井筒变形监测方法与数据处理.pdf

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1、第5期矿山测量N0．52010年10月M1NESURVEYlNG0ct．20lOdoi：10．3969／j．issn．1001—358X．2010．05．016井筒变形监测方法与数据处理房华光姜岩。崔广刚，张晓刚(山东科技大学测绘学院，山东青岛266510)摘要：矿山井筒在运营期间的监测与维护是矿井安全生产中必不可少的重要工作。只有对井筒实施长期全面的变形监测。才能为井筒的维护提供可靠的信息。文章针对井筒变形的特点，提出了一种较实用的监测与数据处理方法．为井筒的安全维护提供了有效的监测手段和方法。关键词：井筒：变形监测；数据处理中图分类号：P208文献标识

2、码：B文章编号：1001—358X(2010)05—0048—03目前．我国煤矿总的趋势是开采深度越来越深。地质条件更为复杂，矿山压力随着增大，井筒壁承受的压力也相应增加．井筒在运营期间的监测和维护成为矿井安全生产中至关重要的内容。因此，有必要对立井井筒进行变形监测，掌握其运营状态‘。目前采用的监测方法大致分两种：一种是基于岩石力学的力学参数监测方法。即传感器法；另一种是基于变形监测理论的几何测量法。国外矿生产高度重视对井简的变形监测，如德国DMT公司采用矿圈1观测点布设示意圈山井筒惯性测量系统，简称ISSM。该测量系统安置在罐笼中．随着罐笼的运动可以较精

3、确地自动测定要考虑AABP的形状。设各角度如图2所示。假设不出罐笼任意时刻的三维坐标．通过测量罐笼坐标的变化计算出井筒移动与变形。但目前国内尚未有使用的]。文中针对井筒变形的特点．提出一种较实用的几何监测方法，可供生产单位使用。1井筒变形观测方法图2优化设计示惫图在井筒中下放两根钢丝．在同一高度的井筒壁考虑起始误差的影响，设P点纵、横误差分别为m、上设置四个观测标志．通过两根下放钢丝和各个观m，则测点组成的三角形．可以求得井筒壁上各点的平面mmd1坐标。然后根据所测四个点的坐标模拟出该高度处I(1)mrl"tayJ井筒的形状。同理，在不同高度上按照上述方法

4、布置观测点(参见图1)，计算各观测点的平面坐标，进其中m、m，为曰JP边纵、横坐标增量的中误差，而求得不同高度处井简的形状。设P点点位误差为，，则2监测网形的优化设计M=±假设在某一高度处，A，曰点为下放钢丝，其坐标△一nXCOSO~Bp一×cos((2)为(X、)，(X、)。P为所设置的井壁上的测点，△)，×si眦cos(IlB)其距离AB=c，AP=b，BP=a，其实质就是距离交会。在测边网中，为使所求得P点坐标误差更小．需对上式微分并化成中误差形式得48第5期房华光等：井筒变形监测方法与数据处理2010年1O月Z222msin2f12．2mcos(a

5、卯+)¨n缸．=cCOSa，J‘—_『r一+．csina———了__——的最或然值为，，，，，未知量改正数为舭，8y，P8InPsiny，按观测量最或然值为未知量最或然值的函数。针222．，msin2~2．2msin(口P+7)．．mAy=C8ina疗P—一+csin。———__—_二-对观测值，可列出误差方程式如下：．PSillyPSilly(3)l=Xl—Xl=X一√一(yl—y)一l(9)则』I，=(4)pSlI17按泰勒公式展开并线性化，即：：(。。，。，因此，当^r为定值时，，的大小取决于⋯)+(老)。舐i—L(10)~／sin口+sin的值。其

6、中，m为角度测量中误差，单位为秒，P=206265。同理可得各观测量误差方程，即：令z=sinn+sin芦，卢=180。一Ot一7，令z的V=B[6x，6y，6r]一L(11)一阶导数为0得sin2~t—sin2p=0即=。由此可其中V=[l，订，2，2，3，订，，]得，最小时，三角形为等腰三角形，即对称交会。设各观测量为同精度观测，法方程式为：当对称交会时：P[&6，，6r]一曰P￡=0(12)解方程可得舐、艿)，、的值及圆心坐标及半径平差Ot=卢，y=180。一2a，=÷(180。一7)，即值：、；，、。而后进行精度评定。=×—(5)精度评定时，首先进

7、行单位权中误差的计算or=√2psin善sin～／n，进而求出协因数阵Q，根据计算出的Q，得—t令：sin-9~-sin，令的一阶导数为0可得=出各个观测量的中误差，即：=oro，or，=or。109。28。因此，当=109。28时，所测得的观测点P、『QIY，R：oroQRR的点位误差最小。则P点点位误差如下式：4工程案例肘=?=1．5一／TtC(6)psm。P4．1观测数据但由于：109。28时，所布设的点位对整个井距离测量中获得的是各个水平上的观测数据。筒的形状来说不具有代表性．因此。在使点位分布合以一个水平上的观测数据作讨论。观测数据见表1。理的情

8、况下。尽量提高图形的强度。布设四个点，使其均匀分布在井筒壁上。此时