金矿井下导线测量误差传递规律与贯通精度优化控制策略

一、引言

在金矿开采过程中，井下巷道的准确贯通是保障开采工作顺利进行的关键环节。井下导线测量作为确定巷道位置、方向和坡度的重要手段，其测量精度直接影响巷道贯通的准确性 。然而，由于井下环境复杂，存在光照条件差、空气潮湿、巷道狭窄、人员与设备活动频繁等诸多不利因素，使得井下导线测量过程中容易产生各种误差，这些误差在测量过程中不断累积和传递，最终影响巷道贯通精度，若贯通误差过大，可能导致巷道无法准确对接，造成资源浪费、工期延误，甚至引发安全事故。因此，深入研究金矿井下导线测量误差传递规律，探索有效的贯通精度优化控制策略，对提高金矿开采效率、保障开采安全具有重要的现实意义。

二、金矿井下导线测量误差来源分析

（一）仪器误差

仪器本身的制造误差：全站仪、经纬仪、水准仪等测量仪器在生产制造过程中，由于工艺水平和材料性能的限制，不可避免地存在一定的制造误差。例如，仪器的度盘刻划误差、望远镜视准轴误差、水准管轴误差等，这些误差会直接影响测量数据的准确性。

仪器的安装与调校误差：在井下测量前，若仪器的对中、整平操作不规范，会导致仪器的实际位置和姿态与理论要求存在偏差，从而产生测量误差。此外，仪器在长期使用过程中，部件可能出现磨损、松动等情况，若未及时进行校准和维护，也会使测量精度下降。

（二）观测误差

瞄准误差：井下光照条件差，目标成像不清晰，测量人员在使用仪器瞄准目标时，难以准确对准测量标志中心，从而产生瞄准误差。同时，测量人员的视力、操作熟练程度等因素也会影响瞄准的准确性。

读数误差：测量仪器的读数需要测量人员手动读取，由于人眼的分辨能力有限，在读数过程中不可避免地会产生读数误差。此外，仪器的读数装置精度也会对读数误差产生影响，如游标卡尺的精度低于电子读数装置，使用游标卡尺读数时误差相对较大。

（三）环境误差

温度与湿度的影响：井下环境温度和湿度的变化会对测量仪器和测量标志产生影响。例如，温度变化会导致钢尺的长度发生改变，从而影响距离测量的准确性；湿度较大时，会使仪器的光学部件产生雾气，影响瞄准和读数，同时也可能导致测量标志生锈、变形，影响测量结果。

通风与气流的影响：井下通风系统运行产生的气流，以及人员和设备活动引起的空气扰动，会使悬挂的垂球发生摆动，影响仪器的对中精度；同时，气流还可能导致仪器的稳定性下降，产生测量误差。

巷道震动的影响：金矿开采过程中的爆破作业、运输设备运行等活动会引起巷道震动，使测量仪器产生晃动，导致测量数据不稳定，增加测量误差。

（四）其他误差

测量标志误差：井下测量标志（如导线点、水准点）在长期使用过程中，可能因受到碰撞、挤压等原因发生位移或损坏，若未及时发现和修复，会使后续测量数据产生误差。

计算误差：在导线测量数据处理过程中，若计算方法不正确、数据输入错误或使用的计算公式存在误差，都会导致最终的测量结果不准确。

三、井下导线测量误差传递规律研

（一）误差传递基本原理

在井下导线测量里，每一个测量环节产生的误差都不是孤立存在的。就像多米诺骨牌一样，一个观测值出现的误差会顺着测量过程和计算关系，逐步影响到后续的测量结果，最终对整个导线测量的准确性造成影响 。也就是说，前期角度测量、距离测量等环节产生的误差，会在计算导线点坐标、确定巷道位置等后续步骤中不断累积和扩散，从而改变测量结果的准确性。

（二）井下导线测量误差传递过程

角度测量误差传递：在井下导线测量中，导线角度闭合差是判断角度测量是否准确的重要指标。每次测量的转折角如果存在误差，这些误差会全部叠加起来形成角度闭合差。而角度闭合差又会影响到导线边方位角的计算。方位角不准确，后续计算导线点的坐标时就会出现偏差，进而对巷道贯通精度产生影响。例如，一个角度测量出现小偏差，经过多个导线点传递后，可能会使巷道的方向偏离原本设计方向，导致贯通时出现横向误差。

距离测量误差传递：导线各边的观测距离若不准确，在计算导线点坐标时，会影响到坐标增量。坐标增量一旦出现误差，导线点的实际位置就会和理论位置不符。距离测量误差与角度测量误差相互关联，共同作用于导线点坐标计算。距离测短了或测长了，都会使巷道长度计算出现偏差，最终影响巷道贯通时的纵向精度。

