陡傾角天井貫通工程精確測量技術(shù)的應(yīng)用

薛廣楠

（山東黃金集團蓬萊礦業(yè)有限公司， 山東 煙臺 265621）

引言

在金屬礦山井下開采過程中，天井施工是一項重要的工作，而天井貫通測量至關(guān)重要。山東黃金集團蓬萊礦業(yè)有限公司施工的天井規(guī)格多為1.8 m×1.5 m矩形斷面，天井垂直深度50 m 左右，斜長60 m 左右，傾角50°～80°。由于天井貫通測量作業(yè)難度大、空間狹小等不利因素的影響，蓬萊礦業(yè)研究運用了手持激光測距儀與坡度規(guī)、羅盤儀相結(jié)合的方式進行天井貫通測量，結(jié)果表明，該技術(shù)的實用性較好，值得推廣應(yīng)用。

1 工程概況

強家溝分礦工程區(qū)域內(nèi)圍巖多為閃長玢巖和花崗閃長巖，比較穩(wěn)固，在施工過程中，應(yīng)做好不穩(wěn)固帶的支護。涌水量較小，水文地質(zhì)條件簡單。注意上下盤的構(gòu)造以及節(jié)理，如遇破碎，需根據(jù)情況制定合理的支護措施。硬度系數(shù)f=8～12，巖石體重2.70 t/m3，松散系數(shù)為1.6，自然安息角40°左右，工程技術(shù)條件簡單。

為了緩解強家溝分礦14 線盲豎井延深期間提升壓力，并為將來礦石集中轉(zhuǎn)運至齊家溝分礦創(chuàng)造條件。強家溝分礦設(shè)計了16 線采區(qū)溜礦天井，設(shè)計溜礦天井規(guī)格1.8 m×1.5 m，傾角50°～80°。

2 陡傾角天井測量存在的困難

天井貫通測量工作由于在狹小空間內(nèi)作業(yè)，存在安全條件差、全站儀測量難度大等特點，通常采取羅盤+皮尺方式進行測量，指導(dǎo)天井貫通的施工。傳統(tǒng)測量方式存在較為明顯的缺點：

1）測量精度低、測量影響因素多，如天井設(shè)置的爬梯會對羅盤的精度產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致誤差較大。

2）密閉狹小空間作業(yè)，安全風(fēng)險較大，并且皮尺測量會受到垂曲影響導(dǎo)致測量誤差較大。

3）天井測量與平巷掘進測量方式不同，無法安設(shè)中腰線，導(dǎo)致天井施工的方向難于控制，對于精確度要求高的天井工程如強家溝16 線采區(qū)溜井，較難進行測量。

4）強家溝16 線采區(qū)溜井總長60 m 左右，而且中間存在拐彎變坡位置，無法使用全站儀進行準確測量。

3 陡傾角天井測量方案

3.1 中腰線測量

1）中線測量。對于天井中線的布設(shè)，使用掛羅盤初步標定天井施測方位，待天井掘進5 m 以上時，將天井口下部毛石清理干凈，通過全站儀在天井開口處頂板布設(shè)一對中線點。標定中線點后，天井鉆工隨著天井的不斷掘進，可自行通過手持激光筆將天井中線點隨之上引（起始天井中線點位于天井口頂板，后續(xù)鉆工自己布設(shè)的中線點位于天井底板，即爬梯之間的錨桿），測量人員定期進行復(fù)核，可保證天井在一個方向施工，如圖1 所示。

2）腰線測量。腰線的布設(shè)步驟同中線，不同之處則采用激光坡度規(guī)標定，激光坡度規(guī)與傳統(tǒng)坡度規(guī)相比，增加了激光指向，其他均一致；使用時需在天井下部布設(shè)一組腰線點（腰線點坡度要與設(shè)計坡度一致），腰線點間用線繩相連，將激光坡度規(guī)懸掛于兩個腰線點之間，如下頁圖2 所示，作業(yè)前打開激光，激光指向距離可達100 m，一條天井只布設(shè)一組腰線點即可解決問題。

3.2 天井施測

傳統(tǒng)測量天井采用皮尺量距、坡度規(guī)測角。由于皮尺的自身特點，在實際測量應(yīng)用過程中，會出現(xiàn)垂曲誤差，主要原因是皮尺較軟，長距離測量受重力影響較大，形成一個弧型導(dǎo)致垂曲誤差。測繩或皮尺測量產(chǎn)生的垂曲影響，如圖3 所示。

本項目則采用測繩代替皮尺的方式進行測量，測繩內(nèi)芯為鋼絲，外皮為尼龍加麻，標注的計量單位為“m”，這樣測量傾角時大大減弱了垂曲誤差。因為測繩不標注“dm”，可以輔助測距儀進行距離記錄。

一般天井爬梯都掛在距上部掌子面3 m 處，掌子面下3 m 處沒有爬梯，不易攀爬，測量不方便且安全性較差。通常只能預(yù)估坡度與距離，而采用測距儀的量角測距功能，不必爬到天井頂部就可以測量距離與坡度，保證了測量數(shù)據(jù)的準確性。

為了降低鐵磁干擾，本項目采用DQL100-G2 防磁掛羅盤來減少誤差，并通過增加測量次數(shù)（≥3 次）的方式來抵消誤差。常規(guī)方法測量磁方位干擾誤差，如圖4 所示。

4 應(yīng)用效果

針對陡傾角天井貫通工程，采用了激光筆與激光坡度規(guī)相結(jié)合的方式布設(shè)天井中腰線，通過手持激光測距儀+測繩配合坡度規(guī)，降低了垂曲等影響，并用增加施測次數(shù)來降低磁力影響。這種施測方法不但能提高羅盤導(dǎo)線的精度，同時也能提高測量人員測量天井過程中的安全。手持激光測距儀配合半圓測傾角的方法與傳統(tǒng)方法的測量傾角對比數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 測量傾角對比數(shù)據(jù)表

5 結(jié)語

通過對天井貫通實測數(shù)據(jù)進行對比分析，蓬萊礦業(yè)應(yīng)用的手持激光測距儀與坡度規(guī)、羅盤儀相結(jié)合的方式，能夠有效優(yōu)化導(dǎo)線精度、消除井筒金屬雜物的干擾，具有實用性強、操作簡單、安全系數(shù)高的特點，適用于天井貫通測量工作。