矿井定向精度分析.ppt

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=± 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