山西呂梁煤業(yè)副斜井與新建回風(fēng)立井貫通測量分析

韓志強(qiáng)

（山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局，山西 太原 030045）

1 引言

大型巷道貫通測量是礦山測量工作的一項(xiàng)重要工作，貫通工程質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個礦井的建設(shè)、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。為了加快礦井的建設(shè)速度、縮短建井周期、保證正常的生產(chǎn)接替和提高礦井產(chǎn)量，經(jīng)常采用多口或多頭掘進(jìn)，這樣就需要兩井間或井田的長距離巷道貫通測量，所以兩井間貫通測量成為礦井生產(chǎn)中必不可少的一項(xiàng)工作[1]。

山西呂梁煤業(yè)有限公司為滿足生產(chǎn)建設(shè)的需要，合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，規(guī)范礦產(chǎn)企業(yè)開發(fā)建設(shè)，需對副斜井與新建回風(fēng)立井貫通測量。

2 山西呂梁煤業(yè)需貫通巷道條件

山西呂梁煤業(yè)有限公司位于山西呂梁山中段之西麓，地形地貌屬黃土高原低山丘陵區(qū)，由黃土脊、峁（東西向、北東～南西向）和大型沖溝相間組成。大型山脊、梁峁延展方向多為北東向和東西向，脊峁部多為黃土和紅土覆蓋，地勢較為平坦，坡麓間有基巖出露，大多地勢陡峻，溝谷均為東西向或南東—北西向，谷底多有沖積物堆積。本區(qū)為地表水系的分水嶺，溯源侵蝕劇烈，大型沖溝兩側(cè)發(fā)育“豐”狀小型沖溝，各大小沖溝均具侵蝕面，呈“U”型或“V”型，溝谷底部多有基巖出露。井田面積6.9764km2，生產(chǎn)規(guī)模1000000t/a，設(shè)計(jì)井田范圍內(nèi)保有儲量6978萬t，設(shè)計(jì)可采儲量為2938.34萬t。需貫通巷道位于副斜井與新建回風(fēng)立井之間，巷道總長預(yù)計(jì)1.5km。

3 副斜井與新建回風(fēng)立井貫通方案

根據(jù)《礦山測量規(guī)范》規(guī)定，以及現(xiàn)階段礦山測量技術(shù)水平，采用鋼絲投點(diǎn)、長鋼尺投入標(biāo)高及陀螺定向技術(shù)進(jìn)行聯(lián)系測量[2]，主要工作內(nèi)容如下所述。

3.1 地面GPS控制網(wǎng)測量（地面已有近井點(diǎn)檢測）

兩井間巷道貫通必須在地面建立高可靠性與高精度的GPS控制網(wǎng)，范圍為副斜井與新建回風(fēng)立井間，共布設(shè)四個GPS點(diǎn)。

3.2 地面高程控制測量

由于副斜井與新建回風(fēng)立井相距1.5km，本次高程控制采用GPS高程并用三角高程作為檢核。

3.3 井下貫通主導(dǎo)線初測與復(fù)測

（1）副斜井與新建回風(fēng)立井間巷道貫通井下主導(dǎo)線初測與復(fù)測：副斜井與新建回風(fēng)立井間巷道貫通井下主導(dǎo)線單程長1.5km(不含近井點(diǎn)至井口段)，復(fù)測長3km。

（2）井下貫通主導(dǎo)線測量等級：井下貫通主導(dǎo)線測量等級為7”，形式為復(fù)測支線型光電測距三角高程導(dǎo)線進(jìn)行測量。

（3）井下日常中腰線及導(dǎo)線點(diǎn)的延伸測量等級為7”。

井下導(dǎo)線路線由副斜井進(jìn)入，沿貫通線路至新建回風(fēng)立井，按照礦方的掘進(jìn)進(jìn)度，每100～150m，延伸導(dǎo)線點(diǎn)。貫通相遇點(diǎn)位于副斜井進(jìn)入向北443m處。單程長1.5km（單線、單巷長度，不含近井點(diǎn)至井口段）的小型貫通測量工程。

