關(guān)于煤礦切巷貫通測(cè)量技術(shù)的精度研究

王維俊 江西新洛煤電有限責(zé)任公司

受采區(qū)地質(zhì)影響，開展過斷層回采工作時(shí)，液壓支架所能發(fā)揮作用有限，通過開掘切巷的方式，保證工作面相貫通，自然很有必要。在前期準(zhǔn)備階段，工作人員應(yīng)對(duì)貫通坐標(biāo)加以明確，這樣做可使貫通精度得到保證，而確定坐標(biāo)的關(guān)鍵是貫通測(cè)量。事實(shí)證明，對(duì)礦山測(cè)量而言，在井下和地面對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行布置，可確保貫通測(cè)量取得理想精度，本文所討論內(nèi)容的意義有目共睹。

一、項(xiàng)目介紹

某礦某工作面的特點(diǎn)為低位放頂煤，不僅儲(chǔ)存煤炭量較大，且煤層相對(duì)穩(wěn)定，無明顯夾矸存在。該區(qū)域煤層厚度平均值約為6m，傾角度數(shù)平均值是1°。工作面的面長能夠達(dá)到近1500m。對(duì)巷道進(jìn)行掘進(jìn)處理時(shí)，由于煤層的底板厚度存在較為明顯的變化，因此，巷道坡度出現(xiàn)變化的情況難以避免。

二、煤礦貫通測(cè)量精度研究

在測(cè)量過程中，工作人員將陀螺定向邊設(shè)定為堅(jiān)強(qiáng)邊，以期能夠借助陀螺定向測(cè)量優(yōu)勢(shì)，使導(dǎo)線整體平差的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。井下開展導(dǎo)向測(cè)量所依托核心設(shè)備為全站儀，高程測(cè)量則創(chuàng)造性的融入了紅外測(cè)量技術(shù)，通過將其與全站儀測(cè)量相結(jié)合的方式，為測(cè)量精度提供保證[1]。

（一）工程測(cè)量路線

貫通測(cè)量需要準(zhǔn)確記錄氣象讀數(shù)，及時(shí)將修正所得氣象參數(shù)向全站儀進(jìn)行輸入。而基于同一邊長展開往返觀測(cè)的前提為：坐標(biāo)方位角對(duì)應(yīng)閉合差不得超過1/8000。隨后，由專業(yè)人員沿巷道完成基本控制導(dǎo)向的布置工作，在布置過程中，還要對(duì)礦區(qū)上山巷道/下山巷道/中間巷道/運(yùn)輸巷道加以考慮。若布置工作需要在井下開展，則要將相鄰段的間隔控 制 在1.5km 至2km之間，旨在使定向精度相關(guān)要求得到應(yīng)有滿足。

現(xiàn)將貫通測(cè)量流程圖繪制如圖1 所示，供相關(guān)人員參考。

圖1 貫通測(cè)量流程圖

（二）確定測(cè)量技術(shù)

陀螺定向測(cè)量所使用陀螺經(jīng)緯儀由瑞士制造，通過二次測(cè)回井下及地面的方式，對(duì)陀螺儀常數(shù)加以確定。隨后，在定向邊、巷道靠近窩頭側(cè)、切巷靠近窩頭側(cè)，分別對(duì)陀螺進(jìn)行布置，并保證陀螺邊有編號(hào)對(duì)應(yīng)。由現(xiàn)行規(guī)定可知，一次測(cè)回測(cè)量對(duì)應(yīng)陀螺方位角，其誤差不得超過±15″，本項(xiàng)目實(shí)際測(cè)量所出現(xiàn)誤差約為±4.5″，符合行業(yè)要求。另外，方位角平均值允許出現(xiàn)中誤差的范圍是±10″，項(xiàng)目測(cè)量所出現(xiàn)中誤差約為±1.5″。由此可見，對(duì)陀螺定向技術(shù)加以應(yīng)用，可使測(cè)量結(jié)果取得理想精度。

關(guān)于切巷測(cè)量，工作人員根據(jù)實(shí)地勘測(cè)結(jié)果，最終決定對(duì)紅外高程技術(shù)與井下導(dǎo)線技術(shù)加以應(yīng)用，測(cè)量所用核心設(shè)備為全站儀，測(cè)量導(dǎo)線級(jí)數(shù)規(guī)格為7″。先將導(dǎo)線貫通切巷的一側(cè)，將起算點(diǎn)設(shè)為D1，沿陀螺邊先后兩次開展導(dǎo)線測(cè)量工作，根據(jù)測(cè)量所得坐標(biāo)差，計(jì)算導(dǎo)線坐標(biāo)對(duì)應(yīng)閉合差[2]。除此之外，基于紅外高程技術(shù)所進(jìn)行測(cè)量工作，其起算點(diǎn)應(yīng)與井下測(cè)量重合，根據(jù)兩次測(cè)量結(jié)果對(duì)閉合差加以確定。方法1 所得ΔX 的數(shù)值是3mm；ΔY 的數(shù)值是13mm；閉合差的具體數(shù)值由二者相加所得，其精度與導(dǎo)線測(cè)量所提出要求相符。方法2 所得閉合差的數(shù)值是9mm，同樣滿足導(dǎo)線測(cè)量對(duì)精度所提出要求。

