井筒變形監(jiān)測方法與數(shù)據(jù)處理.pdf

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1、第5期礦山測量N0.52010年10月M1NESURVEYlNG0ct.20lOdoi:10.3969/j.issn.1001—358X.2010.05.016井筒變形監(jiān)測方法與數(shù)據(jù)處理房華光姜巖。崔廣剛,張曉剛(山東科技大學測繪學院,山東青島266510)摘要:礦山井筒在運營期間的監(jiān)測與維護是礦井安全生產(chǎn)中必不可少的重要工作。只有對井筒實施長期全面的變形監(jiān)測。才能為井筒的維護提供可靠的信息。文章針對井筒變形的特點,提出了一種較實用的監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理方法.為井筒的安全維護提供了有效的監(jiān)測手段和方法。關(guān)鍵詞:井筒:變形監(jiān)測;數(shù)據(jù)處理中圖分類號:P208文獻標識

2、碼:B文章編號:1001—358X(2010)05—0048—03目前.我國煤礦總的趨勢是開采深度越來越深。地質(zhì)條件更為復雜,礦山壓力隨著增大,井筒壁承受的壓力也相應增加.井筒在運營期間的監(jiān)測和維護成為礦井安全生產(chǎn)中至關(guān)重要的內(nèi)容。因此,有必要對立井井筒進行變形監(jiān)測,掌握其運營狀態(tài)‘。目前采用的監(jiān)測方法大致分兩種:一種是基于巖石力學的力學參數(shù)監(jiān)測方法。即傳感器法;另一種是基于變形監(jiān)測理論的幾何測量法。國外礦生產(chǎn)高度重視對井簡的變形監(jiān)測,如德國DMT公司采用礦圈1觀測點布設示意圈山井筒慣性測量系統(tǒng),簡稱ISSM。該測量系統(tǒng)安置在罐籠中.隨著罐籠的運動可以較精

3、確地自動測定要考慮AABP的形狀。設各角度如圖2所示。假設不出罐籠任意時刻的三維坐標.通過測量罐籠坐標的變化計算出井筒移動與變形。但目前國內(nèi)尚未有使用的]。文中針對井筒變形的特點.提出一種較實用的幾何監(jiān)測方法,可供生產(chǎn)單位使用。1井筒變形觀測方法圖2優(yōu)化設計示憊圖在井筒中下放兩根鋼絲.在同一高度的井筒壁考慮起始誤差的影響,設P點縱、橫誤差分別為m、上設置四個觀測標志.通過兩根下放鋼絲和各個觀m,則測點組成的三角形.可以求得井筒壁上各點的平面mmd1坐標。然后根據(jù)所測四個點的坐標模擬出該高度處I(1)mrl"tayJ井筒的形狀。同理,在不同高度上按照上述方法

4、布置觀測點(參見圖1),計算各觀測點的平面坐標,進其中m、m,為曰JP邊縱、橫坐標增量的中誤差,而求得不同高度處井簡的形狀。設P點點位誤差為,,則2監(jiān)測網(wǎng)形的優(yōu)化設計M=±假設在某一高度處,A,曰點為下放鋼絲,其坐標△一nXCOSO~Bp一×cos((2)為(X、),(X、)。P為所設置的井壁上的測點,△),×si眥cos(IlB)其距離AB=c,AP=b,BP=a,其實質(zhì)就是距離交會。在測邊網(wǎng)中,為使所求得P點坐標誤差更?。鑼ι鲜轿⒎植⒒芍姓`差形式得48第5期房華光等:井筒變形監(jiān)測方法與數(shù)據(jù)處理2010年1O月Z222msin2f12.2mcos(a

5、卯+)¨n缸.=cCOSa,J‘—_『r一+.csina———了__——的最或然值為,,,,,未知量改正數(shù)為舭,8y,P8InPsiny,按觀測量最或然值為未知量最或然值的函數(shù)。針222.,msin2~2.2msin(口P+7)..mAy=C8ina療P—一+csin。———__—_二-對觀測值,可列出誤差方程式如下:.PSillyPSilly(3)l=Xl—Xl=X一√一(yl—y)一l(9)則』I,=(4)pSlI17按泰勒公式展開并線性化,即::(。。,。,因此,當^r為定值時,,的大小取決于?)+(老)。舐i—L(10)~/sin口+sin的值。其

6、中,m為角度測量中誤差,單位為秒,P=206265。同理可得各觀測量誤差方程,即:令z=sinn+sin蘆,盧=180。一Ot一7,令z的V=B[6x,6y,6r]一L(11)一階導數(shù)為0得sin2~t—sin2p=0即=。由此可其中V=[l,訂,2,2,3,訂,,]得,最小時,三角形為等腰三角形,即對稱交會。設各觀測量為同精度觀測,法方程式為:當對稱交會時:P[&6,,6r]一曰P£=0(12)解方程可得舐、艿),、的值及圓心坐標及半徑平差Ot=盧,y=180。一2a,=÷(180。一7),即值:、;,、。而后進行精度評定。=×—(5)精度評定時,首先進

7、行單位權(quán)中誤差的計算or=√2psin善sin~/n,進而求出協(xié)因數(shù)陣Q,根據(jù)計算出的Q,得—t令:sin-9~-sin,令的一階導數(shù)為0可得=出各個觀測量的中誤差,即:=oro,or,=or。109。28。因此,當=109。28時,所測得的觀測點P、『QIY,R:oroQRR的點位誤差最小。則P點點位誤差如下式:4工程案例肘=?=1.5一/TtC(6)psm。P4.1觀測數(shù)據(jù)但由于:109。28時,所布設的點位對整個井距離測量中獲得的是各個水平上的觀測數(shù)據(jù)。筒的形狀來說不具有代表性.因此。在使點位分布合以一個水平上的觀測數(shù)據(jù)作討論。觀測數(shù)據(jù)見表1。理的情

8、況下。盡量提高圖形的強度。布設四個點,使其均勻分布在井筒壁上。此時

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