ＩＳＳＮ １６７１—２９ＯＯ 采矿技术 第１２卷 第３期 Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ［．１ ２，Ｎｏ．３ ２Ｏ１２年５月 Ｍａｙ ２Ｏ１２ ＣＮ ４３—１３４７／ＴＤ 无定向导线测量在丰山铜矿北缘采场中的应用 毛 勇 （大冶有色金属有限责任公司丰山铜矿， 湖北阳新县４３５２３２） 摘 要：随着丰山铜矿北缘采场回采的逐层进行，采场底部结构中布置的测量导线控制点 被完全破坏，传统的测量方法无法保证成图精度。无定向导线测量方法非常适用于矿山 采场基本控制测量，详细介绍了该方法无定向导线的布设、计算过程及精度分析，实践证 明，该方法使成图精度大大提高，具有广泛的应用前景。 关键词：丰山铜矿；导线控制；成图精度；无定向导线；矿山测量 １ 丰山铜矿北缘采场开采现状及存在问题 丰山铜矿北缘采场采用壁点柱上向分层尾砂充 填采矿法，矿块垂直走向布置，留底柱和顶柱，底柱 给安全生产带来隐患。针对以上问题，矿山必须要 对北缘采场测图方法进行改进，从而保证成图精度。 ２ 测量工作改进措施 为了保证测量工作能快速进行，减少测量人员 高度为６ ｍ，顶柱高度为４ ｍ，中段高度为５０ Ｉｌｌ或 ６０ ｍ。从切割拉底层开始自下而上逐层回采，一个 盘区实行一步骤回采，每次回采高度２．０ ｍ。每采 一在采区危险区域暴露时间、降低劳动强度，经实验论 证比较，决定采用无定向导线测量方法。 层用尾砂充填一层，充填高度为每分层２．０ Ｉｌｌ，预 留１～１．５ ｒｒｌ的工作空间。在中段运输水平布置脉 采场无定向导线的布设方案如下。在采场上向 中段相邻２个天井顶部各埋设１～２个永固点。天 井断面小于４．０ ｉｎ 或井筒利用空间不够时只埋设１ 外运输平巷和穿脉，每个盘区布置１个溜井、１个泄 水井，相邻２个盘区共用１个充填材料天井。 在北缘采场底部掘进时，采场控制测量一般通 过斜坡道直接导线传递或者简易两井定向方案解 决。随着回采的逐层进行，采场底部结构布置的测 个永固点，天井断面超过４．０ ｍ 时可以根据实际情 况埋设２个永固点，本文按天井顶部只埋设１个永 固点论述。永固点可以用井下顶板专用标识埋设， 也可以用钢钉替代。标识末端垂直悬挂 Ｏ．５ ｍｍ 量导线控制点被完全破坏。传统的测量方法是依据 充填井或者人行滤水井粗略井中坐标为起始数据， 尼龙线，尼龙线的长度根据天井剩余高度决定。测 量使用时，尼龙线自由垂直下放，离采场底板１ ＩＴＩ 左右时，在尼龙线上系上重锤，重锤可以用较为规则 配合矿山悬挂罗盘仪用皮尺支距法作图。根据人眼 分辨率的大小，罗盘定向中的最高精度为０．５。，对 于狭长型采场中支导线的传递极为不利，根据误差 传播定律，最弱边的方位将会严重变形；另外罗盘定 向存在着磁偏角的问题，在采场里根本无法找到用 的石块替代。注意尼龙线不得与井筒内任何障碍物 接触，如果因为井筒较高或风流影响其静止时，可以 将重锤置于水桶或油桶中，使之稳定。 每分层采场测图数据采集时，以此２点作为基 点，通过全站仪在采场内侧设临时测站点，然后进行 于校验磁偏角的导线边，且每个地方的磁性都是不 一样的，采场金属机械设备也给罗盘磁方位角带来 碎部数据的采集。宽度较窄的采场利用全站仪布置 支导线，然后使用支距法采集碎部数据，也可以利用 很大影响，造成很大的误差。该方法成图精度低，地 质技术人员进行矿体边界圈定误差较大，往往容易 造成资源浪费。当采场矿体变化较大时，采矿技术 全站仪测设临时测站点，然后利用极坐标法采集 数据。 人员也必须依据精准实测图进行局部设计调整。在 采场顶底柱回收时，采场实测图的精度直接影响到 与沿脉运输巷道的安全距离，如果安全距离保留过 大，采矿损失率明显加大；安全距离保留偏小时则会 ３ 无定向导线的布设及计算 如图１所示，Ａ点和Ｂ点为相邻２个天井的永 固点，其坐标数据在上向中段用导线常规测量方法 毛 勇： 无定向导线测量在丰山铜矿北缘采场中的应用 １１３ 获取。