冬瓜山副井延深工程測(cè)量精度的探討

任富強(qiáng)

(銅陵有色金屬集團(tuán)控股公司, 安徽銅陵市 244000)

冬瓜山副井延深工程測(cè)量精度的探討

任富強(qiáng)

(銅陵有色金屬集團(tuán)控股公司, 安徽銅陵市 244000)

冬瓜山工程設(shè)計(jì)有 5口 1000m豎井,其中冬瓜山副井(1023m)由原混合井延深改造而成,在混合井正常生產(chǎn)的情況下,延深部分按設(shè)計(jì)全斷面一次成井,然后破巖柱貫通并上、下同時(shí)進(jìn)行安裝,測(cè)量工作量和工作難度大,采用多測(cè)回和導(dǎo)線聯(lián)測(cè)等方式,有效地滿足了施工對(duì)測(cè)量貫通精度的高要求,取得了各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求的良好結(jié)果。

千米立井延深;測(cè)量標(biāo)定;貫通測(cè)量精度

冬瓜山副井由原獅子山銅礦混合井延深改造而成。該井位于冬瓜山礦床的南端,老鴉嶺北坡上,上段(+107～-396m)由銅陵有色設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì),1978年建成投產(chǎn),設(shè)計(jì)提升能力為礦石 4000t/d,廢石800t/d,設(shè)計(jì)提升速度為 9.97m/s,重錘懸吊,鋼絲繩罐道,裝載水平為-340m,井筒內(nèi)配有 16t底卸式單箕斗和 3800mm×1450mm單層罐籠、井塔設(shè)置Φ2.8m×6和Φ2.25m×4塔式提升機(jī)各 1臺(tái)。北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院根據(jù)冬瓜山工程的需要,提出將井筒延深至-916.0m,井筒凈徑Φ6.8 m,井深 1023m。設(shè)計(jì)井筒內(nèi)配置有 5180mm×3000mm雙層單罐帶平衡錘,由落地式布置的Φ3.5 m×6多繩摩擦式提升機(jī)(配 900kW電機(jī))提升人員(最大功能 50人 /次,846人 /h)材料、設(shè)備(最大載重 10.5t/次)。罐道布置采用柔性罐道,并自-790m以下增設(shè)剛?cè)峤Y(jié)合性罐道,提升速度為 8.4 m/s。

1 副井延深影響因素

原獅子山銅礦混合井(+107～-396.9m)保持正常生產(chǎn),-396.9～-916m段為新延深井筒,急需擔(dān)負(fù)冬瓜山-850,-875m中段的開(kāi)拓工程,工程量約 20萬(wàn) m3,占總工程量約 1/4。

該井延深在預(yù)留 9m保護(hù)巖柱下進(jìn)行施工,要求延深段全斷面掘砌永久井壁并預(yù)留各層位的梁窩和各中段馬頭門(mén),施工結(jié)束先完成中段開(kāi)拓,然后停產(chǎn)拆除上段井筒設(shè)施及地面設(shè)施。

在冬瓜山主井系統(tǒng)投產(chǎn)后立即破除巖柱進(jìn)行井筒和地面設(shè)施的安裝調(diào)試,時(shí)間緊、任務(wù)重、技術(shù)要求高。

2 副井延深貫通測(cè)量

冬瓜山副井設(shè)計(jì)要求井筒中心位置的容許偏差為 ±0.03m。

2.1 延深井中恢復(fù)與確認(rèn)

冬瓜山副井延深工程實(shí)施前,由業(yè)主單位、施工單位和上級(jí)主管部門(mén)測(cè)量專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員共同參與對(duì)原混合井恢復(fù)井中并實(shí)測(cè)(+107,-280,-340,-385m)各中段井中坐標(biāo)值。在《冬瓜山副井延深測(cè)量工作會(huì)議》上確認(rèn)采用由-280m中段實(shí)測(cè)井中坐標(biāo)值(X=×××5.010m,Y=×××6.996 m),并以此作為下部井筒延深標(biāo)定井中的依據(jù)。經(jīng)清理淺探確認(rèn)-396.9m為原井筒井底標(biāo)高。

2.2 貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)

