工程鉆孔彎曲的測量及計算

通風、電纜、排水、投料等工程鉆孔空間位置的測量與計算摘要：通風、電纜、排水、投料等工程鉆孔對鉆孔空間位置的控制要求較嚴格，本文介紹了使用JL測斜儀，根據(jù)測得的頂角與方位角用EXCEL電子表格快速準確計算出鉆孔空間位置的方法。

關鍵詞：通風孔電纜孔排水孔投料孔地質災害JL測斜儀鉆孔空間位置EXCEL隨著國民經濟的快速發(fā)展，對煤炭、鋼鐵等能源的需求不斷增加，因此礦山加大了技術改造挖潛的力度，隨之各類通風孔、電纜孔、排水孔工程越來越多；隨著國家對環(huán)境保護的不斷重視，加大了地質災害治理的力度，要求及時回填礦體的采空區(qū)，以防地面塌陷的發(fā)生，隨之投料孔工程不斷增加。這類工程鉆孔對鉆孔空間位置的控制要求較嚴格，以便避開一些保護對象，如巷道、礦體等，并且要求終孔落入設計的范圍，以便投入正常使用。為了準確控制鉆孔的空間位置，一是要求對確定鉆孔空間位置的基本參數(shù)如頂角、方位角、孔深的測量要準確，二是要求鉆孔空間位置的計算要快速準確，并能方便快捷地對某一深度的鉆孔空間位置做出預測，以便及時采取定向鉆進等技術措施，控制鉆孔的空間位置沿著設計的軌跡達到靶區(qū)。我們在某一投料孔工程中使用了JL測斜儀，用EXCEL進行計算和預測鉆孔空間位置，前導孔孔深210米，鉆孔終孔計算的位置與實際偏差僅為3.5%，開挖巷道與鉆孔一次對接成功，達到了較為理想的效果。這種測量方法也使用到了通風、電纜孔中的施工中，與其它方法測得的結果一致，這也充分證明本方法在這類工程孔中的的可行性。一、鉆孔空間位置基本參數(shù)頂角、方位角的測量1、 JL測斜儀簡介：JL測斜儀是與金剛石繩索取芯鉆孔配套的測斜儀，適用于無磁性干擾的測量，為機械定時鎖定，利用偏心重錘的自然下垂，定出鉆孔的彎曲方向，測出頂角、方位角，該儀器操作簡單，讀數(shù)直觀，測量誤差小。2、 JL測斜儀在工程孔中的測斜原理：測斜儀在下入鉆孔的過程中，一直處在鉆孔的下井壁，因為下井壁的方向即為鉆孔的彎曲方向，所以測得的頂角、方位角即為鉆孔的頂角與方位角。3、 JL測斜儀測斜操作規(guī)程：儀器要經常進行校驗，記下儀器本身的誤差，以便修正儀器的測量讀數(shù)。儀器要經常用鐘表油或97號汽油進行潤滑，嚴禁用稠度較大的縫紉機油或其它油代替。為了保證測斜儀的鎖定裝置完全松開，測量時儀器定時一般不低于二十分鐘。測棒的上、卸要使用專用扳手，嚴禁用管鉗代替，以保護測棒。測棒要加密封圈，以防沖洗液的進入，測量時儀器下端要加減震彈簧，以保護儀器。在吊放測斜儀的鋼絲繩上每間隔10.0米標出標記，可用電工膠布作標記，每隔50米作出與其它有區(qū)別的標記，以便于將儀器準確地下到預定測量位置處。一般在施工中每間隔20.0米測斜一次，特殊情況要加密測量。測斜儀下入(提升)時一定要勻速慢放(升)，遇阻時嚴禁強拉硬蹲。測量時一般控制井底鉆粉、殘留巖芯在0.5米以內，測斜儀距孔底2.0米為宜，嚴禁將測斜儀下到鉆粉、殘留巖芯的位置，以防儀器在井內處于自由狀態(tài)造成較大的測量誤差。

