CN110259436A - 立井井筒形位竖直度测量方法及罐道竖直度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立井井筒形位竖直度测量方法及罐道竖直度测量方法，立井井筒形位竖直度测量方法包括以下步骤：S1、在井筒内隔设置两根钢丝作为垂线基准，并确定所述垂线基准的平面坐标；S2、在所述垂线基准的不同高度处进行分别测量，并获取每个高度处的所述井筒各井壁点的平面坐标；S3、根据所述井壁点的平面坐标，对所述井筒圆心的平面坐标及半径进行拟合；S4、对拟合后的数据进行处理并绘制断面图。本发明不仅测量精度高、效率高，而且能掌握井壁的局部受力状况。

Description

立井井筒形位竖直度测量方法及罐道竖直度测量方法

技术领域

本发明涉及井筒和罐道形变测量方法技术领域，尤其涉及一种立井井筒形位竖直度测量方法及罐道竖直度测量方法。

背景技术

由于表土层及煤层上覆地层的移动造成井筒及提升设备产生移动变形，使井筒中罐道及罐梁变形，并影响到井口附近建构筑物的稳定性，从而使绞车及井架发生变形，给采矿生产带来事故的隐患。只有用科学的手段对井筒形位及罐道竖直程度进行长期地监测，从而获取大量可靠而准确的数据，为分析、论证如何对井筒及提升设备进行治理，提供可靠的依据，同时还能及时发现事故隐患并予以消除，确保矿井安全生产。

目前已有的井筒形位测量有以下几种方法:几何测量法、传感器法和三维激光扫描测量方法等，但是，上述测量方法仍存在测量误差大，不能掌握井壁的局部受力状况，测量效率低等缺陷。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种精度高、能掌握井壁的局部受力状况、测量效率高的立井井筒形位竖直度测量方法及罐道竖直度测量方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供的立井井筒形位竖直度测量方法，其包括以下步骤：

S1、在井筒内隔设置两根钢丝作为垂线基准，并确定所述垂线基准的平面坐标；

S2、在所述垂线基准的不同高度处进行分别测量，并获取每个高度处的所述井筒各井壁点的平面坐标；

S3、根据所述井壁点的平面坐标，对所述井筒圆心的平面坐标及半径进行拟合；

S4、对拟合后的数据进行处理并绘制断面图。

进一步地，所述步骤S1包括：

S11、将两根所述钢丝下放至所述井筒的马头门处，并在所述井筒封口盘上将其固定；

S12、在所述马头门处对所述钢丝进行摆动观测，确定其稳定位置后，将钢丝固定作为垂线基准；

S13、通过地面观测测出两个垂线基准的平面坐标。

进一步地，所述步骤S2中，所述井筒各井壁点的平面坐标的获取步骤包括：

S21、沿一条直线间隔地设置数量为N个的测距仪，所述数量N大于等4；

S22、所述第一个测距仪获取沿所述直线的井壁反射点距离L1，所述第一个测距仪与所述其中一个钢丝之间的间距S1，以及距离L1和间距S1之间的夹角r1；所述第N个测距仪获取沿所述直线的井壁反射点距离LN，所述第N个测距仪与所述另一个钢丝之间的间距SN，以及距离LN和间距SN之间的夹角rN；

所述第二个测距仪至第N-1个测距仪，分别用于获取垂直于所述直线的井壁反射点距离L2至L(N-1)，相邻两个测距仪之间的间距S2至S(N-1)，以及距离L2至L(N-1)和间距S2至S(N-1)之间分别形成的夹角r2至r(N-1)；

其中，所述第二个测距仪至第N-1个测距仪在使用时，相邻两个测距仪之间获取的所述井壁反射点位置相反；

S22、以获取的夹角r1-rN、间距S1-SN及距离L1-LN进行解算，即可得到各井壁点的平面坐标。

进一步地，所述步骤S3中，采用Matlab编程实现所述井筒圆心的平面坐标及半径的拟合。

本发明提供的罐道竖直度测量方法，其包括以下步骤：

a、依据所述井筒中悬挂的两根钢丝作为垂线基准，并确定所述垂线基准的平面坐标；

b、乘罐笼在每层罐梁处丈量两根所述钢丝至所述罐道的各测量点长度数值，以及相邻两罐道的水平间距，使每个测量点与所述垂线基准皆构成三边形；

c、解算得到各测量点的平面坐标，确定出所述罐道的垂直度和挠度变形，以及相邻两罐道之间的间距变化；

d、依据各罐道的测量点平面坐标，绘制出每根罐道竖直程度的纵剖面图。

本发明的有益效果在于：通过在井筒中间隔设置两根钢丝作为垂线基准，并在垂线基准的不同高度处进行分别测量，获取每个高度处的所述井筒各井壁点的平面坐标；然后根据井壁点的平面坐标，对井筒圆心的平面坐标及半径进行拟合，获取井筒形变的断面图，其不仅测量精度高、效率高，而且能掌握井壁的局部受力状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的立井井筒形位竖直度测量方法的方法流程图；

图2是本发明的立井井筒形位竖直度测量方法的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-2所示，本发明的立井井筒形位竖直度测量方法，其包括以下步骤：

S1、在井筒1内隔设置两根钢丝2作为垂线基准，并确定垂线基准的平面坐标；

S2、在垂线基准的不同高度处进行分别测量，并获取每个高度处的井筒1各井壁点的平面坐标；

S3、根据井壁点的平面坐标，对井筒1圆心的平面坐标及半径进行拟合；

S4、对拟合后的数据进行处理并绘制断面图。本发明中，井筒1变形可视化目的：获取井筒1有效使用断面大小和井筒1壁倾斜情况,这里主要通过对测量数据处理并绘制断面图实现井筒1的可视化。