冬瓜山副井延深貫通時(shí),測(cè)量工作的任務(wù)是保證原井中坐標(biāo)與掘進(jìn)工作面上所標(biāo)定出的井筒中心位于一條鉛垂線上,貫通的偏差為破除巖柱后井筒中心的相對(duì)偏差。經(jīng)資料和現(xiàn)場(chǎng)情況分析,認(rèn)為該井延深貫通時(shí),貫通點(diǎn)的平面位置誤差只受井下(-280,-430m)導(dǎo)線測(cè)量和一井定向測(cè)量的影響,為此,采用的測(cè)量方案和測(cè)量方法為:依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況,從-280m中段(見(jiàn)圖1)利用實(shí)測(cè)井中時(shí)采用的導(dǎo)線控制點(diǎn)①經(jīng)團(tuán)山盲井定向至-430m中段導(dǎo)線點(diǎn)⑥共 6個(gè)導(dǎo)線點(diǎn),全長(zhǎng) 120m。其中①號(hào)點(diǎn)用以測(cè)定副井井底原有井筒中心的坐標(biāo),⑥號(hào)點(diǎn)用以標(biāo)定保護(hù)巖柱下延深部分的井筒中心位置。導(dǎo)線(測(cè)角、量邊)獨(dú)立施測(cè) 3次,采用 J2級(jí)經(jīng)緯儀測(cè)角,經(jīng)鑒定的鋼尺量邊,(加入氣象和傾斜改正后的平距)每次對(duì)中一個(gè)測(cè)回測(cè)角,測(cè)回間較差小于10″,量邊往、返各兩個(gè)測(cè)回,測(cè)回間較差不大于 5 mm,往、返測(cè)互差不大于邊長(zhǎng)的 1/10000。

圖1 測(cè)量方案

-280m和-430m中段導(dǎo)線實(shí)際的一次測(cè)角中誤差為 ±7.2″,3次定向平均值的中誤差為 ±11″,由定向測(cè)量引起井下導(dǎo)線終點(diǎn)(即待貫通的立井井中)的終點(diǎn)誤差預(yù)計(jì)為 ±0.038m。

2.3 中段導(dǎo)線聯(lián)測(cè)

上述測(cè)量工作完成后,及時(shí)與井下-430m中段導(dǎo)線進(jìn)行了聯(lián)測(cè),聯(lián)測(cè)結(jié)果 ⑥點(diǎn)坐標(biāo)Δx=-0.021,Δy=+0.017,M中=±0.027m。井下最終邊方位角與-430m中段已有導(dǎo)線聯(lián)測(cè)結(jié)果Δα=-25″。

2.4 延深井筒掘砌測(cè)量

按照確認(rèn)的延深井中坐標(biāo)值,利用-280m中段精密導(dǎo)線通過(guò)團(tuán)山盲井定向至-430m中段的資料標(biāo)定延深井中,指導(dǎo)掘砌工作。當(dāng)井筒掘至-520 m中段以下 60m時(shí),在-460m高度安裝第一層測(cè)量平臺(tái),采用 1t電動(dòng)絞車(chē)使用Φ6.3mm的鋼絲繩增加懸吊重量。隨著掘砌工程按計(jì)劃推進(jìn),測(cè)量技術(shù)人員在-790m中段高度安裝第二層測(cè)量平臺(tái),中線繼續(xù)采用-460m中段第一層測(cè)量平臺(tái)上的電動(dòng)絞車(chē),經(jīng)檢核精確標(biāo)定,在第二層測(cè)量平臺(tái)上加一中線固定孔,防止中線擺動(dòng),并增加一根邊線,指導(dǎo)下部中段馬頭門(mén)掘進(jìn),高程由已開(kāi)拓的-790m中段高程點(diǎn)控制。

2.5 破除保安巖柱貫通測(cè)量

冬瓜山主井按期投入使用后,依據(jù)施工組織設(shè)計(jì),采取相應(yīng)的安全措施,破除巖柱,完成掘砌工作,實(shí)施全斷面貫通。(其方法和要求不再贅述)。

2.6 延深貫通聯(lián)測(cè)

