地下礦山開拓長距離平巷貫通控制測量探討

申家國

（甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000）

隨著當(dāng)今礦業(yè)開采的不斷發(fā)展，地下礦山開拓長距離平巷貫通測量技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。通過這一技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅可以對千米以下的深部礦山建設(shè)起到有效的指導(dǎo)作用，同時(shí)也可以讓礦井建設(shè)的工期得以有效縮短，進(jìn)而為礦山的開采效率與開采質(zhì)量提升提供出足夠的技術(shù)支撐。

1 測試原理

地下礦山長距離平巷貫通控制測量工作這一技術(shù)的主要原理是借助于聯(lián)合聯(lián)系測量法，讓起始點(diǎn)三維坐標(biāo)的精度以及起始邊方位精度得以全面提升，然后將加測陀螺邊加測在長距離導(dǎo)線之中的適當(dāng)位置，以此來對其方位進(jìn)行修正。在對導(dǎo)線進(jìn)行測量的過程中，主要應(yīng)用到的觀測方法是不等權(quán)觀測法，通過這種觀測方法，可以讓平面坐標(biāo)以及方位誤差的積累得以顯著降低[1]。

2 設(shè)備

（1）工藝流程。在進(jìn)行地下礦山開拓長距離平巷貫通控制測量的過程中，主要的工藝流程包括以下幾個(gè)：第一，做好測量準(zhǔn)備；第二，做好地面的控制測量工作；第三，做好千米深井的聯(lián)合聯(lián)系測量工作；第四，做好不等權(quán)線的測量工作以及距離水準(zhǔn)的測量工作；第五，進(jìn)行陀螺邊的加測；第六，根據(jù)修正好的三維坐標(biāo)以及方位來進(jìn)行貫通測量。

（2）材料和設(shè)備。在進(jìn)行地下礦山開拓長距離平巷貫通控制測量過程中，施工單位一定要對材料設(shè)備進(jìn)行合理選擇，這樣才可以提升測量精度，保障測量質(zhì)量[2]。在具體的測量工作之中，需要的材料和設(shè)備包括全站儀、陀螺經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、長鋼尺、鋼卷尺、鋁合金塔尺、對講機(jī)、測量手搖絞車、長鋼絲、配重砣、大水桶、鉆頭以及手持電鉆。

3 測量操作要點(diǎn)

3.1 測量準(zhǔn)備

①在準(zhǔn)備過程中，所有的儀器設(shè)備都應(yīng)該配備齊全，并嚴(yán)格依據(jù)《中華人民共和國計(jì)量法實(shí)施細(xì)則》之中的規(guī)定對其合格情況進(jìn)行檢驗(yàn)。②對施工圖紙進(jìn)行審核，并對控制測量方案和誤差預(yù)計(jì)進(jìn)行編制，做好安全交底工作。③對所有專業(yè)測繪單位所提供的各種測量和控制成果進(jìn)行收集。④做好測量控制定位的交接工作，并對控制點(diǎn)做好保護(hù)，保障資料的齊全性。⑤通過坐標(biāo)反算法對測量控制點(diǎn)邊長以及方位角進(jìn)行核對。⑥通過符合校測法對進(jìn)行測控點(diǎn)做好校核工作。

3.2 地面控制測量

在待測量豎井地面位置進(jìn)行有利地形位置的選擇，在選好的位置上設(shè)置近井點(diǎn)以及近井邊，然后借助于地面上已有的控制點(diǎn)來控制測量平面、高程。在進(jìn)行平面控制測量過程中，可以通過全站儀進(jìn)行三次的對中測量和三個(gè)角量邊回測，保障測角中以及邊長對中誤差都和規(guī)定相符。

