全站儀導(dǎo)線與陀螺定向在連續(xù)采煤機(jī)快速掘進(jìn)中的應(yīng)用

摘要：隨著連續(xù)采煤機(jī)在長距離順槽掘進(jìn)中的廣泛應(yīng)用，其技術(shù)越來越成熟，配套施工設(shè)備越來越完善，掘進(jìn)速度越來越快。由于掘進(jìn)速度快（月進(jìn)尺達(dá)千米以上）、順槽距離長（超過六千米），從而對測量的速度和精度要求比較高。本文以我單位施工的曹家灘煤礦122106工作面主運(yùn)順槽、輔運(yùn)順槽為例，介紹一種速度快、精度高的測量方法，以滿足連續(xù)采煤機(jī)快速掘進(jìn)的需要，供同行參考。

關(guān)鍵詞：連續(xù)采煤機(jī)；長距離順槽；導(dǎo)線測量；陀螺定向

1 工程概況

曹家灘礦井位于陜西省榆林市北部，是由陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司投資興建，中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主斜井、副斜井、進(jìn)風(fēng)立井、回風(fēng)立井四個(gè)井筒。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為15Mt/a，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為1555.5Mt，服務(wù)年限為72.4a。礦井采用緩坡斜井開拓，劃分為2個(gè)水平，首采2-2（2-2上）號(hào)煤層。

曹家灘煤礦122106工作面主運(yùn)順槽：長度約6177.7m，設(shè)計(jì)斷面為矩形斷面，其中S掘=28.47m2，掘?qū)?.5m，掘高4.38m，采用錨網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)方式。122106工作面輔運(yùn)順槽：長度約6177.7m，設(shè)計(jì)斷面為矩形斷面，其中S掘=24.92m2，掘?qū)?.6m，掘高4.45m，采用錨網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)方式。兩個(gè)順槽與內(nèi)、外回風(fēng)順槽均平行布置，主運(yùn)順槽與輔運(yùn)順槽間距20m，主運(yùn)順槽、輔運(yùn)順槽與內(nèi)、外回風(fēng)順槽相距300m。

曹家灘煤礦122106工作面井巷工程采用EML340型連續(xù)采煤機(jī)及相應(yīng)的后配套設(shè)備進(jìn)行施工，122106工作面輔運(yùn)順槽、主運(yùn)順槽采用一臺(tái)連采機(jī)雙巷掘進(jìn)，采用連續(xù)采煤機(jī)自帶的耙爪和刮板輸送機(jī)進(jìn)行裝煤，采用梭車進(jìn)行轉(zhuǎn)載至破碎裝載機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)裝，膠帶輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)煤，采用四臂錨桿鉆機(jī)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，錨桿、錨索支護(hù)。主要施工工序如下：截割→裝煤→轉(zhuǎn)裝→運(yùn)煤→調(diào)機(jī)→頂板支護(hù)。連續(xù)采煤機(jī)和四臂錨桿鉆車交替作業(yè)，掘進(jìn)和支護(hù)單獨(dú)進(jìn)行。每隔70m在非開采側(cè)掘進(jìn)一個(gè)聯(lián)巷進(jìn)行設(shè)備調(diào)機(jī)、倒車，聯(lián)巷長度20m。

2 測量方案的選擇

122106工作面施工前，地面與井下的聯(lián)系測量已完成，聯(lián)系測量是由主斜井、副斜井分別施測7秒級(jí)復(fù)測支導(dǎo)線，并聯(lián)測進(jìn)風(fēng)立井、回風(fēng)立井的陀螺定向成果，進(jìn)行平差后作為井下測量的起算依據(jù)，根據(jù)平差結(jié)果，聯(lián)系測量精度較高，可以作為井下測量的起算數(shù)據(jù)，使用前進(jìn)行了檢核，確保了起算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

隨著主運(yùn)順槽、輔運(yùn)順槽的掘進(jìn)，分別布設(shè)7秒級(jí)復(fù)測支導(dǎo)線做為施工測量的依據(jù)，每掘進(jìn)500米左右，通過聯(lián)巷將兩條支導(dǎo)線聯(lián)測，形成一閉合導(dǎo)線，并對閉合導(dǎo)線進(jìn)行簡易平差，以平差后的成果做為繼續(xù)向前施工的測量依據(jù)。每掘進(jìn)2000米左右，增測陀螺定向邊，并與閉合導(dǎo)線一起參與平差，用平差后的成果做為后續(xù)施工的依據(jù)。高程采用施測7秒導(dǎo)線時(shí)一并測設(shè)的三角高程。

