矿井定向的精度分析

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1、第九章矿井定向的精度分析第一节用垂球线投点和投向的误差根据《煤矿测量规程》要求，一井两次独立定向所算得的井下定向边的方位角之差，不应超过2′，则一次定向的允许误差是2′/√2。若采用两倍中误差作为允许误差，则一次定向的中误差为：Mα0=±2′/2√2=±42"此误差由三部分组成：①井上的连接误差m上；②投向误差θ；③井下的连接误差m下。故Mα0=±一般情况下，一井定向的投向误差和连接误差大致相等。即m2上+m2下≈θ2,则投向误差不应大于下列数值：θ≤若井上与井下的连接误差相等时，则m上=m下≤±下面根据上述精度要求，对用垂球线投点的投

2、点误差、投向误差、一井定向和两井定向的误差加以分析。一、用垂球线投点的误差来源及估算方法在井筒中用垂球线投点的误差的主要来源：(1)气流对垂球线和垂球的作用；(2)滴水对垂球线的影响；(3)钢丝的弹性作用；(4)垂球线的摆动面和标尺面不平行；(5)垂球线的附生摆动。下面分别就上述各因素加以讨论。(一)气流对垂球线和垂球的作用井筒中气流对垂球线的影响是十分复杂的，但又是一个很重要的问题。国内外一些矿山测量人员用试验观测的方法进行了不少研究工作。综合分析观测结果可得出如下结论：(1)井筒中气流所引起的垂球线偏斜是投点误差的最主要来源，也是一

3、井定向的最主要误差来源。(2)井筒中气流对垂球线的作用主要发生在马头门处(见图9-1)，如对垂球线加防风套筒，可大大减少风流的影响。(3)当井深为300-600m时，投点误差不超过1.5-2mm。投点误差e可用下式进行计算：(9-4)式中p——钢丝单位长度所受的侧压力；h——马头门的高度；H——井深；Q——垂球的重量。垂球线因受气流的影响所产生的偏斜值与垂球重量成反比，而与井深成正比。(二)井筒内滴水对垂球线的影响井筒内的滴水、涌水或水管的漏水，将打击垂球线和垂球，破坏其均匀摆动的状态，但这些现象不可能用数学公式来表达。因此，在选择垂球

4、线的悬挂位置时，应注意滴水的影响，并将垂球放入大水桶中稳定。(三)钢丝的弹性作用钢丝弹性的影响表现在两个方面。一方面当缠在绞筒上的钢丝放入井内时，钢丝仍在企图保持原来的环状。这样就使钢丝上各点偏离了其中心位置。为此，应采用直经大于250mm的绞车、细的钢丝和适当的垂重，以减少其影响。另一方面是当钢丝自滑轮经定点板放入井筒时，因定点板的中心不是恰好与滑轮槽位于同一铅直线上，故定点板与滑轮间这一段钢丝将成倾斜状态。由于钢丝的弹性，当经过定点板后，钢丝仍将有一小段斜向的位置，往下才逐渐被垂重拉直。为避免这种影响，应在定点板下方钢丝已完全铅直的

5、部分进行地面连接测量。在布置滑轮与定点板时，应使两者间的一段倾斜线与铅垂线的交角β尽可能小，同时两定点板应尽可能布置在两垂球线的连线方向上，以减少它对投向的影响。(四)垂球线的摆动面与标尺面不平行当从经纬仪C对垂球线的摆动极边位置L和R进行多次观测，在标尺MN上读取一系列读数l和r，然后取其平均值求得标尺上的读数时，则垂球线的摆动方向LR与标尺面MN平行和不平行时引起的差距aa0为：式中ω——垂球线的摆幅(即LR)；S——经纬仪至标尺的距离；α——垂球线摆动方向与标尺间的夹角。(五)垂球线的附生摆动在理想的条件下，井筒内垂球线的摆动，应

6、像钟摆一样具有均匀而逐渐衷减的摆动。但由大量的实际观测资料发现，垂球线各相邻摆幅的平均中点位置的连线，并没有成为一条直线,而是向左右偏移的曲线。当垂球有了附生摆动后，按标尺读数所求得的平均位置，就不等于其真正的稳定位置，从而产生了投点误差。产生附生摆动的原因：(1)井筒内气流变化的影响；(2)滴水的打击；(3)气流对钢丝的摩擦作用；(4)地面垂球线固定点的振动；(5)钢丝的弹性。减小措施：将垂球浸入稳定液中。二、减少投点误差的措施1.增大C,位置合理；2.尽量减小马头门处气流的影响；3.小直径、高强度钢丝，加大锤重Q,浸入稳定液；4.摆

7、动观测时，垂球线摆动的方向尽量和标尺面平行；5.减小滴水对钢丝及垂球的影响，加桶盖。三、用重球线投向的误差钢丝投点产生投点误差e，一井定向时投二根钢丝，产生投向误差投点误差：风流、滴水等影响，钢丝地面井下投影不重合，线量偏差投向误差：由投点误差所引起的垂球线连线的方向误差aABbaAbBBAabθθccceθ″2A=(ρ″eA/c)2/2θ″2B=(ρ″eB/c)2/2θ″=±ρ″e/cA0B0BieBΦiθic第二节三角形连接法的误差和有利形状αC′D′=αDC+φ-α+β′+Φ′±4×180°M2α0=m2αC′D′=m2αDC+m

8、2φ+m2α+m2β′+m2φ′+θ2M2α0=m2上+θ2+m2下m2上=m2αDC+m2φ+m2αm2下=m2β′+m2φ′CBACDEDEabcabc一、连接三角形中垂球线处角度的误差及三角形最有利形