李家湾锰矿的实践，竖井采用常规测量仪器进行几何定向很好地解决了传统联系测量操作过程中精度难以控制的严重问题，有效降低测量误差，改善了作业环境，提高了测量精度；为千米立井联系测量提供了宝贵经验，虽然有些技术问题已解决，但有些问题还需进一步探索：随着国家矿产资源整合，矿井边界范围扩展，立井深度增加，对联系测量的精度要求越来越高，如何有效提高测量精度；缩短测量作业时间与劳动强度，降低施工成本，需要探索经济适用的新型测量仪器与测量方法。立井施工测量逐步向如何控制误差、提高精度、缩短作业时间，降低投资成本。使我国深井建井技术更上一层楼。
参考文献
[1] 王润生.矿井工程测量技术.徐州：中国矿业大学出版社，2009.6.
[2] 赵文亮.地形测量.郑州：黄河水利出版社，2005.8.
[3] 何满潮.深部软岩工程的研究进展与挑战[J]. 煤炭学报，2014，39（8）：1409-1417.
