井下采區(qū)大巷貫通測量方案的優(yōu)化研究

（同煤集團(tuán)煤峪口礦地測科，山西 大同 037001）

為了滿足不斷增加的煤炭市場需求、擴(kuò)大煤炭生產(chǎn)效率，煤峪口礦需要對井下主運(yùn)輸巷實施貫通測量作業(yè)。其中1106輔運(yùn)輸巷和1107主工作面內(nèi)的切眼已經(jīng)完成，計劃將1107的主運(yùn)輸巷與1107切眼72m處進(jìn)行貫通，貫通距離為740m，煤礦井下的導(dǎo)線長度約為7122 m。在井下巷道內(nèi)均勻鋪設(shè)了31個導(dǎo)線點，各處導(dǎo)線上的平均邊長約為239m，該貫通工程的貫通路徑結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 1107主運(yùn)巷貫通結(jié)構(gòu)

該貫通工程規(guī)模較大，整個工程導(dǎo)線主要來自二分區(qū)的基本控制導(dǎo)線，整體來說相對于獨立，因此在進(jìn)行貫通作業(yè)時應(yīng)使其符合《煤礦測量規(guī)程》中關(guān)于對獨立巷內(nèi)貫通相遇點的偏差不得超過0.2m的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。現(xiàn)有的井下采區(qū)貫通測量方案主要是采用人工全站儀測量的方法，鑒于井下多變而復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，其貫通測量誤差往往超過1m，無法滿足井下貫通測量的需求。本文提出了一種新的貫通測量方案，經(jīng)在煤峪口礦應(yīng)用，效果明顯，其具有測量方案簡單、精度好的優(yōu)點。

1 貫通測量方案的設(shè)計及誤差分析

由于本次貫通測量屬于井下獨立式的貫通工程，在進(jìn)行測量時，僅涉及井下巷道的高程測量及導(dǎo)線測量，與地面上的聯(lián)系定位測量無關(guān)。因此在制定井下貫通測量方案時，應(yīng)把測量導(dǎo)線設(shè)置于巷道的中心位置，各個區(qū)域?qū)Ь€的邊長要基本一致，每個測角采用兩個測回方案。在同一個測回中，半測回之間的誤差不得大于±21″。導(dǎo)線邊測量時，一次測回的數(shù)據(jù)顯示偏差不得大于±9 mm，單程測回之間的差值不得大于±16 mm。為了確保井下測量的精度，采用精度小于2″的全站儀，同時輔以三角高程測量儀，測量時均需要進(jìn)行獨立兩次的測量。根據(jù)煤峪口礦的實際情況，項目組分別制定了增加測角精度和增加測陀螺邊的貫通測量方案。

為了對增加測角精度和增加測陀螺邊的測量方案的實際誤差情況進(jìn)行分析，本文設(shè)定1107主巷的K點位置作為計算的坐標(biāo)原點，設(shè)主運(yùn)輸巷的方向為Y′軸，將垂直與貫通方向設(shè)置為X′軸，貫通的貫通誤差為MX，測量中貫通點位的測量誤差為M，井下貫通作業(yè)過程中的貫通誤差預(yù)計見圖2。其中對導(dǎo)線的邊線測量誤差約為1/8000，測量過程中的導(dǎo)線測角中誤差mβ=±7°，關(guān)鍵點K處的高程貫通測量誤差約為其中L表示井下巷道鋪設(shè)導(dǎo)線的長度。

圖2 巷道貫通誤差預(yù)計

2 各貫通測量方案誤差分析

1107主運(yùn)輸巷主要是作1107綜采工作面的物料運(yùn)輸?shù)?，設(shè)置于2015年。為了降低井下貫通作業(yè)的費用，在充分分析了煤峪口礦井下貫通作業(yè)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)井下實際測量的數(shù)據(jù)（見表1），通過對實際測角的分析，確定在實際貫通測量中的誤差：

表1 1107巷實測的測角中誤差

采用增加測角精度方案貫通測量時，假設(shè)各個導(dǎo)向點和貫通相遇點K的連線之間在Y′軸上的投影表示為Ryi（前移），各個導(dǎo)向點和貫通相遇點K的連線之間在X′軸上的投影表示為Rxi（前移），則各個導(dǎo)向點和貫通相遇點K的連線之間在Y′軸上的投影的平方和表示為∑R2yi（前移）=10094041.54，各個導(dǎo)向點和基點K的連線之間在X′軸上的投影的平方和表示為∑R2xi=97380.569。

因此可知煤礦井下貫通測量時測角誤差導(dǎo)致貫通相遇點K在X′軸上的誤差M′xβ表示為：

式中：ρ為角度和弧度之間的轉(zhuǎn)化常數(shù)，取206256″。

井下導(dǎo)線量邊的誤差而導(dǎo)致的貫通相遇點K在X′軸上的誤差M′xL表示為：

煤礦井下導(dǎo)線測量誤差而導(dǎo)致的基點K在X′軸上的誤差M′x可表示為：

在井下進(jìn)行貫通測量時，為了確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，各項測量均需進(jìn)行兩次，然后求其平均值。因此可知，井下貫通相遇點K在X′軸上的誤差：

則在貫通相遇點處的估計誤差約為2Mxk=0.165 m。

同理可計算出，當(dāng)采用增加測陀螺邊的方案情況下，其貫通測量相遇點處的估計誤差約為0.469m，不滿足《煤礦測量規(guī)程》中關(guān)于對獨立巷內(nèi)貫通相遇點的偏差不得超過0.2m的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。綜合分析后選擇增加測角精度的井下貫通測量方案。

3 增加測角精度貫通方案的應(yīng)用效果

增加測角精度貫通方案的應(yīng)用方案，煤峪口礦在1107巷進(jìn)行貫通作業(yè)時，按實施現(xiàn)場貫通測量圖片見圖3。根據(jù)貫通后測量，在相遇點處的實際偏差約為0.186m，與理論計算結(jié)果基本符合，且滿足《煤礦測量規(guī)程》中關(guān)于對獨立巷內(nèi)貫通相遇點的偏差不得超過0.2m的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。1107巷的應(yīng)用表明，采用提高測角精度替代傳統(tǒng)的利用全站儀進(jìn)行測量的方案，具有顯著的優(yōu)勢。

圖3 井下貫通測量

4 結(jié)語

本文根據(jù)現(xiàn)有僅依靠全站儀進(jìn)行井下貫通測量，存在的效率低下、精度差的難題，提出了一種新的大巷貫通測量方案，即增加測角精度貫通方案，結(jié)果表明，利用新的貫通測試方案。實際測量誤差僅0.186m，且在施工過程中測量方案簡單可行，測試效率高、穩(wěn)定性好，能夠有效地保證井下巷道貫通精度，降低測量周期和費用，具有應(yīng)用推廣價值。