具体地，步骤S1包括：

S11、将两根钢丝2下放至井筒1的马头门处，并在井筒1封口盘上将其固定；本发明中，井筒1选择合适的位置下放两根钢丝，其依据的原则是：不影响提升且便于保护。

S12、在马头门处对钢丝2进行摆动观测，确定其稳定位置后，将钢丝2固定作为垂线基准；

S13、通过地面观测测出两个垂线基准的平面坐标。

具体地，步骤S2中，井筒1各井壁点的平面坐标的获取步骤包括：

S21、沿一条直线间隔地设置数量为N个的测距仪3，数量N大于等4；本实施例中数量N为6。

S22、第一个测距仪3获取沿直线的井壁反射点距离L1，第一个测距仪3与其中一个钢丝2(与第一测距仪3距离最近的钢丝)之间的间距S1，以及距离L1和间距S1之间的夹角r1；第N个测距仪获取沿直线的井壁反射点距离LN，第N个测距仪与另一个钢丝2(与第N测距仪3距离最近的钢丝)之间的间距SN，以及距离LN和间距SN之间的夹角rN；

第二个测距仪至第N-1个测距仪，分别用于获取垂直于直线的井壁反射点距离L2至L(N-1)，相邻两个测距仪之间的间距S2至S(N-1)，以及距离L2至L(N-1)和间距S2至S(N-1)之间分别形成的夹角r2至r(N-1)；

其中，第二个测距仪至第N-1个测距仪在使用时，相邻两个测距仪3之间获取的井壁反射点位置相反；

S22、以获取的夹角r1-rN、间距S1-SN及距离L1-LN进行解算，即可得到各井壁点的平面坐标。

优选地，步骤S3中，采用Matlab编程实现井筒1圆心的平面坐标及半径的拟合。具体地，在程序编制时需解决两个方面的问题：第一、在拟合过程中，程序可自动剔除由于井筒1注浆等原因出现的井壁突出造成的异常数据；第二、各井壁点偏离拟合圆的差值的平方和为最小。在具体拟合时，首先将计算的不同高度的井壁点坐标建立TXT文件，然后用Matlab编程打开程序文件，修改路径后即可运行程序，得到井筒1的拟合圆圆心坐标及半径。

本发明的罐道竖直度测量方法，其包括以下步骤：

a、依据井筒1中悬挂的两根钢丝2作为垂线基准，并确定垂线基准的平面坐标；

b、乘罐笼在每层罐梁处丈量两根钢丝2至罐道的各测量点长度数值，以及相邻两罐道的水平间距，使每个测量点与垂线基准皆构成三边形；

c、解算得到各测量点的平面坐标，确定出罐道的垂直度和挠度变形，以及相邻两罐道之间的间距变化；本实施例中，可采用“科傻”平差软件解算得到各测量点的平面坐标。

d、依据各罐道的测量点平面坐标，绘制出每根罐道竖直程度的纵剖面图。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种立井井筒形位竖直度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在井筒内隔设置两根钢丝作为垂线基准，并确定所述垂线基准的平面坐标；

S2、在所述垂线基准的不同高度处进行分别测量，并获取每个高度处的所述井筒各井壁点的平面坐标；

S3、根据所述井壁点的平面坐标，对所述井筒圆心的平面坐标及半径进行拟合；

S4、对拟合后的数据进行处理并绘制断面图。

2.如权利要求1所述的立井井筒形位竖直度测量方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、将两根所述钢丝下放至所述井筒的马头门处，并在所述井筒封口盘上将其固定；

S12、在所述马头门处对所述钢丝进行摆动观测，确定其稳定位置后，将钢丝固定作为垂线基准；

S13、通过地面观测测出两个垂线基准的平面坐标。

3.如权利要求2所述的立井井筒形位竖直度测量方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述井筒各井壁点的平面坐标的获取步骤包括：

S21、沿一条直线间隔地设置数量为N个的测距仪，所述数量N大于等4；

S22、所述第一个测距仪获取沿所述直线的井壁反射点距离L1，所述第一个测距仪与所述其中一个钢丝之间的间距S1，以及距离L1和间距S1之间的夹角r1；所述第N个测距仪获取沿所述直线的井壁反射点距离LN，所述第N个测距仪与所述另一个钢丝之间的间距SN，以及距离LN和间距SN之间的夹角rN；

所述第二个测距仪至第N-1个测距仪，分别用于获取垂直于所述直线的井壁反射点距离L2至L(N-1)，相邻两个测距仪之间的间距S2至S(N-1)，以及距离L2至L(N-1)和间距S2至S(N-1)之间分别形成的夹角r2至r(N-1)；

其中，所述第二个测距仪至第N-1个测距仪在使用时，相邻两个测距仪之间获取的所述井壁反射点位置相反；

S22、以获取的夹角r1-rN、间距S1-SN及距离L1-LN进行解算，即可得到各井壁点的平面坐标。

4.如权利要求3所述的立井井筒形位竖直度测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用Matlab编程实现所述井筒圆心的平面坐标及半径的拟合。

5.一种罐道竖直度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、依据所述井筒中悬挂的两根钢丝作为垂线基准，并确定所述垂线基准的平面坐标；

b、乘罐笼在每层罐梁处丈量两根所述钢丝至所述罐道的各测量点长度数值，以及相邻两罐道的水平间距，使每个测量点与所述垂线基准皆构成三边形；

c、解算得到各测量点的平面坐标，确定出所述罐道的垂直度和挠度变形，以及相邻两罐道之间的间距变化；

d、依据各罐道的测量点平面坐标，绘制出每根罐道竖直程度的纵剖面图。