主運(yùn)順槽、輔運(yùn)順槽掘進(jìn)完成后，通過切眼與內(nèi)、外回風(fēng)順槽貫通，經(jīng)貫通誤差預(yù)計(jì)（水平重要方向誤差146mm，高程方向誤差97mm），該測量方案能夠滿足122106工作面貫通的精度要求，符合相關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求，該測量方案可行。

3 測量具體實(shí)施

3.1 準(zhǔn)備工作

項(xiàng)目實(shí)施前，對所用到的儀器進(jìn)行了檢定，確保狀態(tài)完好、精度可靠。測量點(diǎn)位布置在便于使用操作、牢固的地方。輔助測量工具（鋼卷尺、線繩、錘球等）準(zhǔn)備齊全。做好測量施工組織設(shè)計(jì)及貫通誤差預(yù)計(jì)。對參與測量的全體人員進(jìn)行技術(shù)交底，進(jìn)行安全培訓(xùn)教育，確何本測量項(xiàng)目的高效、高質(zhì)量、安全的完成。

3.2 井下7秒導(dǎo)線測量

7秒導(dǎo)線測量選擇在連續(xù)采煤機(jī)停止掘進(jìn)，檢修或進(jìn)行支護(hù)作業(yè)時(shí)進(jìn)行，采用徠卡TC1202+型全站儀（測角：2"，測距：2+2ppm）等高四架法觀測，其具體操作方法與普通的四架法（三架法）觀測一致，即采用四個(gè)帶有相同基座（全站儀與棱鏡通用）的架腿，遷站時(shí)只需將儀器或棱鏡從基座中拔出，而架腿和基座不動(dòng)，配備專門人員對點(diǎn)，觀測人員及前、后視人員無需對點(diǎn)，減少對點(diǎn)時(shí)間，提高工作效率。采用等高四架法施測導(dǎo)線時(shí)，作業(yè)人員配備8人（觀測1人，記錄1人，后視1人，前視1人，對點(diǎn)3人，送腳架1人），其工藝流程如圖3.1所示：

如圖3.1，若B點(diǎn)為井下導(dǎo)線的平面起算點(diǎn)及高程起算點(diǎn)，B點(diǎn)至A點(diǎn)的方位為起算方位（均應(yīng)經(jīng)過檢核，確認(rèn)可以作為起算數(shù)據(jù)），則第一站時(shí)在B點(diǎn)安置全站儀，在A、C兩點(diǎn)安置棱鏡，A、B、C點(diǎn)均對中整平后，即可開始觀測，同時(shí)對點(diǎn)人員用第四個(gè)腳架和基座在D點(diǎn)對中整平。B點(diǎn)觀測結(jié)束后（此時(shí)D點(diǎn)基座也已對中整平），全站儀從B點(diǎn)基座拔出后快速、安全的移至C點(diǎn)基座上，后視作業(yè)人員將A點(diǎn)棱鏡移至B點(diǎn)基座上，前視作業(yè)人員將C點(diǎn)棱鏡移至D點(diǎn)基座上，B、C、D點(diǎn)均精確整平后即開始第二站的觀測。同時(shí)送腳架人員應(yīng)迅速將A點(diǎn)腳架和基座送給對點(diǎn)人員，供對點(diǎn)人員在A′點(diǎn)對中整平。如此循環(huán)往復(fù)，直至該導(dǎo)線施測完畢。

3.3 陀螺定向

陀螺定向使用瑞士GAK-1型15″級(jí)陀螺經(jīng)緯儀，采用中天法2（測前地面測定儀器常數(shù)測回?cái)?shù)）-2（井下測定定向邊陀螺方位角測回?cái)?shù)）-2（測后地面測定儀器常數(shù)測回?cái)?shù)）的觀測程序施測。井上、下應(yīng)由同一觀測者進(jìn)行觀測，由一個(gè)測回轉(zhuǎn)到下一個(gè)測回時(shí)，應(yīng)停止陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)10-15min，方可再次起動(dòng)觀測。同一陀螺定向邊兩測回陀螺方位角的互差不得超過40″，測前測后儀器常數(shù)互差不得超過40″，相鄰時(shí)間差互差必須小于0.4s，間隔時(shí)間差互差必須小于0.6s。

3.3 簡易平差

7秒導(dǎo)線每隔500米左右，通過聯(lián)巷將兩條支導(dǎo)線聯(lián)測，形成一閉合導(dǎo)線，檢查閉合差等精度指標(biāo)，符合相關(guān)規(guī)程、規(guī)范后，對閉合導(dǎo)線進(jìn)行簡易平差，以平差后的成果做為繼續(xù)向前施工的測量依據(jù)。如閉合導(dǎo)線精度指標(biāo)不符合要求，則應(yīng)對7秒導(dǎo)線進(jìn)行重新測量，直至符合要求為止。

