煤矿测量规程实战:从矿井定向到贯通测量的关键技术与经验

煤矿测量规程实战:从矿井定向到贯通测量的关键技术与经验 简介《煤矿测量规程2011版》文档资源是一份系统梳理煤矿测量规范与知识点总览的专业资料面向矿山测量技术人员、安全生产管理人员、测绘专业学生及备考相关资格考试的读者能够帮助快速建立煤矿测量知识体系明确各阶段测量工作要求。文档严格按照规程体系编排内容包括总则、矿区地面控制测量、矿井测量等主要篇章在矿区地面控制测量部分既讲到平面控制中的水平角观测、光电测距、钢尺量距与内业计算也覆盖高程控制中的水准测量和三角高程测量矿井测量部分则细分为联系测量、近井点与高程基点测量、定向投点、陀螺经纬仪定向、几何定向、导入高程测量和井下平面控制测量等关键作业环节。资源包为单个doc文件大小约1.92MB目录结构完整便于按章节查阅与打印。目前已有152人学习可作为煤矿测量作业规范培训、方案编制及现场操作的实用参考。 前阵子整理地测科共享盘翻出那份命名规规矩矩的《煤矿测量规程(2011版).doc》。这份文件在办公室那台老电脑里存了很多年打开频率却一直居高不下。有人喜欢把它打印出来放在手边我更习惯用电子版因为井下遇到具体问题时搜索关键词比翻纸页快得多。今天这篇东西就围绕这份规程文件本身聊聊我在矿井测量一线是怎么用它、怎么把条文落到实测里的以及这几年踩过的一些坑。1. 一份规程doc怎么变成手边的作业手册1.1 规程在测量组里的真实分量在很多人的想象里测量组的工作就是扛着全站仪下井照准、读数、记录收工上来导数据。这套流程看上去简单但真正支撑它在井下几百米深处还能保持精度的就是那份平时不显山露水的规程。煤矿测量规程涵盖的内容很完整矿井地面控制测量、矿井定向、井下控制测量、采掘工程测量、贯通测量、测绘资料管理每个环节都有明确的技术要求。它在现场的真实角色是裁判和底线。两条巷道快贯通了偏差卡在能不能接受的临界点能不能验收、要不要返工以规程给出的允许偏差为准。测量组和掘进队因为中线点位发生争执时大家坐下来翻的也是规程条文它写得越细现场扯皮越少。所以我一直觉得新人到地测科别的书可以晚点看这份规程要先通读一遍。不需要背条文但心里得有张地图哪类问题在规程里能找到依据哪类问题需要结合矿上的实测条件再细化。这份文件不是放在书架上的装饰品它是每天都要对话的工具。1.2 把厚本子拆成三类速查卡规程文件全文内容量不小等于一整本教材。直接抱着读很容易困而且真到了井下谁也不可能翻着大厚本子干活。我的做法是把它拆书整理成三份速查卡分别应对不同场景。第一份是精度指标卡把规程里散落各章的控制测量限差、导线等级、允许偏差抽出来汇总在一张表里。这张表贴在仪器箱盖内侧或者做成塑封卡片放工具包里。测完一个测站瞄一眼限差心里有底。第二份是作业流程卡主要针对联系测量、高程导入这类工序长、步骤多的任务把先后顺序和关键检查项列成清单防止在井下那种环境里漏步骤。第三份是记录模板卡用规程中的原始记录要求做成固定表头现场填起来既快又不容易漏项。这个拆书的过程其实也是对规程加深理解的过程。你不把条文过一遍根本不知道哪些指标是关联使用的。比如导线等级定了测回数、仪器等级、限差要求是配套的单独记一个数没有意义。电子版的好处在这里体现得很明显用搜索功能对着条文逐条摘比翻纸版高效得多。2. 矿井定向与地面控制衔接起算数据要算得稳2.1 地面坐标方位怎么传到井下矿井测量的首要问题是地面控制网的坐标和方位怎么才能高精度地传递到几百米深的井下巷道里。