[科普中国]-竖井定向

简介

矿山生产过程中,井下定向工作是把已知坐标系统传到未知作业区域。在有色冶金行业中,一般小型定向井筒深度为40～50 m 以下,中型定向井筒深度为120～150 m 以下,大型定向井筒深度150 m以上。定向精度高低取决于3 方面误差,即地上测量误差、地下测量误差、投点误差。在实际定向中,由于多种设备的采用、组合,测量方法多种多样,但不论采取何种测量方法,其目的都是要提高精度。

大型竖井定向时,结合实际情况,制定合理方案十分重要。共线增加连接点异侧布点联系测量方法对大型竖井多中段同时定向能够起到良好效果,也是利用传统设备解决高精度的一种方法1。

方案介绍大型井筒多中段同时一井定向由于井筒空间有限,作业集中,难度较大,采用共线增加连接点异侧布点联系测量方法,可解决诸多因素对定向精度影响。该方法主要包括3 方面内容。

1. 共线240 m 大型竖井多中段定向在国内有色冶金行业日常生产中很少。为提高工作效率,改变单一中段一井定向的传统定向方法,实行多中段一次定向,6 个中段定向观测时,共用相同的两根钢丝观测,投点工作进行一次。在各中段搭设操作台。如图1 所示。

2. 增加连接点

一井定向采用独立定向两次,在保证有利三角形情况下,增加连接点个数,改变延伸三角形,达到独立定向两次,并且要求两次观测者不同。如图2 所示, c , c′为连接点,定向时在c , c′两点处分别设站。

3. 异侧布点

为有效提高定向精度,各中段定向边边长要求20 m 以上,但竖井在施工拉分段时,不具备定向条件,同时所采用设备精度有限,一般掌子头距离井筒较近,此时,在井筒同侧布设连接点和定向点,起始边精度受到影响, 为解

决这个矛盾, 在布点时,连接点与定向点分别布设到井筒两侧,即异侧布点有效增大起始边边长。如图2 所示, 连接点c , c′与定向点d 布设到井筒两侧2。

措 施1. 井上、下定向连接测量

多中段一井定向由于作业空间小,人员多,为保证测角、量边精度,减少各中段作业时对钢丝的影响,在整个观测过程中,要求各中段协调作业,即各中段在同一时间进行测角工作,测角符合限差要求后,再同时进行量边工作,避免由于各中段作业不平衡时对钢丝的影响,提高观测数据精度。

定向过程中由于通过增加连接点达到独立定向两次的目的,因而两次观测时要求改变观测者。

2. 风、水及其他

竖井设计时,进行必要的地质水文分析,因而竖井设计都尽量避免地下水系,这就决定了竖井中的涌水一般都不大,定向时,在作业平台上都要铺设防水材料,防水材料在钢丝连线上垫起来,以利于水顺罐梁及岩壁流下,减小水滴对钢丝冲击。

竖井施工中,通风系统相对独立,井筒内风流可以人为控制,作业之前,停止通风,避免风流对定向影响。

井筒中,由于少量涌水,为减小抽水时井筒设备震动对钢丝及仪器影响,定向时,停止抽水。

**3.**辅助措施及效果

定向观测期间停止通风、排水,减少机械振动对仪器及钢丝影响。高精度的测角,说明外界环境对仪器影响很小。

井筒在380 标高附近涌水,定向中,由于防水措施有效,从而使285 中段精度反而高于365 中段、325 中段。

制定合理方案和采取有效措施是本次定向成败的关键。总之,由于制定合理方案和采取有效措施,从而使定向工作顺利完成,各中段两次定向互差满足规定要求2。

总结该方法优点是观测过程中,钢丝位置保持不变,有利钢丝选择最佳位置;投点个数少,钢丝在井筒中受到外界影响小,并且开阔了作业平台,有利于平台作业。采用同线增加连接点联系测量方法,改变了以往大型定向二次稳定锤球时间的做法,定向过程中,锤球只稳定一次,大量观测前的准备工作可以在稳定锤球时进行,这样大大缩短了定向时间。这种方法对各种竖井定向都能体现其优势,尤其对大型竖井定向3。