鶴煤六礦井下大巷貫通測(cè)量方法與精度分析

張敬書 唐振偉

（河南煤化集團(tuán)鶴煤六礦，河南省鶴壁市，458000）

鶴煤六礦井下大巷貫通測(cè)量方法與精度分析

張敬書 唐振偉

（河南煤化集團(tuán)鶴煤六礦，河南省鶴壁市，458000）

介紹了鶴煤六礦在-600 m北大巷貫通測(cè)量中，通過使用陀螺經(jīng)緯儀定向、井下三架法導(dǎo)線測(cè)量與紅外三角高程代四等水準(zhǔn)測(cè)量相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行礦井水平大巷貫通測(cè)量，有效控制了測(cè)量精度，取得了良好的效果。

巷道貫通 貫通測(cè)量 精度分析 陀螺定向 三架法

1 工程概況

鶴煤六礦-600 m北大巷位于井底車場(chǎng)東部，六礦為解決-600 m北大巷施工進(jìn)度緩慢的問題，決定使用綜掘機(jī)施工-600 m北大巷南頭 （三水平軌道暗斜井一側(cè)），加快與該巷道北頭 （三水平回風(fēng)暗斜井一側(cè)）的貫通。

圖1 貫通測(cè)量路線示意圖

貫通測(cè)量路線示意圖見圖1。-600 m北大巷貫通線路全長(zhǎng)約4900 m，其中平巷3400 m，斜巷1500 m，貫通相遇于K點(diǎn)處，巷道斷面4.6 m×3.6 m （寬×高），貫通段采用全斷面、一次噴漿成巷掘進(jìn)，根據(jù)施工工程要求，貫通相遇點(diǎn)水平重要方向上的允許偏差為0.3 m，高程方向上的允許偏差為0.2 m。

2 貫通技術(shù)選擇

-600 m北大巷特點(diǎn)為貫通路線長(zhǎng)、風(fēng)量大、高差大、要求精度高，致使施測(cè)困難，為此根據(jù)此次貫通的特點(diǎn)，決定采用以下測(cè)量技術(shù)方法：

（1）采用陀螺定向技術(shù)加測(cè)陀螺定向邊，以陀螺定向邊為堅(jiān)強(qiáng)邊對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行整體平差。

（2）在井下導(dǎo)線測(cè)量中，采用全站儀三架法導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)進(jìn)行7″級(jí)導(dǎo)線測(cè)量。

（3）在井下高程測(cè)量中，采用紅外三角高程代四等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)與全站儀三架法導(dǎo)線測(cè)量結(jié)合的方法進(jìn)行測(cè)量。

3 貫通測(cè)量的過程

3.1 陀螺定向控制測(cè)量

陀螺定向使用瑞士WILD GAK1-41054型陀螺經(jīng)緯儀施測(cè)，采用地面2測(cè)回、井下2測(cè)回測(cè)定陀螺儀器常數(shù)。

在井底已知邊布設(shè)陀螺邊D1～S3；在-600m北大巷一側(cè)靠近窩頭布設(shè)陀螺邊L31～L32；在暗斜井一側(cè)靠近窩頭布設(shè)陀螺邊L14～L15?！睹旱V地質(zhì)測(cè)量有關(guān)規(guī)程規(guī)定匯編》（以下簡(jiǎn)稱 《規(guī)程》）規(guī)定：一測(cè)回測(cè)量陀螺方位角的中誤差為±15″，實(shí)測(cè)為±4.4″，滿足精度要求?！兑?guī)程》規(guī)定：測(cè)量陀螺方位角平均值的中誤差為±10″，實(shí)測(cè)為±1.6″，滿足精度要求。

