礦井特大型貫通測量工作探析

趙毅彪

（晉能控股煤業(yè)集團馬脊梁礦，山西 大同 037003）

隨著煤礦開采的不斷發(fā)展，礦井建設(shè)的水準(zhǔn)與規(guī)模逐漸提高，井巷工程的復(fù)雜性也隨之提高。若想滿足相關(guān)生產(chǎn)需要，則需降低工人的勞動程度，完成特大型貫通工作，同時保證特大型貫通具有特殊貫通點、較短工期、較高測量精度等優(yōu)點。因此，本文結(jié)合晉能控股煤業(yè)集團近幾年來的部分大型貫通案例，把進行特大型貫通測量時的測量施工、設(shè)計方案，以及系統(tǒng)建立的方法與經(jīng)驗提出來，從而保障貫通測量工作能夠安全、快速、順利進行。

1 前期準(zhǔn)備探討

1.1 地面控制系統(tǒng)的再次創(chuàng)建

近幾年中，特大型貫通工作面臨著貫通難度較大、測量精度要求高、時間緊、任務(wù)重等難題。因為導(dǎo)線的距離比較長，所以對地面控制系統(tǒng)而言，精度確定有著很大的重要性。系統(tǒng)工作時，可將其用作開始數(shù)據(jù)的C 級GPS 點，由于GPS 點屬于山西省創(chuàng)建的CURS 基站，且C 級GPS 點的數(shù)量是3 個，若想測量與控制有關(guān)的近井點，則可以選取GPS 靜態(tài)定位模式，從而使創(chuàng)建的地面控制系統(tǒng)的精度更高。

1.2 人員與儀器設(shè)備投入

對貫通工程來說，最主要的因素就是設(shè)備與人員。在日常中，培養(yǎng)測量人才的重要性非常大，保質(zhì)保量人員是特大型貫通所必須具備的要素。因為礦井中有部分儀器設(shè)備無法滿足工程所需求的精度，一定要把工程精度得到滿足的儀器配備好，若有需要可以先租賃所需的儀器。當(dāng)未實施貫通測量時，要把儀器設(shè)備給專業(yè)性強的鑒定機構(gòu)進行鑒定，并由測量技術(shù)員進行檢測，若有問題出現(xiàn)應(yīng)馬上進行解決，以免由于儀器設(shè)備問題而導(dǎo)致貫通的精度受到影響。

2 特大型貫通測量方案設(shè)計

2.1 貫通點的選擇

按照生產(chǎn)設(shè)計制定施工計劃，在生產(chǎn)要求得到滿足的前提下，貫通點最佳選取位置為巷道與巷道交錯處，不可由人為規(guī)定貫通位置。

2.2 貫通測量設(shè)計的編制

礦井在豎直方向與水平方向上所允許偏差受井巷作用、運輸方法與類型及施工計劃的影響。按1∶2 000 的比例繪制巷道貫通工程平面圖，而后對有等高線的繪底板進行分析，預(yù)設(shè)導(dǎo)線邊長與控制點，明確導(dǎo)線全長。選用能夠測量高程與坐標(biāo)的儀器與措施，估計在豎直與水平方向上的貫通點所存在的誤差。若滿足了貫通允許偏差，就可確定導(dǎo)線所處級別。此外，一般需把陀螺定向加在合適位置，用于加強邊。

2.3 所設(shè)計貫通測量的批復(fù)和論證

針對設(shè)計的特大型貫通方案，將公司內(nèi)部的專家組織起來召開關(guān)于技術(shù)的論證會，出具批復(fù)建議。在測量貫通導(dǎo)線時，施測所使用的是防爆型全站儀，明確水平角觀測限差數(shù)據(jù)，且在高程測量的水準(zhǔn)較差要在50 mm 以下。高程點之間的距離單位為km，光電測距三角高程的邊長、垂直角每項的互差中關(guān)于限差的規(guī)定應(yīng)滿足有關(guān)要求。

3 特大型貫通的測量施工

3.1 選擇地面控制點，并創(chuàng)建井下聯(lián)系控制系統(tǒng)

為高效、準(zhǔn)確地將地面控制輸送至井下控制，可以通過選擇最好的聯(lián)系測量路徑來實現(xiàn)，并且最好路徑的選擇還是保證井下開始控制點準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。結(jié)合晉能控股煤業(yè)集團下屬煤礦貫通測量的案例，選擇的巷道可以聯(lián)系測量5〞級導(dǎo)線，而且要求所選巷道具備風(fēng)速不大、沒有邊坡、有較好的通視條件等。若巷道容易受風(fēng)速的干擾，其測量方法可以采取三架法或地面投點，永久導(dǎo)線點應(yīng)該選擇在巷道頂板風(fēng)速不大的位置，同時也可將其作為最根本的控制點。

3.2 測量井下導(dǎo)線

在穩(wěn)定性較好的巷道頂板的巖石處等設(shè)置導(dǎo)線點，并設(shè)置永久點，其相鄰永久點的距離是300～500 m。對導(dǎo)線單獨施測3 次，選用合適的擋風(fēng)方法以減少對中誤差。將單獨施測的邊長在最大程度上均勻延長，減少測站數(shù)量，從而降低測角誤差。觀測與進行高程測量所選用的方法分別為光電測距三角高程及四等水準(zhǔn)。在進行施工時，需根據(jù)相關(guān)要求及時進行復(fù)測與測量，并且要3 人同時計算獲得的測量數(shù)據(jù)。在計算角度時一定要使測量平差嚴(yán)謹(jǐn)，并對投影、氣壓、傾斜、儀器常數(shù)、溫度加入了邊長改正。當(dāng)處于最佳觀測地方時，最大程度地提高導(dǎo)線精度，以促進導(dǎo)線的精度存在一定的冗余。