導(dǎo)線點(diǎn)根據(jù)井下環(huán)境布設(shè)，盡量利用舊點(diǎn)，新設(shè)點(diǎn)視情況設(shè)置為臨時點(diǎn)或永久點(diǎn)。全部點(diǎn)位用清晰標(biāo)志標(biāo)示，統(tǒng)一編號。永久點(diǎn)標(biāo)志見1圖。點(diǎn)位標(biāo)志為銅質(zhì)圓柱型棒體，直徑12mm，穿線孔直徑1mm。

圖1 導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)志圖

3.4 陀螺定向測量

陀螺定向作業(yè)的目的旨在控制井下導(dǎo)線方位誤差的累積，確保貫通工程達(dá)到合理精度。由于本次測量屬小型貫通，但存在一井陀螺定向，故本次在立井井底加測陀螺邊一條[3]。

4 測試儀器

（1）全站儀。由瑞士產(chǎn)徠卡TS06（防爆）)煤安/防爆全站儀用于一級光電導(dǎo)線、井下7"級光電導(dǎo)線測量作業(yè)。測試精度為測角一測回方向中誤差±2"，測距2mm+2×10-6·D。

（2）GPS接收機(jī)。由中國南方測繪儀器公司產(chǎn)南方靈銳S86型雙頻、雙系統(tǒng)靜態(tài)多通道接收機(jī)用于地面GPS E級網(wǎng)作業(yè)。測試精度：平面3mm+1×10-6·D；高程5mm+1×10-6·D。

（3）全站式陀螺儀。由日本索佳（SOKKIA）公司產(chǎn)全站式陀螺儀（套）用于陀螺定向作業(yè)。型號為GP2，陀螺方位角一次測定中誤差±15”。

5 測量方法精度指標(biāo)

貫通誤差（through error）是指相向或同向掘進(jìn)的坑道（或豎井）的施工中線在貫通面上因未準(zhǔn)確接通而產(chǎn)生的偏差。針對本文所用儀器產(chǎn)生的誤差主要由GPS測試誤差、三角高程導(dǎo)線測試誤差這兩部分組成[4]。

5.1 GPS控制測量

表1 GPS控制測量表

5.2 三角高程導(dǎo)線

按照《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定，單位長度的高差中誤差為：M=±50mm，則新建回風(fēng)井長度為L=1500m，新建回風(fēng)井測量誤差為井下導(dǎo)線精度與導(dǎo)線水平角觀測回?cái)?shù)的要求如表2、表3和表4所示。井下貫通垂直角誤差大小如表5所示。

表2 井下導(dǎo)線測量作業(yè)精度要求

表3 貫通導(dǎo)線水平角觀測測回?cái)?shù)要求

表4 水平角觀測誤差

表5 貫通井下導(dǎo)線測量垂直角測量誤差

5.3 加測堅(jiān)強(qiáng)陀螺定向邊后，在水平重要方向x上的誤差預(yù)計(jì)

陀螺邊定向邊定誤差引起的K點(diǎn)貫通誤差MxKO的計(jì)算模型為：

式中：

mαi—各分段陀螺定向中的誤差；

y—各點(diǎn)在假定坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)。

K點(diǎn)在X方向的總誤差為：

貫通相遇點(diǎn)K在水平方向上的總誤差為：

6 結(jié)論

本文所描述的貫通測量由于測量線路長、地形復(fù)雜，貫通難度較大。通過建立近井點(diǎn)平面控制網(wǎng)確保貫通測量的精度，施測了1條陀螺定向，避免了導(dǎo)線測角誤差積累影響，保證了副斜井與新建回風(fēng)立井的貫通精度。貫通誤差表明貫通方案均未超出容許偏差值，完全能滿足工程施工要求。