該井-396.9m以上井筒部分為原混合井井筒實(shí)測(cè)資料,對(duì)貫通后下部井筒進(jìn)行了實(shí)測(cè),并繪制縱向比例為 1∶500,橫向比例為 1∶100的立井井壁豎直程度斷面圖,經(jīng)上下井壁實(shí)測(cè)資料比較,誤差均小于 1.5cm(ΔX=-0.014m,ΔY=+0.011m)。

3 副井安裝測(cè)量

井筒全斷面貫通并完成澆注工作后,封閉 +107 m井口同時(shí)進(jìn)行井筒內(nèi)設(shè)施拆除和井塔樓改造工程。由于施工單位在井口地表施工時(shí)一夜之間破壞了原有近井點(diǎn)和井筒十字線,造成安裝無(wú)依據(jù)。

3.1 近井點(diǎn)測(cè)量

使用 NTS-202全站儀,在井塔樓 2#點(diǎn)上架設(shè)儀器,后視小團(tuán)山和青山南(兩個(gè)高級(jí)點(diǎn))前視 D12點(diǎn),水平測(cè)角兩測(cè)回,邊長(zhǎng)和高差均采用三測(cè)回往返觀測(cè)。2#點(diǎn)高程自團(tuán)山副井近井點(diǎn)采用二測(cè)回進(jìn)行往返觀測(cè)。

3.2 恢復(fù)井筒十字線

利用近井點(diǎn)設(shè)站,采用 NTS-202全站儀,用二個(gè)測(cè)回測(cè)量 S2和 E1點(diǎn)坐標(biāo),根據(jù)設(shè)計(jì)方位角,采用正、倒鏡法分別標(biāo)定 S和 N兩個(gè)方向線,按照規(guī)范在井口鋼梁上精確標(biāo)定并刻劃十字線四個(gè)方向點(diǎn)。

3.3 測(cè)量標(biāo)定精度

主十字線方位角誤差 fα=-2.1″;十字線垂直度誤差 fβ=+6.5″;井筒中心標(biāo)定誤差為 fx=+5.8 mm;FY=+13.4mm。

用恢復(fù)后的井筒十字線對(duì)井筒及井架相對(duì)關(guān)系進(jìn)行檢查測(cè)量,其誤差均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

3.4 系統(tǒng)安裝測(cè)量

冬瓜山副井安裝工程分上(地表提升系統(tǒng))、下(井筒罐梁罐道,馬頭門(mén)平臺(tái),通訊電纜)兩部分同時(shí)進(jìn)行,最后進(jìn)行首尾繩投放和電控系統(tǒng)安裝、調(diào)試。

(1)井筒設(shè)施安裝。利用井口恢復(fù)的十字線標(biāo)定井筒安裝點(diǎn)線,由于該井采用鋼、柔結(jié)合性罐道,鋼性(在地面井口,各中段馬頭門(mén)部位),柔性是上下貫通,當(dāng)安裝進(jìn)行到-790m鋼形罐道時(shí),又將標(biāo)定線投到-790m測(cè)量平臺(tái)上用以指導(dǎo)并校對(duì)下部鋼性罐道的安裝。

(2)地面提升機(jī)機(jī)械和控制系統(tǒng)安裝。利用井口恢復(fù)的井筒十字線和確定的提升中心標(biāo)定安裝點(diǎn)線,該井延深后由塔式提升改為落地布置的Φ3.5m×6多繩摩擦式提升系統(tǒng),井筒內(nèi)配有目前亞洲最大的 5180mm×3000mm雙層單罐帶平衡錘。

施工結(jié)束,一次試車(chē)成功,經(jīng)試運(yùn)行和投入使用至今,各項(xiàng)數(shù)據(jù)都符合設(shè)計(jì)要求。

[1] 張國(guó)良,朱家鈺,顧和和.礦山測(cè)量學(xué) [M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2001.

[2] 任富強(qiáng).冬瓜山礦床深井聯(lián)系測(cè)量方法[J].采礦技術(shù),2008,(2).

[3] 《金屬礦山測(cè)量手冊(cè)》編委會(huì).金屬礦山測(cè)量手冊(cè)[M].長(zhǎng)沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1995.

2010-01-19)

任富強(qiáng)(1952-),男,安徽安慶人,高級(jí)工程師,主要從事礦山測(cè)量、采礦技術(shù)研究與管理工作,Email:fqren@tlys.cn。