3.3 聯(lián)合聯(lián)系測量

（1）陀螺定向。首先是準(zhǔn)備工作，在定向之前，應(yīng)該選擇貫通井測定儀器常數(shù)地面已知的坐標(biāo)方位角邊，并在貫通鏡下長距離平巷待施工位置的馬頭門聯(lián)絡(luò)巷之中進(jìn)行定向邊以及定向點(diǎn)的布設(shè)。已知邊坐標(biāo)方位角中誤差應(yīng)該控制在±2”，在馬頭門聯(lián)絡(luò)巷之中，定向?qū)Ь€點(diǎn)一定要牢固埋設(shè)，避免淋水和大風(fēng)，且應(yīng)該便于觀測。定向邊長應(yīng)該盡量控制在50米以上。然后是陀螺定向測量：①在貫通井地面上已知邊上分別用三測回方法對陀螺方位角進(jìn)行獨(dú)立測量，然后求出三個(gè)一起的常數(shù)。②在貫通井長距離平巷馬頭門聯(lián)絡(luò)巷之中的定位邊上分別用三測回方法來進(jìn)行陀螺方位角的測量，盡量在兩個(gè)定量邊端點(diǎn)位置各進(jìn)行一個(gè)測回的測量。③在返回到了貫通井地面之后，再通過三測回方法對已知邊上的陀螺方位角進(jìn)行獨(dú)立測量，然后求出三個(gè)儀器常數(shù)。

（2）雙線投點(diǎn)聯(lián)系測量。首先是準(zhǔn)備工作：在每一個(gè)貫通井地面上的井口位置，都應(yīng)該設(shè)置投線絞車的設(shè)置，沒口設(shè)置兩臺，然后在與井口相距2.5米高的位置進(jìn)行投線平臺架設(shè)，然后在合理的位置上安裝兩只投線小滑輪，并將穩(wěn)定夜容器設(shè)置在井底。按照井筒的實(shí)際深度，選擇兩根直徑是1.2米、長度適宜的鋼筋，再借助于滑輪將鋼絲從井口平臺上投放到井底，鋼筋的前端應(yīng)該懸掛一只小重錘。在鋼絲到達(dá)了井底之后，需要用砝碼來代替小重錘，并逐漸將砝碼加重，然后將其沉入到穩(wěn)定夜容器之中，使其保持自由穩(wěn)定的狀態(tài)，但是不可以觸及到容器。然后是雙線投點(diǎn)的聯(lián)系測量：測量站應(yīng)該設(shè)置在近井點(diǎn)地面以及平巷馬頭門的定向點(diǎn)位置，并和已知的陀螺定向點(diǎn)、控制點(diǎn)和兩根長鋼絲之間組成一個(gè)幾何圖形。然后借助于J2經(jīng)緯儀進(jìn)行三次對中，再各進(jìn)行三次水平角的測回，且應(yīng)該量誤差控制在20”以內(nèi)。通過已經(jīng)比長鑒定過的鋼尺進(jìn)行量邊，量邊工作應(yīng)該往返讀數(shù)六次，并讀出具體的數(shù)據(jù)，保障相互之間的差距在±2毫米以內(nèi)，這樣才算完成了一次幾何定向聯(lián)系的測量工作。接下來將兩根定向的長鋼絲進(jìn)行移動(dòng)，再通過以上的方法第二次對幾何定向聯(lián)系進(jìn)行測量。在保障兩次測量相互差與標(biāo)注相符的情況下，雙線投點(diǎn)聯(lián)系的測量才算完成。

（3）導(dǎo)入高程測量。將1000米長鋼絲進(jìn)行比長和改正之后，將其從地面投放到井下，并在地面以及馬頭門聯(lián)絡(luò)巷之中通過水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，水準(zhǔn)測量應(yīng)該按照四等進(jìn)行確定，然后借助于鋼尺將地面近井點(diǎn)高程向井下的聯(lián)絡(luò)定向點(diǎn)進(jìn)行傳遞。在此過程中，需進(jìn)行兩次的高程導(dǎo)入，在兩次相差不足井筒總深度八千分之一的情況下才算合格。