这个问题不解决井下导线做得再认真也是在一套来历不明的坐标系里自嗨。规程把这一环叫矿井定向方法上主要就是几何定向和陀螺定向两大类。几何定向里一井定向是传统做法在一个竖井井筒里挂两根钢丝地面和井下同步观测把地面的坐标方位通过两根钢丝的连线传递下去。它的优点是原理简单缺点是井筒深、钢丝摆动大时精度会打折扣。两井定向则是利用两个井筒各挂一根钢丝通过地面连测和井下导线把两条垂线连接起来相当于用长边来控制方位传递误差适合井筒间距较大的矿井精度比一井定向要稳一些。陀螺定向则是用陀螺经纬仪直接测定井下某条边的真北方位再换算到坐标方位。它不受井筒深度和钢丝摆动影响特别适合用来在长距离巷道中加测方位边把支导线的方向误差控制住。实际工作中现在的矿井普遍采用几何定向陀螺定向组合的方式该导坐标的导坐标该加测陀螺边的加测两条腿走路起算数据才可靠。2.2 陀螺边加测选择的经验陀螺定向不是随便找一条边测就行的这里面的细节直接影响成果质量。我第一次参与陀螺定向时以为只要把仪器架好、按流程测完数据自然就准。后来发现选哪条边、什么时候测、仪器常数怎么求这些前置条件比观测本身更容易出问题。最关键的教训是不要选太短的边做陀螺定向。陀螺定向测出的是这条边的方位角如果边太短两端的点位误差会直接放大方位误差。举个例子两个点相距20米对中误差2毫米对方位的影响就有20秒左右这个量级对井下基本控制导线来说是很大的。所以加测陀螺边时尽量选两点间通视距离在50米以上、两端的点位稳定且埋设牢固的边。另外仪器常数的求取也容易马虎。陀螺经纬仪测的是真北方位换算成坐标方位需要用到仪器常数而这个常数会随温度、运输振动发生变化。规程对这方面有专门要求我的做法是测前测后各求一次常数取平均值参与计算这样能抵消一部分仪器漂移的影响。地面已知边和井下待测边的观测时间不要隔得太远否则仪器状态变化会给结果带来不易察觉的系统偏差。3. 井下导线测量测角量边中反复踩的坑3.1 导线分级不要一提按规程测就机械照搬井下平面控制导线规程里是按精度分级的基本控制导线沿主要巷道布设服务于矿井大型贯通和主要工程的测设采区控制导线在采区巷道里布设精度要求相对低一些服务采掘工程直接标定。基本控制导线里通常又分出不同的测角精度等级我在矿上常用到的有7秒级、15秒级采区导线按30秒级的思路来掌握。具体等级划分和数值各个版本条文表述略有差异以手上的正式文本为准。这里想说的是分级的意义不在于把级别定得越高越好而在于匹配实际需求。有的技术员容易走极端觉得精度越高越安全在采区巷道里也用高等级导线的标准反复观测。看起来态度认真其实效率极低采区巷道推进快、测点使用周期短没必要把成本花在超出需求的精度上。反过来主要大巷和贯通巷道如果只按采区级精度测最后贯通偏差超了返工的代价远大于当初多花的那点观测时间。判断该用哪个级别前提是把规程总则和应用范围读明白。规程对各级导线的适用场景写得很清楚照着场景选级别而不是凭感觉攀高或降低这才是成熟测量员的做法。3.2 实测中最容易超限的三个细节点井下导线测量说起来就是测角和量边两件事但在井下那种环境中真正实操起来比地面测量费心得多。这些年我总结出三个最容易超限的细节点每个都在现场栽过跟头。第一个是对中。井下光线差风大巷道里人来人往仪器对中稍不仔细就偏了。对中误差对测角的影响不是线性的尤其在短边上放得很大。所以我现在要求自己和组员每站对中后必须从两个方向复核一次不能图快。用光学对中器的还要检查对中器本身有没有调焦误差。