井下采區(qū)巷道貫通測量技術(shù)及成果分析

郭曉敏

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司燕子山礦，山西 大同 037037）

巷道貫通是指按照設(shè)計方案進(jìn)行巷道掘進(jìn)時，在特定的區(qū)域與另一條巷道貫通，要確保巷道掘進(jìn)的終點是在預(yù)先設(shè)定的區(qū)域內(nèi)，且巷道連通的路線和方法沒有誤差[1-3]。為保證燕子山礦生產(chǎn)能力的穩(wěn)定性和連續(xù)性，解決礦區(qū)通風(fēng)問題，設(shè)置進(jìn)回風(fēng)立井以及安全出口，二號風(fēng)井建設(shè)項目主要是兩井間貫通，包括二號進(jìn)風(fēng)立井與回風(fēng)立井的貫通和副立井與二號風(fēng)井的貫通。由于巷道貫通測量過程的復(fù)雜性，對測量數(shù)據(jù)的精度要求較高，且副立井與二號風(fēng)井的貫通距離長，對技術(shù)的要求也比較高。為確保順利貫通，對燕子山礦巷道貫通測量方案進(jìn)行設(shè)計，確保巷道貫通的精度要求。

1 地質(zhì)概況

同煤集團(tuán)燕子山礦礦井規(guī)模為5.0 Mt/a，地質(zhì)儲量為819.75 Mt，可采儲量為395.44 Mt，井田東西走向長度為8.1 km，南北走向?qū)挾葹?.5 km。其中，二號風(fēng)井和副立井的水平距離為3 823.23 m，井下導(dǎo)線長度為5 511.79 mm，貫通豎井長度為395.81 m。因此設(shè)計貫通測量技術(shù)方案，實施立井聯(lián)系測量與掘進(jìn)巷道導(dǎo)線測量，確保巷道順利貫通。

2 貫通測量不利因素

根據(jù)《煤礦測量工程》以及礦區(qū)地質(zhì)概況，巷道貫通橫向誤差小于±0.3 m，高程誤差小于±0.2 m[4]。結(jié)合各類影響因素，具體分析二號風(fēng)井和副立井貫通測量的不利因素。

2.1 貫通測量線路超長

燕子山礦二號風(fēng)井到廣場的直線距離為5 km，井下的巷道長度大于8 km，導(dǎo)致井下導(dǎo)線超長。因此，要提高井下導(dǎo)線的測量精度。

2.2 超深井筒的豎井聯(lián)系測量

受大氣流的影響，常常會使鋼絲垂線產(chǎn)生偏斜，隨著井筒深度的增加，氣流對其影響也隨之增大[5]。燕子山礦副立井的深563.3 m，井筒直徑為8.5 m，二號風(fēng)井的深度為763 m，井筒直徑為7.5 m，屬于超深井筒。因此，要減少投點時鋼絲的擺幅，從而提高投點精度。

2.3 井下導(dǎo)線測量不利條件

燕子山礦為高瓦斯突出礦井，井下所需供風(fēng)量較大，在測量時會造成儀器對中誤差和觀測誤差，影響測量精度[6-7]。在進(jìn)行井下導(dǎo)線測量的同時，要盡量減少巷道內(nèi)風(fēng)流對測量的影響。

3 貫通測量技術(shù)

3.1 地面控制測量

燕子山礦礦井平面位置如圖1。平面控制網(wǎng)中有4 個保存完好的GNSS 網(wǎng)點，即J001、J002、PGE1、PGE2，5 個 高 程 點， 即PS01、PS02、PS03、J001、J002。在二號風(fēng)井廣場內(nèi)布設(shè)4 個控制點，與地面原始控制點一起形成一個貫通測量控制網(wǎng)。按照D 級控制網(wǎng)技術(shù)要求進(jìn)行平面測量，按照四等水準(zhǔn)測量技術(shù)要求進(jìn)行高程測量[8-9]，二號風(fēng)井與廣場的水準(zhǔn)路線長度約12 km。

圖1 燕子山礦礦井平面位置示意圖

3.2 立井聯(lián)測

平面聯(lián)測使用鋼絲投點，起點方位角測量使用陀螺定向測量法，高程測量使用長鋼尺進(jìn)行。由于立井井深大于500 m，在進(jìn)行鋼絲投點時，采用單重擺動投點，減少鋼絲的擺動幅度，例如，加大垂球的重量、增加浸泡垂球的液體密度，以此提高投點精度。

3.3 井下導(dǎo)線測量

進(jìn)行井下導(dǎo)線測量時，共布設(shè)55 個導(dǎo)線點，導(dǎo)線平均邊長為150 m，采用防爆型全站儀測量邊長較短的導(dǎo)線邊，按照7″級基本控制導(dǎo)線要求，進(jìn)行2 次獨立測量。在測量時，為了減少氣流對測量結(jié)果的影響，采用擋風(fēng)板阻擋氣流。為減小設(shè)備的中誤差，采用三架法減少對中次數(shù)。在光電測距時，根據(jù)實際測量出的氣壓和溫度來計算距離。

3.4 陀螺定向測量

在二號風(fēng)井和副立井的井底進(jìn)行陀螺定向測量，各測定1 條陀螺邊提供導(dǎo)線起始方位角，在井下導(dǎo)線測量線路中每隔1.5～2.0 km 加測一條陀螺邊，共加測7 條陀螺定位邊進(jìn)行測量。

4 貫通測量成果

4.1 地面測量成果

根據(jù)地面貫通測量結(jié)果，得到地面控制網(wǎng)成果表見表1。

表1 貫通地面控制成果表

4.2 導(dǎo)線測量成果

（1）成果精度。井下導(dǎo)線測量誤差是造成貫通測量的主要誤差，如果以貫通的最大橫向誤差的2 倍作為導(dǎo)線全長閉合差，則導(dǎo)線全長閉合差f及相對閉合差分別為：

式中：n是導(dǎo)線測站數(shù)，取40；N是導(dǎo)線測量次數(shù)，取2；Δα是導(dǎo)線最末邊兩次測量的方位角差，取32″。

根據(jù)計算結(jié)果可以看出，井下導(dǎo)線的測角中誤差符合7″級導(dǎo)線精度要求。

（2）測量成果。根據(jù)導(dǎo)線測量結(jié)果，得到貫通導(dǎo)線測量成果見表2。

表2 導(dǎo)線測量成果表

4.3 陀螺定向成果

使用SOKKIA GP1/96914+SET2 130R3 D22818陀螺全站儀進(jìn)行測量，根據(jù)陀螺方位測量結(jié)果，得到貫通測量陀螺定向成果見表3。

表3 貫通測量陀螺定向成果表

根據(jù)測量誤差引起貫通相遇點的誤差預(yù)計公式，計算出在水平方向上的貫通誤差為0.466 m，在高程上的貫通誤差為0.126 m，滿足規(guī)定的在水平方向貫通誤差小于0.5 m，在高程上誤差小于0.2 m 的精度要求，因增加了陀螺邊測量，提高了貫通精度。

5 結(jié)論

（1）貫通測量路線長和井筒超深是影響二號風(fēng)井和副立井貫通測量的不利因素，采取措施減少鋼絲的擺動幅度，提高投點精度，從而減小測量誤差。

（2）采用地面控制測量、井下導(dǎo)線測量以及定向陀螺邊測量技術(shù)進(jìn)行貫通測量作業(yè)設(shè)計，得到貫通測量成果表，為礦井的貫通提供數(shù)據(jù)。