（三）誤差出現(xiàn)原因

結(jié)合測(cè)量情況和專業(yè)人員掌握原始資料，提前預(yù)計(jì)相遇點(diǎn)可能出現(xiàn)誤差，利用預(yù)計(jì)終點(diǎn)誤差可用公式，明確陀螺定向誤差對(duì)應(yīng)相遇點(diǎn)沿X 軸所存在誤差，計(jì)算公式與結(jié)果如下：

其中，MXα代表陀螺定向誤差，ρ 是常數(shù)，本項(xiàng)目將其定為206265，這也是貫通測(cè)量較為常見的取值，RY0代表導(dǎo)線起點(diǎn)和相遇點(diǎn)連接所得線段，投射在Y 軸的影長。

基于測(cè)量導(dǎo)線存在量邊誤差對(duì)應(yīng)相遇點(diǎn)可知，其沿X 軸所出現(xiàn)誤差應(yīng)為：

其中，m1代表量邊中誤差，1 代表各邊導(dǎo)線對(duì)應(yīng)邊長，α 代表X 軸和導(dǎo)線邊夾角的具體角度。

計(jì)算可知，相遇點(diǎn)沿X 軸所出現(xiàn)中誤差的預(yù)計(jì)值為：

由專業(yè)人員先后兩次進(jìn)行觀測(cè)后，結(jié)合獨(dú)立觀測(cè)所得參數(shù)，對(duì)中誤差的平均值計(jì)算如下：

由此可見，相遇點(diǎn)沿X 軸所出現(xiàn)誤差應(yīng)當(dāng)是：

（四）測(cè)量精度分析

其中，fh代表閉合差，R 代表閉合導(dǎo)線實(shí)際長度，N 代表閉合圈的具體數(shù)量?；谠摴ぷ髅嫠_展貫通測(cè)量工作，起算點(diǎn)設(shè)為D1，相遇點(diǎn)為K。要想使井下測(cè)量具有理想精度，關(guān)鍵是以貫通測(cè)量相關(guān)方案為依據(jù)，利用全站儀、陀螺經(jīng)緯儀等設(shè)備，完成分析貫通精度的工作?，F(xiàn)行規(guī)程對(duì)高程誤差的要求是不超過0.2m，且水平誤差應(yīng)被控制在0.3m 內(nèi)。計(jì)算結(jié)果表明，本項(xiàng)目貫通高程誤差預(yù)計(jì)為0.12m，且水平誤差不超過0.25m，待貫通工作告一段落，由專業(yè)人員對(duì)實(shí)際誤差進(jìn)行測(cè)量，所得結(jié)論為：高程誤差0.08m，在水平方向的誤差為0.19m。利用相關(guān)數(shù)據(jù)展開閉合差計(jì)算工作，可對(duì)fx、fy、fz的數(shù)值加以明確。

綜上，本項(xiàng)目貫通測(cè)量誤差符合行業(yè)要求，且坐標(biāo)方位角對(duì)應(yīng)閉合精度未超過1/8000，具有理想的貫通精度與效果，可為掘進(jìn)工作的開展提供支持。在彌補(bǔ)工作面所存在銜接不良缺陷的基礎(chǔ)上，使工作面回采的可靠性及安全性得到應(yīng)有保證。

三、結(jié)論

通過上文的分析可知，要想使切巷貫通精度達(dá)到預(yù)期，在貫通切巷和巷道前，工作人員應(yīng)明確可為貫通施工提供參考的貫通坐標(biāo)。由于現(xiàn)場測(cè)量無法對(duì)貫通點(diǎn)位置加以明確，基于原始數(shù)據(jù)掘進(jìn)巷道就顯得很有必要。目前，多數(shù)礦井均選擇對(duì)全站儀、陀螺經(jīng)緯儀加以應(yīng)用，隨著切巷和巷道實(shí)現(xiàn)貫通，工作效率得到了顯著提升，這對(duì)行業(yè)發(fā)展有重大意義。