9） 一般等待時間比定時時間長10分鐘，以便于儀器的完全鎖定。10） 儀器升上讀完數(shù)后，將上、下儀器的讀數(shù)及測量位置的孔深等要及時準確記錄。11） 儀器測得的方位角為地磁方位，要根據(jù)本地區(qū)的磁偏角，轉化為地理方位角。12） 上、下儀器的測量結果要一致，當頂角相差1.0度或方位相差10.0度以上時要找出原因重新測量。13） 如果某一測點與上一測點相比頂角變化超過1.5度，方位角變化超過30度，應該在這兩個測點的中間再加測一點。14） 儀器用完后應擦拭干凈裝箱，由專人保管。二、鉆孔空間位置的計算：1、EXCEL電子表格介紹EXCEL電子表格具有強大的數(shù)據(jù)處理功能，有著較強的計算分析能力，通過VB語言還可以開發(fā)出較為實用的應用程序，自動地完成一些工程計算或工程施工數(shù)據(jù)的管理工作。電子表格常用的開發(fā)應用是利用輸入公式，完成一些計算方法、格式一致的工程計算，輸入完公式后，只要輸入基本的計算參數(shù)，通過格式填充就可得到計算結果，且修改基本的輸入?yún)?shù)，結果自動跟蹤變化，這樣可進行一些交互性的工作，因此EXCEL電子表格對于工程技術人員來說是一個很好的助手。2、鉆孔空間位置計算方法：計算方法采用均角全距法，即某一測斜段的頂角（方位角）取該測段上測點與下測點頂角（方位角）的平均值。設鉆孔的開孔坐標為（X,Y）,標咼為BG000設第N個測點P的頂角為e，方位角為annn設第N+1個測點P的頂角為e，方位角為an+1n+1n+1-l)xcosenNSm-l)-l)xcosenNSm-l)xsinn+1xcosfa+axsinInn+1EWms=)fe+e)一l丿xsinInn+1n+1 noy '乙)則PP段頂角為e ，方位角為ann+1n n+1 n n+122這樣依據(jù)下面的計算式就可得出鉆孔的空間位置mmTOC\o"1-5"\h\zEWa=arctanmm NSX=X+NSm 0 mY=Y+EWm 0 mBG=BG一Hm 0 m各個參數(shù)說明如下NS:截至第m個測點鉆孔累計在南北方向的投影長度（鉆孔的南北偏距），北向為正。mEW:截至第m個測點鉆孔累計在東西方向的投影長度（鉆孔的東西偏距），東向為正。mH:截至第m個測點鉆孔累計在垂直方向的投影長度（鉆孔的垂直深度），向下為正。mS：截至第m個測點鉆孔累計在水平面內的投影長度（鉆孔的水平偏距）。ma：截至第m個測點鉆孔累計在水平面內的投影的方位角。mX、Y：第m個測點處鉆孔的坐標。mmBGm：第m個測點處鉆孔的標高。3、計算表格的建立：EXCEL電子表格計算鉆孔空間位置的界面如下A、B、C列為基本數(shù)據(jù)的輸入位置，分別輸入鉆孔測斜得到的頂角、方位角、孔深；D、E、F、G、H、、I、J、K、L列為計算數(shù)據(jù)的輸出列。打開一空白電子表格文檔，依據(jù)上面的界面所示輸入表頭，再在計算數(shù)據(jù)的輸出列輸入下面的計算公式。D4=A4-A3E4=D4*COS(0.5*(B4+B3)/180*3.14)+E3F4=D4*SIN(0.5*(B3+B4)/180*3.14)*COS(0.5*(C3+C4)/180*3.14)+F3G4=D4*SIN(0.5*(B3+B4)/180*3.14)*SIN(0.5*(C3+C4)/180*3.14)+G3H4=SQRT(F4*F4+G4*G4)I4=IF(F4<0,180+ATAN(G4/F4)*180/PI(),IF(AND(F4>0,G4<0),360+ATAN(G4/F4)*180/PI(),ATAN(G4/F4)*180/PI()))J4=$J$3+F4K4=$K$3+G4L4=$L$3+E43、表格計算鉆孔空間位置的使用說明：在A、B、C列分別輸入頂角、方位角、孔深等基本數(shù)據(jù)?；緮?shù)據(jù)輸入完后，將其上一測點的輸出列(D-L)全部選定后，然后按著選定框的格式柄向下拖動進行格式復制，這樣在相應的計算數(shù)據(jù)的輸出列顯示出計算結果。如果想預測某一孔深的空間位置，只要根據(jù)已施工孔段的鉆孔彎曲趨勢預測出該孔深處的頂角、方位角，輸入表格，然后格式復制就可得到空間位置參數(shù)，此時可以修改預測的頂角、方位角，其空間位置參數(shù)相應地發(fā)生變化，真正體現(xiàn)出了跟蹤計算。三、結束語：1、 在通風、電纜、排水、投料等工程鉆孔施工中，JL測斜儀可以較好地進行鉆孔彎曲的測量。2、 EXCEL電子表格是計算鉆孔空間位置的很好手段，