礦山隧道貫通測量誤差估算方法探析

馬海鵬

（深圳市勘察測繪院有限公司，廣東 深圳 518000）

礦山隧道貫通的施工，常常處于自然環(huán)境惡劣、地質條件復雜的山區(qū)，由于其特殊的地質條件，測量的特殊性，除了要求測量誤差精細，對測量技術的要求也特別高。為了確保隧道的完整準確貫通，其貫通測量誤差的多少對于礦山隧道的工程質量與整體成本至關重要，所以在礦山隧道貫通施工過程中，貫通測量的精度制定及誤差設定，依據(jù)設計規(guī)范制定隧道貫通測量誤差與其偏差范圍，是礦山隧道貫通工程測量工作中相當重要的一環(huán)[1]。

1 礦山隧道貫通測量誤差簡介

礦山隧道貫通工程中主導因素是水平方向貫通誤差。豎直方向貫通誤差對于貫通中心線的影響最大，對于高程貫通來說，其偏差的多少對于坡度產(chǎn)生影響，與水平向誤差相比，該兩種誤差控制起來相對簡單[2]。所以必須明確各類貫通偏差的允許范圍，特別是水平方向貫通偏差的允許范圍，方可繼續(xù)計算出以后各個流程各項測量的精度。貫通偏差的允許范圍是從滿足礦山預防隧道各種風險的質量要求和實際隧道測量中的相關經(jīng)驗而訂立的。

2 礦山隧道貫通測量誤差允許值的研究制定

礦山隧道貫通測量精度設計是根據(jù)礦山隧道貫通的特征、相關工藝、操作精度、相關安裝品嘗和相對長度等綜合考慮制定，除了要確保隧道的暢通以外，還需符合設計線路的放線要求、路軌施工及機具安放的精度要求。縝密精確地確定測量誤差的允許范圍意義特別重大，尤其要重視設計一個與系統(tǒng)危險臨界點距離相當遠的點位值，讓系統(tǒng)在相對較大的范圍內，工作期間保持相對安全穩(wěn)定狀態(tài)[3]。

同時我們要關注行業(yè)測量水平的發(fā)展程度，礦山隧道貫通工程中設計設定的上限與下限及相應的有關安全方面的富余程度與交通工具的幾何尺寸、通電手段、工藝方法、截面形式、機具位置等等有關，所以不同類型的隧道各不相同。比如交流運輸工具與相關網(wǎng)架，設計單位設定的水平方向有關安全的富余量依次為：房屋外形范圍中矩形和馬蹄形橫截面各邊增加70mm，圓形橫截面各邊增加120mm；有關機具的范圍中矩形和馬蹄形橫截面各邊增加76mm，圓形截面各邊增加36mm；交通工具邊界到機具邊界每邊增加170mm；垂直方向有關安全的富余程度為向上增加120mm，向下減少90mm。由此可知，設計給出每側橫向安全富余程度總和為：矩形和馬蹄形斷面為276mm（整體橫截面為552mm）；圓形斷面為276mm（整體橫截面為552mm）。該變量整體考慮了各類因素的影響，如果該變量能夠符合規(guī)定，就能確保行車安全。所謂的各類影響因素有：作業(yè)偏差、測量偏差、工作器具裝配偏差、路徑問題、車輛相關損耗和相關載重。其中各變量變化的具體數(shù)值，即有關測量的偏差占水平方向安全富裕量的多少，設計文件中沒有確定。因此，使用影響的平均分配原理進行偏差的配置符合實際情況，并且結合相關測量科學的先進經(jīng)驗與技術，也就是說所謂的精度目標，除了在技術上領先，還要在現(xiàn)實中得以實現(xiàn)。結合以上的全面考量，測量誤差取全斷面水平安全富裕程度總和（552mm）的1/6～1/5更加符合實際，水平方向貫通誤差的范圍是92mm～110.4mm取整為110mm，橫向貫通中誤差為±50mm。高程偏差取垂直安全富裕程度總和（170mm）的1/4～1/3取整后即高程貫通誤差為50mm，高程貫通中誤差為±25mm。礦山隧道貫通偏差的允許范圍隨著隧道的長短而發(fā)生變化，越長偏差允許值越大。隧道長短范圍的劃分以及允許偏差的上下限，其制定來源于現(xiàn)場實踐，以實現(xiàn)隧道貫通和范圍的規(guī)定，還能滿足精度要求，在現(xiàn)實中完全可以實現(xiàn)。

以中等測量誤差為標準，貫通偏差的允許上限規(guī)定為中等誤差的2倍。

3 礦山隧道貫通測量與偏差分配

為了保證礦山隧道貫通的施工按設計要求順利進行，無論是地上測量還是地下測量，還是周邊相關測量都是必不可少的重要環(huán)節(jié)。因規(guī)范允許的偏差最大值等于2倍中誤差，所以當水平貫通允許偏差為200mm、高程貫通允許偏差為100mm時，通過計算可得水平貫通偏差為±100㎜，高程貫通偏差±50㎜。水平貫通偏差大部分因地面控制測量引起的水平中誤差mq1、周邊相關測量引起的水平中誤差mq2、掘進施工過程中相關測量水平中誤差mq3三項測量誤差影響。假設每一測量偏差之間在貫通方面互不影響，

式中mq1—地面控制測量引起的水平中誤差；mq2—周邊相關測量引起的水平中誤差；mq3—掘進施工過程中相關測量引起的水平中誤差；mQ—礦山隧道水平方向貫通中誤差。

因為自然地面以上測量的環(huán)境優(yōu)良于地面以下，在分配測量偏差時可以應用相同作用力的理論，并以此為基礎進行相應調節(jié)，也就是對自然地坪測量的精度做稍稍提升，而自然地坪以下測量的精度做稍稍減小。以此理論進行分配的結果是：mq1＝±33㎜，mq2＝±28㎜，mq3＝±43㎜。代入（1）式得mQ＝±49.2㎜＜±50㎜。

式中mh1—自然地坪高程控制測量的偏差；mh2—向自然地坪之下傳遞高程測量引起的中誤差；mh3—自然地坪以下高程控制測量偏差；mH—礦山隧道貫通中誤差。

測量偏差分配結果為：mh1＝±18㎜，mh2＝±12㎜，mh3＝±18㎜。（2）式得mH＝±24.9㎜≤25㎜按上述分配得礦山隧道貫通中偏差分配。以上精度指標是礦山隧道貫通工程相關各等級控制測量設計的依據(jù)，一定要滿足平面和高程貫通中偏差的相關規(guī)定。

4 結語

隨著我國礦山工程規(guī)模的不斷擴大，隧道工程的施工顯得尤為重要，相關施工機械與工藝方法得到了很大程度的提升，無論從測量工藝到測量所用的儀器的開發(fā)到實際應用，都有了長足的進步，礦山隧道貫通測量的正確性對工程整體質量都有很大推進。隨著高精度儀器設備與先進測量手段的投入，無論從測量精度，還是對相關規(guī)范允許偏差的貼合程度，都已日趨成熟。相信伴隨測繪科學技術的不斷進步，在礦山工程的隧道貫通的測量工作中，貫通誤差的測量精度將進一步提高。

參考文獻

[1]王登平.淺談地鐵礦山法區(qū)間隧道施工測量控制技術[J].建筑,2017,(24)：66-67.

[2]尤相駿,詹登峰.一種新型三維激光掃描隧道測量點云坐標定位方法的精度評估[J].測繪通報,2017,(04)：80-84.

[3]張錦根.礦山隧道貫通測量誤差估算方法探討[J].經(jīng)緯天地,2016,(01)：60-63+71.