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1、通风、电缆、排水、投料等工程钻孔空间位置的测量与计算摘 要：通风、电缆、排水、投料等工程钻孔对钻孔空间位置的控制要求较严格，本文介绍了使用JL测斜仪，根据测得的顶角与方位角用EXCEL电子表格快速准确计算出钻孔空间位置的方法。关键词：通风孔电缆孔排水孔投料孔地质灾害JL测斜仪钻孔空间位置EXCEL随着国民经济的快速发展，对煤炭、钢铁等能源的需求不断增加，因此矿山加大了技术 改造挖潜的力度，随之各类通风孔、电缆孔、排水孔工程越来越多；随着国家对环境保护的 不断重视，加大了地质灾害治理的力度，要求及时回填矿体的采空区，以防地面塌陷的发生， 随之投料孔工程不断增加。这类工程钻孔对钻孔空间位置的控制要
2、求较严格，以便避开一些保护对象，如巷道、矿 体等，并且要求终孔落入设计的范围，以便投入正常使用。为了准确控制钻孔的空间位置， 一是要求对确定钻孔空间位置的基本参数如顶角、方位角、孔深的测量要准确，二是要求钻 孔空间位置的计算要快速准确，并能方便快捷地对某一深度的钻孔空间位置做出预测，以便 及时采取定向钻进等技术措施，控制钻孔的空间位置沿着设计的轨迹达到靶区。我们在某一投料孔工程中使用了 JL测斜仪，用EXCEL进行计算和预测钻孔空间位置， 前导孔孔深210米，钻孔终孔计算的位置与实际偏差仅为3.5%，开挖巷道与钻孔一次对接 成功，达到了较为理想的效果。这种测量方法也使用到了通风、电缆孔中的施工
3、中，与其它 方法测得的结果一致，这也充分证明本方法在这类工程孔中的的可行性。一、钻孔空间位置基本参数顶角、方位角的测量1、JL测斜仪简介：JL测斜仪是与金刚石绳索取芯钻孔配套的测斜仪，适用于无磁性干扰的测量，为机 械定时锁定，利用偏心重锤的自然下垂，定出钻孔的弯曲方向，测出顶角、方位角，该仪器 操作简单，读数直观，测量误差小。2、JL测斜仪在工程孔中的测斜原理：测斜仪在下入钻孔的过程中，一直处在钻孔的下井壁，因为下井壁的方向即为钻孔的 弯曲方向，所以测得的顶角、方位角即为钻孔的顶角与方位角。3、JL测斜仪测斜操作规程：1）仪器要经常进行校验，记下仪器本身的误差，以便修正仪器的测量读数。2）仪器
4、要经常用钟表油或97号汽油进行润滑，严禁用稠度较大的缝纫机油或其它油 代替。3）为了保证测斜仪的锁定装置完全松开，测量时仪器定时一般不低于二十分钟。4）测棒的上、卸要使用专用扳手，严禁用管钳代替，以保护测棒。测棒要加密封圈， 以防冲洗液的进入，测量时仪器下端要加减震弹簧，以保护仪器。5）在吊放测斜仪的钢丝绳上每间隔10.0米标出标记，可用电工胶布作标记，每隔50 米作出与其它有区别的标记，以便于将仪器准确地下到预定测量位置处。6）一般在施工中每间隔20.0米测斜一次，特殊情况要加密测量。7）测斜仪下入（提升）时一定要匀速慢放（升），遇阻时严禁强拉硬蹲。8）测量时一般控制井底钻粉、残留岩芯在0.