3.3 陀螺定向

在該公司近幾年的特大貫通的測量案例中，選取陀螺儀跟蹤逆轉(zhuǎn)點，來對導(dǎo)線的坐標(biāo)方向進行檢核。當(dāng)在施工測量時，把陀螺定向邊分別加測到巷道的兩邊，同時確定陀螺定向邊的間距是1 500 m。此外，所選設(shè)備、人員都是相同的，這樣就能最大程度地降低對冗余的影響，使兩邊都能實現(xiàn)相應(yīng)數(shù)量的單獨定向，且可參加平差導(dǎo)線測量。

3.4 標(biāo)定中腰線

設(shè)置中腰線點組，每組設(shè)置不少于3 個點，在巷道內(nèi)，中腰線點間距離應(yīng)大于5 m，第一個中腰線點距離掌子頭30～40 m。標(biāo)定中線選用的設(shè)備是全站儀，其中線是第一次開口的巷道，當(dāng)掘進到4～8 m時，一定要進行重新標(biāo)定或檢查；隨著巷道掘進，每隔30～100 m 需對其中腰線進行一次延測。

4 特大型貫通案例的總結(jié)與分析

4.1 18503 工作面貫通

在18503 工作面中，膠帶巷與膠輪車運輸巷長都是7 100 m，切眼是280 m，切眼和膠帶巷相交的點就是貫通點，由于導(dǎo)線的總長在14 km 以上，所以其貫通屬超大型的。在進行測量時，受多因素影響，要把聯(lián)絡(luò)巷開到2 條巷道中間，而且所開的聯(lián)絡(luò)巷的數(shù)量是3 條。通過方案優(yōu)化，將相鄰2 條聯(lián)絡(luò)巷的距離定為1 800 m，在每貫通1 條聯(lián)絡(luò)巷時，實施導(dǎo)線的平差與聯(lián)測，而后對導(dǎo)線施測，再對貫通進行分解，分解數(shù)量是4 個，每個大型貫通的長度都是不大于4 km。同時，貫通誤差在豎直方向與水平方向的差值分別是187 mm 與296 mm。

4.2 運煤通道的貫通

在運煤通道中，巷道的總長、導(dǎo)線的總長分別是7 158 m、8 475 m。因為該貫通是兩井非沿導(dǎo)向?qū)犹卮笮拖嘞蜇炌?，? 個地方是導(dǎo)線最開始的控制點，因此在實施時，要在開始的地方再次把地面控制系統(tǒng)建立起來，而且還要把GPS 控制點進行布設(shè)，GPS控制點所屬等級為D 級，在測量地面的GPS 控制之前與之后一共補測與施測7 次，單獨對5〞級導(dǎo)線的基本控制施測5 次。施工導(dǎo)線點都是所選用導(dǎo)線點，有助于檢查施工導(dǎo)線。把陀螺定向邊加測到巷道的2 條邊，并參加導(dǎo)線的平差。在井下進行高程測量，且傾角在8°以下時，使用的測量方法是水準(zhǔn)測量；當(dāng)傾角在8°以上時，使用的測量方法是光電測距三角高程測量。依據(jù)四等水準(zhǔn)實行來回測量，而且單獨施測2 次。貫通誤差在豎直方向與水平方向的差值分別是127 mm 與256 mm。

4.3 特大型貫通的安全技術(shù)方法分析

為確保貫通的順利實施，一定要制定安全技術(shù)方法，方能使貫通的精度有效提高。

1）一定要最大程度地提高井下導(dǎo)線的精度、井上下的聯(lián)系測量以及地面控制，否則就無法實現(xiàn)特大型工程準(zhǔn)確貫通。

2）當(dāng)測設(shè)時，在不理想的觀測條件（如比較大的風(fēng)速或遇短邊）下，需要選取三聯(lián)架法、底板點來降低由于不理想觀測條件中所造成的對中誤差，以保證測量導(dǎo)線的精度。

3）為提高精度，避免粗差出現(xiàn)，最佳的處理方法就是把陀螺邊定向邊加測到貫通巷的兩邊。

4）把工程進程填繪到貫通工程平面圖中，并對錯誤與測量精度進行檢查。

5）在未施測時，就要測量與檢驗已知點，并確定點位的位置有沒有發(fā)生位移，確定測點正確與否，證實滿足限差的有關(guān)規(guī)定后才可以采用。

6）當(dāng)測設(shè)時的條件不理想時，需要選取三架法、底板點，增加對中測回次數(shù)，從而保障測量導(dǎo)線的精度。

7）及時對停掘、中腰線、開口等通知單進行送發(fā)。貫通警報在貫通還剩最后60 m 時就會送發(fā)，當(dāng)貫通還剩最后30 m 時，施工隊組進行探眼，而且探眼是順著中腰線的方向來進行的。等打通探眼以后，對貫通處存在的偏差進行核實，此時就要使用與其相對應(yīng)的技術(shù)方法開始貫通施工。

8）在掘進巷道過程中，需要依據(jù)《煤礦測量規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，在出現(xiàn)巷道聯(lián)通或施工長度大于2 000 m 時實施導(dǎo)線聯(lián)測，以優(yōu)化平差。

5 結(jié)語

對礦井特大型貫通工作進行了深入探析和測量方法研究，將總結(jié)的貫通測量方法應(yīng)用于實際工作中，大大提高了測量精度及工作效率，很好地保障了特大型貫通測量工作的安全快速進行。