淺談如何保證充填投料井貫通測量工程的精度

王抗　胡乃鳳

摘要：闡述了大型兩井之間貫通工程的施測方案，從整個作業(yè)過程及最終成果看，該項目設(shè)計方案可行，完全能夠滿足大型貫通的需要，也為以后的類似貫通工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：投料井；聯(lián)系測量；陀螺定向；貫通精度

1 充填投料井貫通工程概述

皖北煤電恒源股份五溝煤礦根據(jù)需要，為了提高煤礦資源儲量的回收，對東翼采區(qū)回采上限的煤炭進行充填開采。設(shè)計從地面做一個投料井，為了確保投料井順利貫通，測量人員需要對投料井做貫通設(shè)計。投料井為垂直井筒，該工程2010年末開工，2011年7月順利竣工。該工程屬于副井和投料井間的大型兩井貫通工程，貫通精度要求高，為了減少地面測量誤差，以兩個近井點為起始邊，用GPS控制測量。為了確保井上下測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，通過副井進行聯(lián)系測量，確保井上下的坐標系統(tǒng)一致，確保貫通精度能達到設(shè)計要求。本次貫通工程的高程控制也是在副井聯(lián)系測量時，從副井將地面平面及高程控制系統(tǒng)傳遞至井下，也確保井上下高程控制的統(tǒng)一性。但是投料井的垂直水平面，由于受孔徑的限制，不能直接在投料井中作聯(lián)系測量，所以投料井在施工中有施工誤差，根據(jù)設(shè)計投料井的施工誤差不得大于高度的1/1000，最終的測斜誤差也不得超過此標準。

2 具體貫通實際施測方案

2.1 地面D級GPS控制點情況

利用五溝煤礦提供控制點“生產(chǎn)樓”、“1#宿舍樓”為起算點，采用標稱精度為3mm+1ppm南方S82雙頻GPS接收機進行觀測。施測了“生產(chǎn)樓”、“1#宿舍樓”，并聯(lián)測到國家Ⅲ等點。同時考慮到我礦以前的地面和井下數(shù)據(jù)都是以此邊作為起始依據(jù)，為了減少誤差，盡量以兩點作為起始依據(jù)，測后以獨立基線向量觀測值組成GPS網(wǎng)進行平差處理。在各站平差的基礎(chǔ)上，計算各點在WGS-84坐標系中的空間三維坐標。將各點的WGS-84坐標系轉(zhuǎn)換為北京54坐標系，經(jīng)檢測各點相對位置關(guān)系良好，檢測結(jié)果完全符合規(guī)程要求，可以作為本工程起算數(shù)據(jù)，施測方案遵循相關(guān)規(guī)范。

2.2 地面三等水準檢測

水準檢測自“副W1”、“主E1”施測符合水準路線至原野外水準控制點“N1”，“E1”。施測方案嚴格遵循測量規(guī)程的規(guī)定。往返實測兩次，結(jié)果與原有成果相比較變化很小。因此可以將“副W1”“主E1”作為水準路線的起算點，測量的野外水準控制點“N1”，“E1”最終值作為地面投料井高程標定的水準依據(jù)。

2.3 聯(lián)系測量坐標傳遞

坐標傳遞通過罐籠底部的矩形方口，往井筒內(nèi)下放鋼絲、鋼尺進行坐標、高程傳遞。井下鋪設(shè)厚度50mm的大板，用于放置穩(wěn)定重鉈的大水桶，當(dāng)重鉈掛好后，檢查了重鉈沒有與桶壁、桶底接觸，并下放了3個信號圈檢查鋼絲沒有抗線，這時才進行了聯(lián)系測量。

地面采用了GTS-332型全站儀，按一級導(dǎo)線要求測角，采取全站儀測距配以小鋼尺量邊。井下采用了GTS-335型全站儀，首先對鋼絲進行擺動觀測，擺動觀測5個逆轉(zhuǎn)點，計算出中值即為角度觀測點，角度觀測按7″導(dǎo)線要求施測三測回，測回最大互差8″（限差12″），量邊時將棱鏡放置在鋼絲后，采用全站儀測距，再用小鋼尺量取砧板至鋼絲距離。

第一次觀測完后，移動了鋼絲大約30mm，重復(fù)以上工作，進行了第二測回。兩次聯(lián)系測量中，兩測回互差4mm（規(guī)程要求不大于±20mm）。