（三）误差对巷道贯通精度的影响分析

巷道贯通精度主要通过横向贯通误差和纵向贯通误差来衡量。导线测量产生的误差会使计算出的导线点坐标不准确，这就导致原本设计好的巷道中线位置发生偏移。角度测量误差较大时，导线边方位角会出现偏差，巷道在贯通面垂直方向上就容易偏离，造成横向贯通误差增大；而距离测量误差主要影响巷道的长度计算，使得巷道在贯通面平行方向上的长度出现偏差，从而影响纵向贯通精度。通过了解误差是如何传递并影响贯通精度的，就能更有针对性地制定优化控制策略。

四、金矿井下导线测量贯通精度优化控制策略

（一）优化测量方案设计

合理布设导线点：在井下导线测量前，应根据金矿开采设计方案和巷道布局，合理规划导线点的位置和数量。导线点应布设在稳固、通视良好且便于观测的地方，避免布设在巷道交叉口、设备附近等容易受到干扰的区域。同时，应尽量使导线点分布均匀，减少导线的转折角数量，以降低角度测量误差的累积。

选择合适的测量等级：根据巷道贯通的精度要求，选择合适的井下导线测量等级。对于重要的巷道贯通工程，应采用较高等级的导线测量，如 7^′′ 级或 5^′′ 级导线；对于一般的辅助巷道，可采用较低等级的导线测量，但需确保测量精度满足工程要求。在测量过程中，严格按照相应等级的测量规范进行操作，保证测量质量。

（二）加强仪器设备管理

选用高精度测量仪器：购置性能优良、精度符合要求的测量仪器，如高精度全站仪、电子经纬仪等。在选择仪器时，应综合考虑仪器的精度指标、稳定性、可靠性以及适应井下环境的能力。例如，选择具有防水、防尘、防震动功能的仪器，以减少环境因素对仪器的影响。

定期校准与维护仪器：建立完善的仪器设备管理制度，定期对测量仪器进行校准和维护。按照仪器使用说明书的要求，定期送专业计量机构进行检定，确保仪器的各项性能指标符合标准。在井下测量前后，对仪器进行常规检查和调校，如检查仪器的对中、整平情况，校准度盘、水准管等部件，及时发现和排除仪器故障，保证仪器的测量精度。

（三）严格控制测量过程

规范测量操作：加强对测量人员的培训，使其熟练掌握井下导线测量的操作规程和技术要求。在测量过程中，严格按照规范进行操作，确保仪器的对中、整平、瞄准、读数等环节准确无误。例如，在使用全站仪进行角度测量时，应采用盘左盘右观测取平均值的方法，减小仪器的视准轴误差和横轴误差；在进行距离测量时，应准确量取仪器高和棱镜高，避免因量测不准确产生误差。

减少环境因素影响：尽量选择在井下环境相对稳定的时间段进行测量，如避开爆破作业、设备运行高峰期等。在测量过程中，采取有效的防护措施，减少环境因素对测量的影响。例如，在通风良好的巷道中测量时，可使用防风罩保护垂球，减少气流对垂球摆动的影响；在湿度较大的环境中，使用干燥剂保持仪器干燥，防止光学部件起雾。

（四）优化数据处理方法

采用先进的数据处理软件：利用专业的测量数据处理软件，如南方平差易、COSA平差系统等，对井下导线测量数据进行处理。这些软件具有强大的数据计算、误差分析和成果输出功能，能够自动进行导线平差计算，准确评定测量精度，减少人工计算误差。

进行误差分析与修正：在数据处理过程中，对测量数据进行详细的误差分析，识别出误差较大的观测值。对于超限的观测值，应查找原因并进行重测；对于无法重测的数据，可采用合理的误差修正方法进行处理，如采用最小二乘法对导线测量数据进行平差，消除误差累积，提高测量结果的准确性。

五、结论

本论文通过对金矿井下导线测量误差传递规律的研究，深入分析了误差来源及其对巷道贯通精度的影响，并提出了一系列优化控制策略。研究表明，仪器误差、观测误差、环境误差等多种因素会在井下导线测量过程中产生并传递，影响巷道贯通精度。通过优化测量方案设计、加强仪器设备管理、严格控制测量过程和优化数据处理方法等策略的实施，能够有效减少测量误差，提高导线测量精度和巷道贯通精度。在实际金矿开采工程中，应充分重视井下导线测量工作，运用本文提出的方法和策略，保障巷道贯通的准确性和安全性，促进金矿开采工作的高效、顺利进行。未来，随着测量技术的不断发展，还需进一步探索更先进的误差控制方法和测量技术，以满足金矿开采对高精度测量的需求。

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