3.4 內(nèi)業(yè)計(jì)算

首先需要進(jìn)行陀螺定向以及幾何定向之間聯(lián)合聯(lián)系測量結(jié)果的計(jì)算，這樣才可以獲得定向邊、定向點(diǎn)的方位及其平面坐標(biāo)，進(jìn)而為起始的平面施工提供給出合理的控制資料。然后需要通過水準(zhǔn)儀和長鋼尺將定向邊以及定向點(diǎn)高程結(jié)果導(dǎo)入，并對其進(jìn)行計(jì)算，將其作為起始施工之中高程控制方面的資料。

3.5 井下導(dǎo)線測量

在導(dǎo)線測量過程中，主要應(yīng)用到的是全站儀2”、1+1.510-4以及TCR1202+R400不等權(quán)觀測，也就是對正常的導(dǎo)線邊分別進(jìn)行兩次的對中以及兩次的測回。如果導(dǎo)線邊非常短，或者是觀測條件非常不好，則需要進(jìn)行三次的對中以及三次的測回，也可以通過三架法或者是四架法進(jìn)行測角，并通過比長之后的鋼尺進(jìn)行邊長測定。測角中的誤差以及邊長對中誤差都應(yīng)該與標(biāo)準(zhǔn)相符。同時(shí)，在進(jìn)行導(dǎo)線測量時(shí)，應(yīng)做好相應(yīng)的防風(fēng)措施。

3.6 長距離平巷施工貫通測量

①掘進(jìn)時(shí)應(yīng)該經(jīng)常進(jìn)行測量，并及時(shí)進(jìn)行填圖處理，進(jìn)而讓貫通施工得到更好的指揮。②在相向施工過程中，如果貫通距離只剩20米，則應(yīng)該將其中一端的施工停止，然后對工作面進(jìn)行三維坐標(biāo)的實(shí)測，并對禁止入內(nèi)的警示標(biāo)識進(jìn)行設(shè)置。另一端可以將復(fù)測導(dǎo)線資料作為依據(jù)對施工測量進(jìn)行計(jì)算，以此來為現(xiàn)場貫通施工提供指導(dǎo)。③在平巷貫通施工結(jié)束之后，應(yīng)該聯(lián)測其兩端導(dǎo)線以及高程控制點(diǎn)，然后對其方差進(jìn)行計(jì)算，這樣就可以形成高等的控制測量資料，為以后類似工程的施工及其管理提供參考。

4 測量質(zhì)量控制

4.1 測量儀器的質(zhì)量控制

①所有的測量儀器精度都應(yīng)該與施工要求嚴(yán)格相符。②在所有測量儀器正式使用之前，都需要經(jīng)過資質(zhì)過硬的檢測單位檢測，在確定各項(xiàng)指標(biāo)合格之后才可以投入使用。③在儀器設(shè)備的運(yùn)輸以及使用過程中，都應(yīng)該做好相應(yīng)的防振措施，并對做好自檢工作。

4.2 地面測量的質(zhì)量控制

①對于資料之中提供的控制點(diǎn)，施工單位一定要做好現(xiàn)場的交接以及聯(lián)測，以此來對點(diǎn)位精準(zhǔn)度以及精度進(jìn)行檢測。②在近井點(diǎn)的建立時(shí)，小三角精度一定要達(dá)到5”。

