“同步法”測量在煤礦井下的應(yīng)用

王　科

(山西長平煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 晉城 048000)

礦山測量可以對礦井中的地質(zhì)變化情況給予真實(shí)、準(zhǔn)確的反映,直接決定了煤礦的開采效率和質(zhì)量,有效保障了煤礦開采工作的安全、高效進(jìn)行[1]。巷道中線的延伸是礦山測量的重要工作,井下導(dǎo)線隨著巷道掘進(jìn)而逐步敷設(shè),在巷道掘進(jìn)過程中,通過導(dǎo)線點(diǎn)來控制巷道平面位置。為了檢查平巷的鋪軌質(zhì)量和為平巷改造提供設(shè)計(jì)依據(jù),需進(jìn)行巷道縱剖面圖測繪,這一工作一般是在水準(zhǔn)測量過程中同時完成的,但由于巷道形成后,部分功能改變,需要巷道坡度、頂?shù)装迤拭?而巷道剖面的測量一般滯后于巷道功能設(shè)計(jì),從而增加了測量工作量,降低了工作效率。隨著測量技術(shù)的發(fā)展,全站儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于礦山測量,其簡潔高效在導(dǎo)線測量和三角高程測量中具有重要意義[2-5]。

1　同步法測量技術(shù)

井下同步測量法是采用全站儀在導(dǎo)線測量或巷道中線延伸同時測定巷道剖面,這樣既可以減少搬站次數(shù)、節(jié)省作業(yè)時間,同時可以提高工作效率,降低由于人為觀測造成的誤差概率。以長平礦Ⅲ43231巷巷道中線延伸為例,同步測量法示意圖見圖1。

圖1　同步測量法示意圖Fig.1　Synchronization measurement

開始作業(yè)時,先測導(dǎo)線點(diǎn)檢驗(yàn)角,精度符合要求后,搬站,在231/5擺站后視231/4,然后按采區(qū)15″導(dǎo)線測量步驟開始測量未知點(diǎn)方位和距離,測完導(dǎo)線后在232/5擺站不動,從已知232/5高程點(diǎn)向未知點(diǎn)移動,在巷道變坡點(diǎn)或30 m左右豎站并記錄巷道高,直到未知點(diǎn)停下,把棱鏡掛在未知點(diǎn)上,測量高差,量取儀器高和覘標(biāo)高,在觀測開始前和結(jié)束后用鋼尺各量一次,兩次丈量的互差不得大于4 mm,取其平均值作為丈量結(jié)果;然后搬站在未知點(diǎn)擺站后視232/5開始進(jìn)行巷道中線延伸工作;最后再把棱鏡掛在232/5,再次測量高差,量取儀器高和覘標(biāo)高。兩次測得的高差應(yīng)滿足相鄰兩點(diǎn)往返測高差的互差不應(yīng)大于10 mm+0.3 mm×τ(τ為導(dǎo)線水平邊長,以m為單位);這樣得到232/5到未知點(diǎn)這個區(qū)間的剖面,在一個測站上既測了巷道剖面又進(jìn)行了導(dǎo)線測量。

采用同步法測量,巷道剖面測量與導(dǎo)線測量或巷道中線延伸同步進(jìn)行,隨著巷道掘進(jìn)中線延伸,巷道剖面能夠及時地更新到最近的中線點(diǎn)或?qū)Ь€點(diǎn)上,而且所形成的巷道剖面可以跟隨每個導(dǎo)線點(diǎn)的敷設(shè),隨時續(xù)加,可以及時反映巷道煤層和頂?shù)装宓钠鸱兓?在巷道掘進(jìn)過程中遇到地質(zhì)構(gòu)造時,及時準(zhǔn)確提供相應(yīng)位置的實(shí)際標(biāo)高和準(zhǔn)確位置,為地質(zhì)預(yù)報和煤層位置判斷提供有力的基礎(chǔ)資料。

2　井下工程應(yīng)用

2.1　工程概況

長平礦Ⅲ4323工作面為綜放工作面,工作面切眼設(shè)計(jì)長度為141 m,Ⅲ4323工作面由Ⅲ43231巷、Ⅲ4323工作面切眼和Ⅲ43232巷共三條巷道組成。按照煤礦生產(chǎn)部門制定的施工計(jì)劃,要求在Ⅲ43231巷與Ⅲ4323工作面切眼貫通后進(jìn)行貫通聯(lián)測,由于采面形成后進(jìn)行切眼掃底,以及由于地質(zhì)條件變化、掘進(jìn)割煤等因素造成部分剖面和巷道設(shè)計(jì)斷面出入較大,需要重新觀測巷道部分剖面圖。

2.2　同步法測量施工方案

按照以前施工方案,施工作業(yè)流程是先沿231/7、231/8等導(dǎo)線點(diǎn)聯(lián)測至232/8、232/7導(dǎo)線點(diǎn),然后沿相反的路線測量巷道剖面,具體施工路線見圖2。

在井下施工中,采用同步法測量,一個測站同時進(jìn)行巷道剖面測量和導(dǎo)線點(diǎn)測量,采用全站儀從Ⅲ43231巷231/7點(diǎn)開始,沿著231/7、231/8等導(dǎo)線點(diǎn)逐步聯(lián)測至232/8、232/7導(dǎo)線點(diǎn),每個測站都首先進(jìn)行巷道剖面測量,再測量導(dǎo)線點(diǎn),單程測量即可完成以前往返測量的所有工作任務(wù),觀測路線見圖3。本次貫通觀測,實(shí)際測量導(dǎo)線長度382.729 m,剖面長度276.589 m,最少節(jié)省3個搬站,節(jié)約時間約40 min。

圖2　原施工線路圖Fig.2　The original construction plan

圖3　同步法測量施工線路圖Fig.3　The construction plan with synchronization measurement

2.3　觀測數(shù)據(jù)分析

2.3.1平差分析

Ⅲ4323工作面總共布置15″級導(dǎo)線20站,導(dǎo)線全長1 404.236 m。對導(dǎo)線聯(lián)測數(shù)據(jù)進(jìn)行貫通平差分析結(jié)果為:

方位角閉合差

相對閉合差

fx=-0.150 m;

fy=0.061 m;

f=±0.162 m；

K=1/8 667<1/4 000.

2.3.2高程閉合差分析

高程傳遞隨著導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行,高程測量全長1 404.812 m,實(shí)測20站,三角高程導(dǎo)線的高程閉合差:

2.4　應(yīng)用效果

根據(jù)以上測量結(jié)果分析可知,此次Ⅲ43231巷與Ⅲ43232巷的貫通施工,滿足采區(qū)15″導(dǎo)線精度的要求,高程測量結(jié)果滿足施工精度要求。采用同步法測量,由以前的往返測量縮減為單程測量,優(yōu)化了施工線路,節(jié)約施工時間,提升工作效率;并且及時反映巷道局部變化情況,提高對巷道整體情況的認(rèn)識,可根據(jù)巷道各部位的用途及時調(diào)整巷道坡度、尺寸。

3　結(jié)束語

1)Ⅲ43231巷與Ⅲ43232巷的貫通施工,滿足采區(qū)15″導(dǎo)線精度的要求,高程測量結(jié)果滿足施工精度要求。

2)采用同步測量法,一個測站同時進(jìn)行巷道剖面測量和導(dǎo)線點(diǎn)測量,可以優(yōu)化施工路線,節(jié)約施工時間,提高工作效率,且可以及時反映巷道變化情況。

3)全站儀同步法測量簡潔高效,可作為巷道中線延伸及巷道剖面測定的可靠技術(shù)方法。