矿井立井井筒变形检测方法探究.pdf

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1、第1期矿山测量NO．12016年2月MINESURVEYINGFeb．2016doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2016．01．014矿井立井井筒变形检测方法探究王正洋，陈涛，郑文华(1．山东科技大学山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室，山东青岛266590；2．海岛(礁)测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室，山东青岛266590)摘要：文中研制了用于矿井立井井筒变形检测的组合式测距装置，确立了通过井筒断面测量及罐道变形检测来检测井筒变形的方法。通过实际工程验证了该方法使用方便，可以获取较精确的井筒及罐道变形值，且测量精

2、度较高。关键词：组合式测距装置；断面测量；变形检测；精度中图分类号：TB22文献标识码：B文章编号：1001—358X(2016)01—0046—04由于受矿井开采造成的疏排水影响，引起深部需要分段投点以保证测量精度，但要在800多米的和浅部含水层失水，含水层产生压缩下沉，进而引起深井中建立稳定的分段测量平台是难以实现的；地层沉降，沉降土体对井壁产生向下的摩擦力⋯。(2)运用倒垂垂线法时，由于井筒较深，倒垂线在竖向摩擦力和水平荷载综合作用下，井壁发生纵较长，要求钢丝半径较大，且受风及气流的影响难以向变形、环向变形及径向变形，变形到一定程度，井保证测

3、量基线稳定，而且难以量取基线至井壁的壁就会产生裂缝、剪切甚至位移。而井壁各处位移距离；不同时将会造成井筒变形。由于矿井的排水管路、(3)运用井中挂单钢丝的方法时，不但难以保证风压管路、注浆管路以及提升运输罐道等均固定在单钢丝的稳定性，而且很难在直径超过6m的双罐井壁上，井壁的破坏会引起这些设施发生弯曲、扭笼井筒中用钢尺测量井中钢丝到井壁的距离与量距曲、断裂等破坏，带来严重后果。因此，在生产运营方位。期间必须进行井筒变形检测和井筒维护。根据本次检测内容的需要，确定采用钢丝双垂目前采用的立井井筒变形检测方法大致分两线测量基准，即：从井口封口盘的两端分别

4、下放一根种：一种是传感器法，它是基于岩石力学的参数检测钢丝直至马头门处，在钢丝底部挂上一定重量的重方法。另一种是基于变形检测理论的几何测量法。锤，并分别在井筒中部和底部作摆动观测精确测定相比而言国外矿山井筒检测技术比较先进，例如德钢丝的稳定位置，用固定在马头门处井壁上的可调国DMT公司采用的矿山井筒惯性测量系统，简称节装置将钢丝固定，形成钢丝双垂线基准。但由于ISSM。该测量系统安置在罐笼中，随着罐笼的运动井筒断面较大，难以通过钢尺测量钢丝到井壁测量可以较精确地自动测定出罐笼任意时刻的三维坐点的距离及量距的方位。标，通过测量罐笼坐标的变化计算出罐道

5、偏移，进而推求出井筒移动与变形。目前国内对该技术研究稍有欠缺，尚未见成品投入使用。本文基于某矿矿井井深超过800rn且罐道变形严重等实际情况提出了一种实用、便捷的井筒检测方法，可供生产单位参考使用。圈1组合式测距装置1检测方案的提出鉴于上述测量难点设计了组合式测距系统：如在常用的井筒测量方法中：图1所示，该装置由六个手持式激光测距仪和铝合(1)使用激光投点时，激光垂准仪向上、向下的金框架组合而成，装置可以拆卸。六个手持式激光射程只有200m左右，由于井筒深度超过800m，测距仪与框架的几何位置可以调节，使用前用Leica46第1期王正洋等：矿井立井

6、井筒变形检测方法探究2016年2月Axyz／MTM工业测量系统(包括两台TM5100A电子(即在每层罐梁处)依次测量六个手持式测距仪至井经纬仪(测角精度0．5s)，一根标准尺(900．045mm壁之间的水平距离。±0．003mm))[61，精确测量各测距仪中心与钢丝基断面测量数据处理：测量结束后，对同一高度处准位置的相对位置关系，并保证各测距仪的测量方的测距数据分别求出其平均值，依据实测的水平距向相互垂直。测量时用两端的钢丝基准位置卡槽对离及两钢丝的平面坐标，计算出在每个高度位置所准钢丝，六个测距仪分别以不同的方向精确测量到测的六个井壁点的平面坐标

7、。采用MATLAB软件利井壁的距离。每次每个测距仪读数三次。用六个井壁点的平面坐标进行圆的拟合，求出井筒采用上述测量装置测量的六个距离，依据各测每个横断面的圆心的平面坐标及圆半径。在圆的拟距仪中心与钢丝基准位置的相对位置关系以及钢丝合过程中，对于极个别由于注浆等原因造成的井壁的平面坐标，通过几何解算获得井壁各测量点的坐某处凸起或脱落而使井壁测量点点位坐标产生的粗标。并采用MATLAB编程对每一盘所测六个点的坐差应进行剔除，保证拟合圆圆心坐标的精度。最后，标拟合出一个圆，并求得拟合圆圆心坐标，进而分析依据圆心的平面坐标及圆半径绘制出井筒在方向井筒变形

8、。及y方向的纵剖面图。2．2罐道变形检测2井筒变形检测方法及数据处理罐道变形检测原理：如图3所示，每次在测量井2．1断面测