第二个是棱镜常数和仪器加常数。现在大家普遍用全站仪量边比钢尺时代省事多了但很多问题的根源也从拉尺子拉得准不准变成了常数设置对不对。不同品牌、不同型号的棱镜常数并不统一换一组棱镜忘了改参数导线的边长就会整体偏移这种误差单站看不出来导线一闭合就露馅了。第三个是井下环境干扰。通风风流会让仪器微振矿车经过会带动巷道底板震动这些都会影响照准和读数稳定性。规程可以给出限差但不会告诉你现场该等矿车过去再测还是换个时间段补测这种判断只能靠经验。我的原则是宁可多等几分钟也不在震动明显的状态下硬测因为超限重测消耗的时间比等待更长。4. 采掘测量与贯通控制的落地办法4.1 巷道中线腰线标定与激光指向采掘工程测量里最日常的工作就是给掘进队标定巷道的中线和腰线。中线管方向腰线管坡度这两条线标得准不准直接决定巷道会不会偏、会不会出现起伏。规程对中腰线的标定精度和标定频次有明确要求但现场执行时很多人容易把这项工作看轻觉得仪器架好放个线而已。实际操作中中线标定要特别注意和上一组中线点的衔接。掘进一段距离后需要向前延伸中线这时要把全站仪架在够得着的已知点位上先复测旧中线点的坐标和高程确认没有移动再往前放新点。有的组图省事直接拿激光指向仪的光斑当新中线点时间一长巷道方向就悄悄偏了等发现时已经偏了不少。激光指向仪是现在巷道掘进标定的好帮手它把方向线投射到掌子面掘进工看着光斑就能控制方向。但激光指向仪本身也会受巷道气压、震动影响发生偏移所以规程要求的定期检查不能省。我的做法是每茬炮后或者每天至少检查一次激光位置和最近的正式中线点比对差得多了就重新调整而不是等它偏到肉眼可见才处理。4.2 贯通测量设计书的实际价值贯通测量是矿井测量里技术含量最高、也最能检验队伍水平的工作。规程要求重大贯通工程必须编制贯通测量设计书内容包括贯通方案、测量方法、精度预计、组织措施等。刚参加工作时我觉得设计书就是走流程的文件写归写测归测。后来参与了一次长距离巷道贯通才发现设计书里的误差预计是真的能在施工前告诉你按现有仪器和方案这条巷道的贯通偏差大概会在什么范围。贯通误差预计的基本逻辑是把贯通偏差分解成几个独立来源测角误差引起的横向偏差、量边误差引起的纵向偏差、定向误差对横向偏差的贡献、高程测量误差对高程贯通的影响。每个来源按测量方法和仪器精度估算一个数值然后按误差传播规律合成。做一遍这个计算你自然就知道哪一环是精度瓶颈是测角还是定向从而有目的地加强薄弱环节。比如计算发现横向偏差主要来自陀螺定向精度不足那就加测一条陀螺边或者提高定向观测质量比盲目把所有导线都重测一遍省力得多。贯通后的实测和总结同样重要。规程要求贯通完成后实测贯通偏差把实际值和预计值做对比这个步骤对积累经验极有价值。对比做得多了你会发现这种测量方法在你们矿的具体条件下误差分布大概是什么规律下次做误差预计时就能把参数调得更准。5. 高程传递、内业计算和资料归档的实战经验5.1 高程导入井下方法选择和读数细节矿井测量除了平面坐标高程系统也得从地面导下去。导入标高的常用办法有长钢尺法、钢丝法和光电测距法。原理都是在井筒中悬挂一条长度基准井上井下同时读数把地面高程传递到井下固定点上。这个工序看着不复杂但井下气温、井筒淋水、钢丝摆动都会影响读数需要反复观测取平均值。操作中一个容易忽视的细节是温度改正。井筒里和地面温差往往很大钢尺或钢丝受温度影响会伸缩如果不做温度改正导入的高程就会带系统误差。我曾经在处理别人移交的数据时发现井上井下高程闭合差偏大追了半天问题就出在温度改正这一项上。