每2000米左右增測陀螺定向邊，陀螺定向的成果與7秒導(dǎo)線的成果（公共邊方位）相比較，符合規(guī)程要求，與閉合導(dǎo)線一起參與平差，用平差后的成果做為后續(xù)施工的依據(jù)。如不符合要求，陀螺定向應(yīng)重新進(jìn)行，必要時(shí)，7秒導(dǎo)線增測一次，直至符合要求為止。

4 注意事項(xiàng)

4.1 等高

等高是指所采用的全站儀與前、后視棱鏡，在同一個(gè)已經(jīng)對中整平的固定基座上安置時(shí)，它們的中心高度是一致的。等高的目的就是為了施測三角高程過程中，每一站只量取儀器高（僅起、始站需量取棱鏡高），第一站所量取的儀器高即為第二站后視棱鏡高，第二站的儀器高即為第一站的前視棱鏡高，依此類推。使得每一站的儀器高丈量誤差只對本站的單個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)產(chǎn)生影響，而對整個(gè)導(dǎo)線沒有影響。

4.2 上對點(diǎn)時(shí)采取的有效擋風(fēng)措施

井下導(dǎo)線點(diǎn)一般均在巷道頂板位置，細(xì)線繩懸掛對點(diǎn)垂球，采取上對點(diǎn)的方式進(jìn)行對中整平。巷道內(nèi)風(fēng)流較大，造成垂球大范圍擺動(dòng)，給對中整平帶來一定困難。為提高測量精度，必須采取有效的擋風(fēng)措施，如PVC管等。

4.3 測量作業(yè)時(shí)環(huán)境保障

作業(yè)前，把點(diǎn)位埋設(shè)好，線繩拴好，并做好標(biāo)記，點(diǎn)號(hào)要清晰。井下測量作業(yè)時(shí)，要?jiǎng)?chuàng)造良好的施測條件，必要時(shí)各工作面停止作業(yè)，特別在迎頭測量的時(shí)候，施工作業(yè)必須停止，以保障測量精度。

4.4 安全保障

測量前全體測量人員必須進(jìn)行安全技術(shù)教育，貫徹施工安全技術(shù)措施，學(xué)習(xí)并嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦建設(shè)安全規(guī)定》、《測繪作業(yè)人員安全規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，以及“安全為了生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全”的原則，掌握工程情況，遵守礦方有關(guān)規(guī)章制度。嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)程、規(guī)范操作，做到安全隱患事先處理，再進(jìn)行測量作業(yè)。施工中每位測量人員除做好自主保安外，還要獻(xiàn)出一份愛心，關(guān)照周圍同志，共同做好安全工作。下井測量人員必須穿工作服，戴好安全帽等，注意來往機(jī)車及其它各類危險(xiǎn)事項(xiàng)。及時(shí)掌握工程情況，做到人人胸中有數(shù)，定崗定員，責(zé)任明確，杜絕違章。5 結(jié)束語

曹家灘煤礦122106工作面主運(yùn)順槽、輔運(yùn)順槽掘進(jìn)完成后，與內(nèi)、外回風(fēng)順槽在切眼開口處貫通，貫通導(dǎo)線總長度達(dá)12Km以上，屬煤礦特大型貫通。貫通后實(shí)測，水平重要方向誤差為86mm，高程方向誤差為65mm，取得了較好效果，圓滿完成了測量施工任務(wù)。在測量工作實(shí)施過程中，未影響連續(xù)采煤機(jī)的掘進(jìn)，并為其快速掘進(jìn)及時(shí)提供了測量保障。

參考文獻(xiàn)

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[3] 黃思遠(yuǎn).淺談立井聯(lián)系測量容易忽視的幾個(gè)問題.礦山測量，2011（1）：51-54.

作者簡介：黃思遠(yuǎn)，男，漢族，測繪高級(jí)工程師，1977年元月出生，1998年7月1日中專畢業(yè)于遼寧阜新煤炭工業(yè)學(xué)?！豆こ虦y量》專業(yè)，2009年12月本科畢業(yè)于武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院《信息工程》專業(yè)。2011年通過考試取得《中華人民共和國注冊測繪師資格證書》，現(xiàn)在中煤第三建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司三十工程處從事測量管理工作。

（作者單位：中煤第三建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司三十工程處）