3.2 －600 m北大巷一側(cè)井下三架法7"控制導(dǎo)線測(cè)量與紅外高程測(cè)量

-600 m北大巷一側(cè)貫通導(dǎo)線以D1為起算點(diǎn)，以D1～S3陀螺方位為起算方位進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，方位閉合至陀螺邊L31～L32，進(jìn)行方位角平差和方位角閉合差，導(dǎo)線測(cè)量獨(dú)立進(jìn)行兩次。L32點(diǎn)兩次測(cè)量坐標(biāo)互差ΔX為3 mm、ΔY為13 mm，其導(dǎo)線坐標(biāo)閉合差13.3 mm，滿足導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差的精度要求。

以D1為起算點(diǎn)進(jìn)行-600 m北大巷一側(cè)紅外高程測(cè)量，獨(dú)立進(jìn)行兩次，L32點(diǎn)兩次測(cè)量紅外高程閉合差9 mm，滿足±50（42 mm）的精度要求。

3.3 暗斜井一側(cè)井下三架法7"控制導(dǎo)線測(cè)量與紅外高程測(cè)量

暗斜一側(cè)貫通導(dǎo)線以D1為起算點(diǎn)，以D1～S3陀螺方位為起算方位進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，方位閉合至陀螺邊L9～L10，進(jìn)行方位角平差，方位角閉合差16″，導(dǎo)線測(cè)量再向前延伸至L15點(diǎn)，導(dǎo)線測(cè)量獨(dú)立進(jìn)行兩次。L15點(diǎn)兩次測(cè)量坐標(biāo)互差ΔX為35 mm、ΔY為32 mm，其導(dǎo)線坐標(biāo)閉合差47 mm，滿足導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差的精度要求。

暗斜一側(cè)紅外高程測(cè)量以D1為起算點(diǎn)，獨(dú)立進(jìn)行兩次。L15點(diǎn)兩次測(cè)量紅外高程閉合差12 mm，滿足±50（50 mm）的精度要求。

4 貫通測(cè)量誤差分析

本次貫通測(cè)量需要進(jìn)行井下導(dǎo)線測(cè)量、陀螺定向測(cè)量和高程測(cè)量，故貫通誤差預(yù)計(jì)就是估算所采用的貫通測(cè)量方案在貫通相遇點(diǎn)K點(diǎn)處的預(yù)計(jì)偏差。

4.1 各種誤差參數(shù)的確定

（1）陀螺定向。使用瑞士威特 WILD GAK1型陀螺經(jīng)緯儀，取一次定向中誤差mΑ=±15″。

（2）井下測(cè)角誤差。使用日本賓得PTS-V2全站儀測(cè)角，測(cè)角中誤差mβ=±7″。

（3）井下測(cè)邊誤差。使用日本賓得PTS-V2全站儀測(cè)邊，標(biāo)程精度2 mm± （2×10-6）。

4.2 貫通相遇點(diǎn)K在水平重要方向X軸上的誤差

（1）由陀螺定向誤差引起K點(diǎn)在貫通重要方向X軸上的誤差MXa為：

式中：mαt——陀螺定向中誤差；

ρ——一弧度對(duì)應(yīng)的秒值，常數(shù)，1ρ=206265 s；

RY0——井下導(dǎo)線起始點(diǎn)與K點(diǎn)連線在Y軸上的投影長(zhǎng)。

經(jīng)計(jì)算，MXα=0.084 m。

（2）由井下量邊誤差與以陀螺定向邊為堅(jiān)強(qiáng)邊平差后的測(cè)角誤差所引起K點(diǎn)在貫通重要方向X軸上的誤差MX下為：

式中：MXβ——井下量邊誤差引起K點(diǎn)在X軸上的誤差；

MXL——陀螺定向誤差引起K點(diǎn)在X軸上的誤差。

（3）K點(diǎn)在貫通重要方向X軸上的預(yù)計(jì)誤差。

由于貫通測(cè)量時(shí)，各項(xiàng)測(cè)量工作均獨(dú)立進(jìn)行兩次，故貫通相遇點(diǎn)K在重要方向X軸上的預(yù)計(jì)中誤差MX為：