5、5米以内，测斜仪距孔底2.0米为宜，严 禁将测斜仪下到钻粉、残留岩芯的位置，以防仪器在井内处于自由状态造成较大的 测量误差。9）一般等待时间比定时时间长10分钟，以便于仪器的完全锁定。10）仪器升上读完数后，将上、下仪器的读数及测量位置的孔深等要及时准确记录。11）仪器测得的方位角为地磁方位，要根据本地区的磁偏角，转化为地理方位角。12）上、下仪器的测量结果要一致，当顶角相差1.0度或方位相差10.0度以上时要找 出原因重新测量。13）如果某一测点与上一测点相比顶角变化超过1.5度，方位角变化超过30度，应该 在这两个测点的中间再加测一点。14）仪器用完后应擦拭干净装箱，由专人保管。二、钻孔空
6、间位置的计算：1、EXCEL电子表格介绍EXCEL电子表格具有强大的数据处理功能，有着较强的计算分析能力，通过VB语言还 可以开发出较为实用的应用程序，自动地完成一些工程计算或工程施工数据的管理工作。电 子表格常用的开发应用是利用输入公式，完成一些计算方法、格式一致的工程计算，输入完 公式后，只要输入基本的计算参数，通过格式填充就可得到计算结果，且修改基本的输入参 数，结果自动跟踪变化，这样可进行一些交互性的工作，因此EXCEL电子表格对于工程技 术人员来说是一个很好的助手。2、钻孔空间位置计算方法：计算方法采用均角全距法，即某一测斜段的顶角（方位角）取该测段上测点与下测点顶 角（方位角）的平
7、均值。设钻孔的开孔坐标为（X0，Y0），标高为BG0设第N个测点P的顶角为/，方位角为/设第N+1个测点+1的顶角为0 n+1，方位角为a n+1则Pn Pn+1段顶角为气+气1，方位角为a“ +a“.22这样依据下面的计算式就可得出钻孔的空间位置NS =mEWmS =X cos Ia n +a n + 1I 2 f (l- l )X Sin f 6 n +0 n + 1n+1 n I 2f(/- l )x sinf。n +1 n I 2EW a . = arctan mY = Y + EWBG = BG. -H各个参数说明如下NS :截至第m个测点钻孔累计在南北方向的投影长度（钻孔的南北偏距
8、），北向为正。 EW”:截至第m个测点钻孔累计在东西方向的投影长度（钻孔的东西偏距），东向为正。 H；截至第m个测点钻孔累计在垂直方向的投影长度（钻孔的垂直深度），向下为正。 S：截至第m个测点钻孔累计在水平面内的投影长度（钻孔的水平偏距）。a m：截至第m个测点钻孔累计在水平面内的投影的方位角。/、Y :第m个测点处钻孔的坐标。BGm：第m个测点处钻孔的标高。3、计算表格的建立：EXCEL电子表格计算钻孔空间位置的界面如下:A、B、C列为基本数据的输入位置，分别输入钻孔测斜得到的顶角、方位角、孔深；D、 E、F、G、H、I、J、K、L列为计算数据的输出列。打开一空白电子表格文档，依据上面的界
9、面所示输入表头，再在计算数据的输出列输入 下面的计算公式。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(F40,G40),360+ATAN(G4/F4)*180/PI(),ATAN(G4/F4)*180/PI()J4=$J$3+F4K4=$K$3+G4L4=$L$3+E
10、43、表格计算钻孔空间位置的使用说明：在A、B、C列分别输入顶角、方位角、孔深等基本数据。基本数据输入完后，将其上一 测点的输出列(D-L)全部选定后，然后按着选定框的格式柄向下拖动进行格式复制，这样 在相应的计算数据的输出列显示出计算结果。如果想预测某一孔深的空间位置，只要根据已 施工孔段的钻孔弯曲趋势预测出该孔深处的顶角、方位角，输入表格，然后格式复制就可得 到空间位置参数，此时可以修改预测的顶角、方位角，其空间位置参数相应地发生变化，真 正体现出了跟踪计算。三、结束语：1、在通风、电缆、排水、投料等工程钻孔施工中，JL测斜仪可以较好地进行钻孔弯曲 的测量。2、EXCEL电子表格是计算钻孔空间位置的很好手段，与手工计算相比，加快了计算速 度和计算的准确可靠性。说明：对本算法感兴趣的同仁，可以通过E-mail: xqli2007联系，将提供电子版的计算样表。参考资料：1、金刚石钻探工程手册2、盖江南王勇等译EXCEL 2003高级VBA编程宝典美John Walkenbach著电子工业出版社2005年.10