由于Ａ点和Ｂ点为采场起算数据，且互不通 视，所以该２点方位角需要坐标反算求得，故Ａ点 不太深，故上向中段与采场作业水平导线边的投影 改正数可以忽略不计。但是，由于测量误差的影响， Ｓ加≠Ｓ仰 ，其差值为△Ｓ—ＳＡ８一ｓＡＢ ，当△Ｓ值不 超过测量规程中规定的允许值时，就可以改算各边 假定坐标方位角及距离，然后计算采场作业水平各 导线点的真实坐标。改正公式如下： 和Ｂ点必须符合相应导线精度，可以按照１５”级导 线精度施测。Ａ点和Ｂ点为上向中段已知起算数 据，１，２，３，４，…， 等为采场作业水平新布设的导 线点。由于采场测图结束后一般要进行尾砂充填， 所以临时导线点可以布设在采场底板，前视、后视可 以使用对中杆棱镜组。观测时将Ａ、Ｂ两点自由下 放至采场工作水平，在１号点上架设仪器，依次测出 各导线边之间的夹角、各点之间的平距。 ３２ －４一， 一 ｆｌ＂Ｂ点－－－Ｏｋ 图１ 北缘采场无定向导线布设示意 无定向导线内业计算过程如下： （１）计算Ａ、Ｂ两点在上向中段的坐标方位角 与平距为： ａ仙＝ａｒｃｔａｎ Ｓ 一￣／（ＸＢ—ＸＡ） ＋（ｙＢ—ＹＡ） 式中，Ｘ 、ｙ 、Ｘ 、ｙ 为上向中段导线测量中测定的 已知坐标。 （２）计算采场工作水平新布设导线点在假定坐 标系中的坐标，则设Ａ点为原点，其坐标为Ｘ 一 ＹＡ 一０，Ａ～１边为Ｘ 轴方向，ａ 一０。。利用采场 工作水平新测定数据，计算Ａ、Ｂ点间假定坐标增量 总和为： △ＸＡＢ 一［ｓ ・ｃｏｓａ Ｉ］ １ △ｙ彻 一［ｓ ｓｉｎａ ］ ｝ ＸＢ 一△ＸａＢ ，ＹＢ 一△ ｊ 由Ａ、Ｂ两点假定坐标系中的坐标，反算其方位 角与距离，可得： １， ， ａＡＢ 一ａｒｃｔａｎ ＳａＢ 一 Ｆ 上Ａ （３）在上述测量方案中，天井井筒深度一般都 △Ｏ／ＡＢ—ａ 一口ＡＢ ，Ｋ 一 ￣－＇Ａ＿Ｂ ＇）ＡＢ Ｏ／ 一ｄ ＋△０／ＡＢ，Ｓ 一Ｋ ・Ｓ 上述公式计算推导较为复杂，可作为理论研究 依据。目前可利用电脑绘图解析上述数据，将假定 坐标系统各数据和Ａ、Ｂ两点起算数据在Ａｕｔｏｃａｄ 或其他成图软件操作界面内展开。以Ａ 点为基点， 平移假定坐标系统数据到Ａ点，旋转角度Ａ ｆＡＢ （ｚ５ Ｏ／ＡＢ可以直接在图上量取，即平移后ＡＢ与ＡＢ 的 夹角），按照比例因子Ｋ 进行缩放，使ｓ舳 与ｓＡＢ重 合。电子图中各点坐标就是所求的真实坐标。高程 测量可以通过上向中段天井导入，也可以根据下向 中段人行滤水井导人。因为采场高程精度要求较 低，且传递较为简单，不再赘述。 ４ 精度分析 由于无定向导线本身仅存一个约束条件，使其 成果可靠性有所降低，甚至观测值中含有粗差也不 容易被发现，因此无定向导线具有一定的局限性，仅 适用于低等级控制。不难看出，上述计算的实质是 用强制方法使Ｂ 点重合到Ｂ点，Ａ Ｏ／ＡＢ、Ｋ 的计算过 程是对无定向导线强制平差的过程。平差的实质是 将误差适当分配，使之满足几何条件和数学关系。 实质上，△０ｔＡＢ、Ｋ 是观测角、观测边的函数，是各项 差值（包括真假坐标方位角之差）相互制约后的综合 改正参数。如果仅把它作为衡量观测值精度的尺 度，显然不符合实际。 如既要保留无定向导线的优点，且所需已知点 数量少、便于布设、外业观测量少等，同时又能有效 发现观测值中的粗差，提高成果的可靠性，建议在实 际测量工作中做到以下几点：无定向导线在布设时 应尽可能整体考虑，将导线布设在２个以上的高级 控制点之间，以作检核；无定向导线的布设应尽量布 设成伸展形，减少水平角误差引起的横向误差；水平 角观测应采用左、右角都观测的方法，量边应往返观 测，并适当提高导线的测角、量边精度；将特殊地物 精确测定以作检核，如采场中的人行滤水井井筒采 １１４ 采矿技术 用钢井筒制作，自下而上变形较小，可以将钢井筒井 中坐标作为检核粗差的条件。 山采场三维建模及实时动态采矿提供了较好的 基础。 参考文献： ［１］王向东．无定向导线在矿山测量中的应用口］．