經(jīng)計(jì)算MX=±0.098 m，貫通相遇點(diǎn)K在重要方向X軸上的預(yù)計(jì)誤差：

4.3 求貫通相遇點(diǎn)K在高程方向上的誤差

（1）井下紅外代水準(zhǔn)測(cè)量的高程誤差。

井下三架法紅外代水準(zhǔn)測(cè)量按等外水準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，水準(zhǔn)路線長(zhǎng)5 km，引起的 高程中誤差Mh下為：

經(jīng)計(jì)算，Mh下=±0.045 m。

（2）K點(diǎn)在高程上的預(yù)計(jì)誤差。

由于貫通測(cè)量時(shí)，各項(xiàng)測(cè)量工作均獨(dú)立進(jìn)行兩次，故貫通相遇點(diǎn)K在高程上的預(yù)計(jì)中誤差Mh為：

經(jīng)計(jì)算Mh=±0.032 m，貫通相遇點(diǎn)K在高程上的預(yù)計(jì)誤差Mh預(yù)=2 Mh=±0.064 m。

4.4 貫通誤差預(yù)計(jì)結(jié)論

從以上計(jì)算可知：貫通相遇點(diǎn)K在重要方向X軸上的預(yù)計(jì)誤差為±0.196 m，小于允許偏差值±0.3 m；貫通相遇點(diǎn)K在高程方向上的預(yù)計(jì)誤差為±0.064 m，小于允許偏差值±0.2 m，能夠滿足工程需要。

5 結(jié)語

2010年5月-600 m北大巷順利貫通，巷道貫通后，對(duì)貫通巷道兩側(cè)的貫通導(dǎo)線進(jìn)行了閉合測(cè)量，計(jì)算出距貫通相遇點(diǎn)最近的-600m北大巷井下兩導(dǎo)線點(diǎn)L15、L16的坐標(biāo)及高程。巷道貫通前、后兩導(dǎo)線點(diǎn)的比較見表1。

表1 巷道貫通前、后兩導(dǎo)線點(diǎn)的比較表

從表1可看出，距貫通相遇點(diǎn)最近的-600 m北大巷井下導(dǎo)線點(diǎn)L16在貫通重要方向X軸上的誤差最大為31 mm，小于貫通相遇點(diǎn)K在重要方向X軸上的預(yù)計(jì)中誤差±0.196 m。距貫通相遇點(diǎn)最近的-600 m北大巷井下導(dǎo)線點(diǎn)L16在高程上的誤差最大為49 mm，小于貫通相遇點(diǎn)在高程上的預(yù)計(jì)中誤差±0.064 m，貫通精度滿足生產(chǎn)和設(shè)計(jì)要求。

六礦-600 m北大巷貫通測(cè)量長(zhǎng)度4900 m，通過采用陀螺定向技術(shù)、紅外三角高程技術(shù)、全站儀三架法導(dǎo)線施測(cè)技術(shù)等相結(jié)合的綜合技術(shù)手段提高了測(cè)量精度，取得了滿意的效果。

Breakthrough survey and accuracy analysis of main roadway in No.6 Coal Mine of Hebi Coal Industry Group

Zhang Jingshu，Tang Zhenwei
（The No.6 Mine of Hebi Coal Mine，Henan Coal Chemical Industry Group Co.，Ltd.，Hebi，Henan 458000，China）

The breakthrough survey in-600 m north main roadway in No.6 Coal Mine of Hebi Coal Industry Group was introduced.The gyro theodolite was applied to orientation，and the breakthrough survey for the horizontal main roadway in the coal mine was carried out by the combined technologies of tripod method in traverse surveying and infrared trigonometric leveling replaced fourth-grade leveling method.The measurement accuracy was effectively controlled and a favorable effect was obtained.

holing-through，breakthrough survey，accuracy analysis，gyro-orientation，tripod method in surveying

TD175

A

張敬書 （1963-），男，河南原陽人，高級(jí)工程師，1988年畢業(yè)于焦作礦業(yè)學(xué)院，長(zhǎng)期從事礦井技術(shù)管理工作，現(xiàn)為鶴煤集團(tuán)六礦總工程師。

（責(zé)任編輯 張艷華）