2.4 井下陀螺定向

使用瑞士GAK-1型15″級陀螺經(jīng)緯儀，采用中天法2（測前地面儀器常數(shù)測回數(shù)）- 2（井下定向邊陀螺方位角測回數(shù)）- 2（測后地面儀器常數(shù)測回數(shù)）的操作程序進行。地面以“生產(chǎn)樓-1#宿舍樓”為起算邊，測取地面儀器常數(shù)，再測得副井下“JK4-JK5”定向邊坐標方位角。井上下都由同一觀測者進行觀測。

同一定向邊兩測回陀螺方位角的最大互差12″（限差40″），測前測后儀器常數(shù)最大互差13″（限差40″）。測量成果如表1：

2.5 井下高程傳遞

采用100m比長鋼尺連接成的1100m 長鋼尺，從地面高程基點副近“W1”“主E1”分別傳遞至井下高程基點，鋼尺下掛比長時的拉力重量15Kg重鉈，鋼尺固定好后，井上下均采用S3自動安平水準儀同時觀測，兩次儀器高，觀測兩測回，兩測回最大互差2mm（限差4mm）。移動鋼尺重復(fù)以上工作，進行第二測回。高程傳遞兩次得到井下JK4點高程互差為4mm，JK5點高程互差為3mm（遠小于限差L/8000=400/8000=50mm）。內(nèi)業(yè)計算時加了比長、溫度及自重等改正數(shù)。

2.6 井下導(dǎo)線測量

井下7″導(dǎo)線測量，采用徠卡TC1202型全站儀（測角：2″，測距：2+2ppm）四架法觀測，導(dǎo)線邊長及高差采用正倒鏡、往返觀測。井下導(dǎo)線測角中誤差不大于7″，復(fù)測支導(dǎo)線全長相對閉合差達1/9000，施測過程中嚴格遵循相關(guān)規(guī)范。

2.7 井下三角高程測量

高程測量采用在測井下7″導(dǎo)線時一并測設(shè)的三角高程成果。三角高程測量中只量取了儀器高（本工程采用四架法觀測，所用全站儀儀器高與棱鏡高等高），相鄰兩點往返測高差均小于規(guī)程規(guī)定，施測過程中嚴格遵循相關(guān)規(guī)范。

3 貫通測量設(shè)計實施和精度評定

3.1 設(shè)計實施情況

根據(jù)設(shè)計要求，測量人員首先對地面的控制點檢核，然后進行GPS控制點測量，按照設(shè)計的投料井的坐標標出地面位置。然后進行副井的聯(lián)系測量，包括坐標、高程傳遞以及井下陀螺邊定向，在進行井下巷道的7"級導(dǎo)線控制，使井上下的位置控制在誤差允許的范圍內(nèi)，保證施工的順利進行。

3.2 精度的評定

依照設(shè)計和允許限差，本次測量方案要求貫通工程在水平重要方向上的誤差不超過0.4m，高程誤差不超過0.3m，投料井設(shè)計井中心坐標為（3713942.672，39467465.929），實測貫通后井中心位置坐標為（3713943.149，39467466.019）。根據(jù)貫通設(shè)計書設(shè)計方案，測量控制在重要方向上的最終誤差不超過±0.276m。

實測最終點位誤差fX=477mm ，fY=90mm

點位總誤差為f=±485mm（包括測量誤差和測斜誤差）

點位誤差在水平重要方向上X′的誤差為+378mm，符合限差規(guī)定。按照設(shè)計施工隊伍施工時，井上下平面中心位置不得超過高度的1/1000m，即誤差不超過0.3m。施工完成后，經(jīng)測斜測量出在貫通重要方向上的誤差為+265mm，實際測量控制誤差即為+123mm，井下路線長度為3410m，最后在重要方向上相對誤差：

f/L=1/12800<1/6000（符合測量規(guī)程限差規(guī)定）

高程最終誤差為85mm，也小于設(shè)計要求的0.3m。通過對貫通后的投料井的實測位置精度評定，貫通設(shè)計和誤差預(yù)計能夠完全滿足生產(chǎn)需要，基本方案和測量方法等能夠滿足設(shè)計要求，最終的實際誤差在貫通誤差預(yù)計的范圍之內(nèi)。

參考文獻

[1]原能源部頒布的現(xiàn)行《煤礦測量規(guī)程》1989年版.

[2]《中短程測量規(guī)范》GB16818-97.

作者簡介：王抗（1985-），男，安徽濉溪人，助理工程師，主要從事礦山測量技術(shù)工作。