新疆有色金属， ２００９，３２（Ｓ２）：７９—８Ｏ． ５ 结 论 无定向导线在丰山铜矿北缘采场应用以来，成 图精度有了很大提高，为采矿技术设计方案的制定 以及地质矿体界线的圈定提供了有力的保证，且有 效降低了采矿损失率，取得了良好的经济效益和社 会效益。 ［２］李先敬．井下长距离工程测量精度分析及改进措施［Ｊ］．采矿 技术，２０１１，Ｉ１（２）：８７—８８． Ｅ３］杨家文．井下无定向导线测量［Ｊ］．淮南职业技术学院学报， ２００４，３（４）：２５－２６． ［４］程效军．无定向导线的布设及精度分析［Ｊ］．同济大学学报， ２００２，３０（７）：８８６－８８９． 无定向导线测量方法非常适用于矿山采场或其 它服务年限较长的巷道测量控制点的恢复作业，特 别是小范围的补充控制测量，有着其他常规测量方 法无可替代的优势，具有广泛的应用前景。随着数 ［５］李青岳，陈永奇．工程测量学［Ｍ］．北京：测绘出版社，１９９７． （收稿日期：２０１２—０３—０６） 作者简介：毛 勇（１９７７一），男，湖北罗田人，助理工程师，主 要从事矿山工程测量及技术管理工作。 字矿山的迅速推广，较高精度的三维数据采集为矿 （上接第３８页） 板暴露面积过大带来的安全问题。 时将注浆管伸入孔内３０～５Ｏ ｃｍ，并用木塞固定锚 索，木塞与锚索孔之间的空隙用纱布和胶带封死。 （２）长锚索锚网联合支护采场顶板后，采场内 点柱的留设量大大减少，矿石回收率达到８５ 以 上，矿石贫化率在３ ９／６以下，取得了相当可观的经济 效益。 （３）长锚索锚网联合支护使采场作业的安全性 长锚索采用前进式连续注浆，将排气管口插在 水盆中，当排气管不再冒气泡或者流出浆液时停止 注浆泵，并打开注浆泵泄压阀泄压，同时将注浆管打 折并绑扎牢固后切断，以防止跑浆。 有了技术保障，从而确保了井下工人的人身安全，产 生了很好的社会效益。 长锚索注浆后须养护７～１０ ｄ才可继续采矿。 ２．４采场长锚索锚网联合护顶 经过长锚索预锚固后的矿块，顶板稳固性有显 （４）长锚索锚网联合支护护顶目前对个别采场 内的粉状单硫矿难以达到设计的支护效果，该部分 矿石的回收仍然要靠留设一部分点柱和小断面掘进 回采来保持顶板的稳固性。 参考文献： Ｅ１］王新民，赵彬，张钦礼．采场顶板冒落机理及控顶技术探讨 著的提高，但在天井周围及局部极破碎区域仍难以 达到有效的支护效果，因此需要在上述区域辅之以 锚杆（网）护顶，该矿采用长为２ ｍ的锰钢板制作 ￣Ｄ４０ ｍｌＴｌ的管缝式锚杆，金属网采用冷拔钢丝制作， 丝径５ ｍｍ、网孔５Ｏ ｍｍ×５０ １Ｔｉｍ，规格１ ｒｆｌ×２ ｒｆｌ。 ｒＪ］．中国矿业，２００７，１６（１１）． Ｅ２］高元，杨照群．长锚索预控顶技术在上向进路充填采矿法的 在未施工锚索的区域，锚杆网度１．５ ＩＴＩ×１．５ １ＴＩ；在 锚索施工区域，在每４根锚索的中间布置１～２根锚 应用［Ｊ］．莱钢科技，２００８（４）． ［３］姚振巩，王洪江．采场锚索预加固技术的研究［Ｊ］．矿业研究与 开发，２００６，２６（６）：４７—５０． 杆固定大块；对于角砾状不稳固的矿体采用锚杆金 属网联合支护。经过长锚索和锚杆（网）联合对采场 顶板进行主动加固，有效确保了采场的顶板安全。 Ｅ４］吴广宇，阳雨平，任建平．新型Ｉ临时支护设备在金属矿山采矿 中的应用口］．矿业研究与开发，２０１１，３１（１）：３３—３５． ［５］张志远．松软岩层中光爆锚喷支护的应用研究Ｉ－ｊ］．采矿技术， ２０１１，１ｌ（３）：４６—４７． ３ 结 论 （１）长锚索预控顶配合锚杆锚网联合支护技术 在１１０２、１１０５、１１０８等采场的应用实践表明，该护顶 技术有效地控制了上向水平分层充填采场的顶板冒 落问题，取得了较好的支护效果，解决了分层采场顶 ［６］蒙光林，何涛，万串串，等．树脂锚杆支护在沙坝土矿的应用 研究［Ｊ］．采矿技术，２０１１，１１（２）：６８—７０． （收稿日期：２０１２－０２—１９） 作者简介：焦 鹏（１９８４一），男，助理工程师，主要从事采矿 工程技术工作，Ｅｍａｉｌ：ｊｉａｏｐｅｎｇ６１３＠１６３．ｃｏｍ。