从那以后所有高程导入任务温度计、拉力计这些配件必须带齐读数记录上也要把温度栏填全。井下三角高程测量是日常高程控制的主要手段。用全站仪测斜距和竖直角再换算高差原理上不复杂但仪器高和棱镜高的量测误差很容易被低估。这两项都是人工读数量错几毫米很常见而高差计算的误差就是从这里直接进去的。我的习惯是仪器高和棱镜高各量两次读数差超过允许范围就重量把这一关把住三角高程的成果就稳了大半。5.2 内业计算的三个隐蔽错误源内业计算是外业成果的最终落脚点但这个环节的错误往往比外业更难发现。外业测错了闭合差一算就能暴露内业算错了有时候结果看起来挺顺其实是错得很有规律。第一个隐蔽错误源是坐标换带。相邻矿井或不同区域可能采用不同的中央子午线巷道越界或者跨带测量时坐标需要换带计算。换带公式不难但代入数据时搞错带号、用错椭球参数结果就全歪了。处理这类问题我一般不直接手工算而是用成熟软件做算完再用相邻已知点检核一下。第二个是高程投影变形。有些矿区高程大实测边长投影到高斯平面时要考虑高程归化改正这项改正量虽然不大但在高精度导线中不能忽略。有段时间我们的一组导线闭合差老是差那么一两厘米查来查去就是高程归化改正没做。这类问题最坑的地方在于不做改正也能闭合只是闭合差里藏了系统误差。第三个是原始记录的涂改。规程对原始记录有明确要求不能涂改、不能转抄。现场记录一旦写错正确的做法是在错误处划掉并注明原因而不是用橡皮擦或者修正液盖掉。这不是形式主义因为测量是全过程可追溯的工作一份被涂改得面目全非的记录意味着成果失去了信任基础。带新人时我最强调的就是这一点数据意识要从第一张记录表开始养成。6. 用规程带新人比讲课更有用的两种做法6.1 采掘工程平面图的更新节奏测量成果最终要反映到图纸上。采掘工程平面图是矿井最重要的图件之一规程对它的内容、精度和更新周期都有要求。图上要有巷道轮廓、导线点、高程点、采空区范围、地面重要设施等比例尺一般按1:1000或1:2000掌握具体以矿井图例和规程要求为准。图纸更新的节奏很关键。有些测量数据在电脑里存着但图上没及时落时间一长就跟不上掘进速度等到要用图时再补既费工又容易出错。我要求组里测绘成果最迟在当天或次日上图巷道推进快的阶段至少每周核对一次图面与实际情况。现在很多矿用上了数字化管理系统类似工作可以在平台上完成但及时两个字始终是底线。图不是给检查组看的是给下一班的技术员看的图上差一公分现场可能就差几米。6.2 模拟贯通练习带新人最后分享一个我带新人的方法搞一次模拟贯通计算练习。选一段已经完成的巷道把原始观测记录交给新人让他独立做一遍导线计算、高程计算和贯通偏差统计最后再和实际成果对照。这个练习不需要下井在办公室用规程配合计算器就能完成但效果比讲十遍课都好。新人做这个练习时通常会遇到几个典型问题对闭合差分配不熟悉、对坐标换带概念模糊、计算过程中小数位保留不一致。这些问题的答案都在规程里有依据让他自己翻条文找答案比我直接告诉他要记得牢得多。练习结束后我会让他写一份简单的技术总结梳理这次计算里有哪些环节容易出错、规程对应条文是什么。几次下来新人对规程的熟悉程度和计算基本功都会有明显提升。带新人的核心说到底不是背条文而是建立对数据的敬畏心。井下测量环境艰苦、条件有限很多时候多迈一步少迈一步都在一念之间。但数据这个东西很诚实你不按规程来它就在闭合差里等着你。这也是我最想通过这份规程文件让每一个新同事尽早明白的道理。本文还有配套的精品资源点击获取