4.3 井筒雙線投點(diǎn)的質(zhì)量控制

①鋼絲直徑需要控制在1.2毫米以內(nèi)，不可過大。②在將鋼筋投放到了井底并進(jìn)行水平配重之后，需要借助于信號圈法或者是比距法對其進(jìn)行垂直度測量，以此來保障鋼筋處于自由懸掛狀態(tài)。③穩(wěn)定液一定要選擇廢機(jī)油，在必要的情況下，也可以將鋸木屑加入到廢機(jī)油之中，以此來實(shí)現(xiàn)重砣穩(wěn)定性的提升，將鋼筋擺動(dòng)幅度控制在3毫米以內(nèi)。④測量過程中一定要將井下的通風(fēng)機(jī)關(guān)閉，并將風(fēng)門設(shè)置在主要的地點(diǎn)。⑤在通過全站儀進(jìn)行井下鋼筋觀測時(shí)，首先應(yīng)該對其振幅最小值以及最大值多進(jìn)行幾次觀測，然后用平均值作為固定目標(biāo)，再根據(jù)固定目標(biāo)進(jìn)行方向值的確定。⑥投點(diǎn)觀測一定要獨(dú)立進(jìn)行兩次，兩次的投點(diǎn)坐標(biāo)互差應(yīng)該控制在2毫米以內(nèi)，然后將兩次的平均值用作最終的測試結(jié)果。

4.4 陀螺經(jīng)緯儀的觀測質(zhì)量控制

①在應(yīng)用陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行測量的過程中，應(yīng)該將誤差控制在15”以內(nèi)。②在陀螺經(jīng)緯儀的使用過程中，一定要進(jìn)行3、2、3觀測程序的應(yīng)用，也就是首先對地面上已知的邊進(jìn)行三次測回，以此來實(shí)現(xiàn)測定儀常數(shù)的確定，然后在井下的定向邊進(jìn)行兩次測回，這兩次測回應(yīng)盡量選擇在兩個(gè)端點(diǎn)上進(jìn)行測量，每個(gè)端點(diǎn)測量一次。③在井下，定向邊端點(diǎn)一定要設(shè)置成永久性的導(dǎo)線點(diǎn)，并保障埋設(shè)的牢固性和可靠性。

4.5 井下導(dǎo)線的測量質(zhì)量控制

①在測角過程中，需要通過不等權(quán)觀測法進(jìn)行測量，也就是在應(yīng)用經(jīng)緯儀進(jìn)行長邊點(diǎn)觀測的過程中，需要進(jìn)行一次對中以及兩次測回，在進(jìn)行短邊或者是長短邊連接點(diǎn)觀測的過程中，需要進(jìn)行兩次對中，并各自進(jìn)行一次測回。同時(shí)應(yīng)該控制好對中精度，使其處在0.5毫米以下，或者是直接應(yīng)用三架法、四架法來進(jìn)行測角工作，以此來將誤差降到最低。在進(jìn)行對中測量的過程中，一定要做好相應(yīng)的防風(fēng)措施，并對基本導(dǎo)線做好測中誤差的控制，使其誤差處在±7”以內(nèi)。②應(yīng)該通過雙向測量法進(jìn)行測邊，對于任何一個(gè)站點(diǎn)，都應(yīng)該進(jìn)行兩次的導(dǎo)線測量，這樣才可以使其得到往返觀測，且需要將互差控制在2毫米以內(nèi)，最后將往返觀測獲得的平均值作為最終的邊長值。③因?yàn)榈孛嬉约熬碌纳疃葧?huì)達(dá)到近千米，所以在進(jìn)行導(dǎo)線計(jì)算的過程中，需要按照投影面對其邊長進(jìn)行規(guī)劃。

4.6 長距離平巷的高程測量質(zhì)量控制

在高程測量過程中，需要將聯(lián)系測量導(dǎo)入，以此作為起始的高程測算資料，然后通過各個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置，并通過水準(zhǔn)儀進(jìn)行往返觀測，這樣就可以形成一個(gè)復(fù)測的支導(dǎo)線，這個(gè)支導(dǎo)線的閉合差需要按照I級的要求來進(jìn)行控制。在觀測站的設(shè)置過程中，也需要盡量讓前后的觀測距離保持一致。

5 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)今的地下礦山開拓長距離平巷貫通控制測量工作之中，施工單位一定要對需要應(yīng)用到的儀器設(shè)備進(jìn)行合理選擇，在經(jīng)檢驗(yàn)合格的情況下才可以投入使用。在控制檢測過程中，也應(yīng)該對各種的檢測工藝加以重視，并做好質(zhì)量的控制。