太鋼尖山鐵礦新建溜井系統(tǒng)貫通測(cè)量方案

馬 力

(太鋼礦業(yè)公司工程部，山西太原 030027)

太鋼尖山鐵礦新建溜井系統(tǒng)于2006年開(kāi)始建設(shè)，新建溜井系統(tǒng)主要包括:1)豎井部分:3號(hào)溜井、4號(hào)溜井，長(zhǎng)度均為515 m;2)斜井部分:人行進(jìn)風(fēng)斜井、溜井施工斜井、安全通風(fēng)斜井、3號(hào)膠帶斜井，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度 4 983 m;3)平巷部分:1 078平巷、1 220平巷、1 410平巷，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度2 350 m;4)峒室群:3號(hào)、4號(hào)破碎峒室群，掘進(jìn)設(shè)計(jì)量為25 018 m3。在斜井、平巷各布設(shè)貫通測(cè)量控制導(dǎo)線。其中井下膠帶斜井貫通導(dǎo)線長(zhǎng)度為3 507 m。井上閉合導(dǎo)線長(zhǎng)度為6.5 km。針對(duì)太鋼尖山鐵礦新建溜井系統(tǒng)的工程特點(diǎn)，從控制網(wǎng)的實(shí)地布設(shè)、精度要求乃至巷道橫向貫通誤差的估算都進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，保證了巷道工程的整體性與整個(gè)路線線形的連續(xù)性。

1 橫向貫通誤差

井下巷道的橫向貫通誤差由地面導(dǎo)線網(wǎng)控制測(cè)量、峒室內(nèi)導(dǎo)線測(cè)量、豎井聯(lián)系測(cè)量等幾種誤差引起確定。

井下巷道貫通處的偏差值，可能發(fā)生在三個(gè)方向上:1)水平面內(nèi)沿巷道中線方向上的長(zhǎng)度偏差;2)水平面內(nèi)垂直于巷道中線的左、右偏差;3)豎直面內(nèi)垂直于巷道腰線的上、下偏差。三種偏差中，第一種偏差只對(duì)貫通在距離上有影響，對(duì)巷道質(zhì)量沒(méi)有影響;后兩種偏差對(duì)于巷道質(zhì)量有直接影響，所以又稱為貫通重要方向的偏差。

井巷貫通的允許偏差值，依據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》《三角高程測(cè)量規(guī)范》，確定貫通容許誤差為:垂直方向 ±0.20 m，水平方向±0.5 m。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 地面平面控制測(cè)量方案

地面平面控制網(wǎng)的布網(wǎng)形式可以采用三角鎖、三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)。現(xiàn)在由于全站儀的廣泛使用，僅測(cè)角或僅測(cè)邊與同時(shí)測(cè)邊角對(duì)測(cè)量工作的工作量沒(méi)有影響，再加上平差用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行，使得測(cè)量工作進(jìn)展加快。所以一般不布設(shè)三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)，而是統(tǒng)一為邊角網(wǎng)。對(duì)于本工程來(lái)講，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況布設(shè)為導(dǎo)線網(wǎng)。導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)一般原則為圖形結(jié)構(gòu)良好，地面導(dǎo)線點(diǎn)盡量少，以減少測(cè)角和測(cè)邊誤差的影響，在每個(gè)斜井口、豎井口處應(yīng)設(shè)置導(dǎo)線點(diǎn)。該導(dǎo)線網(wǎng)由南方NTS-340全站儀進(jìn)行施測(cè)，測(cè)角中誤差mβ=2″，測(cè)距精度為2 mm+2 ppm。施測(cè)等級(jí)為四等。

2.2 地下控制測(cè)量方案

在井下巷道中測(cè)量，不能布置成邊角網(wǎng)，只能設(shè)立導(dǎo)線或?qū)Ь€網(wǎng)作為井下平面測(cè)量控制。所以，地下控制測(cè)量方案采用導(dǎo)線測(cè)量，井下平面控制測(cè)量的方法等同于井上控制測(cè)量。

2.3 礦井聯(lián)系測(cè)量方案

為了將地面坐標(biāo)導(dǎo)入井下，我們?cè)诹锞g采用兩井定向，具體做法如下:地面設(shè)立連接點(diǎn)、近井點(diǎn)，通過(guò)聯(lián)系測(cè)量將地面的平面坐標(biāo)、方位角及高程傳遞到井下永久點(diǎn)上，作為井下控制測(cè)量的起始數(shù)據(jù)。井上、井下水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程測(cè)量，按四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求測(cè)設(shè)。

因?yàn)槲覀儨y(cè)量采用的是南方NTS-340全站儀進(jìn)行測(cè)量，它的測(cè)角中誤差mβ=2″，測(cè)距精度為±(2 mm+2 ppm×D)。

3 誤差分析

地上平面控制導(dǎo)線網(wǎng)圖見(jiàn)圖1。

3.1 貫通相遇點(diǎn)P點(diǎn)在水平重要方向上X的誤差預(yù)計(jì)

1)地面光電測(cè)距導(dǎo)線的測(cè)角和測(cè)邊誤差引起貫通相遇點(diǎn)P在水平重要方向上的誤差預(yù)計(jì):

取測(cè)角中誤差 mβ上= ±5.0″。

測(cè)角誤差的影響:

其中，mβ上為地面導(dǎo)線的測(cè)角中誤差;Ryi為各導(dǎo)線點(diǎn)與P點(diǎn)連線在y軸上的投影長(zhǎng)度。

測(cè)邊誤差的影響:

地面量邊誤差:按導(dǎo)線平均邊長(zhǎng)600 m，按我們使用的南方NTS-340全站儀的測(cè)距標(biāo)稱精度取 ml上=0.002+2 ×10－6×600=±3 mm。

量邊誤差引起的P點(diǎn)在x方向上的誤差大小為:

其中，ml上為導(dǎo)線量邊的誤差;α為各導(dǎo)線x軸之間的夾角。

2)定向誤差引起P點(diǎn)在x軸上的誤差預(yù)計(jì):

兩豎井進(jìn)行獨(dú)立兩次定向，平均值的誤差所引起的P點(diǎn)的誤差:

其中，ma0為定向誤差，即井下導(dǎo)線起算邊坐標(biāo)方位角的中誤差;Ry0'主為井下導(dǎo)線起算點(diǎn)與P點(diǎn)連線在y軸上的投影長(zhǎng)度。

3)井下導(dǎo)線測(cè)量誤差引起P點(diǎn)在x軸上的誤差(角度獨(dú)立施測(cè)兩次)。

mβ下為井下導(dǎo)線測(cè)角中誤差，取7″。

測(cè)角誤差:

其中，mβ下為井下導(dǎo)線測(cè)角的中誤差;Ry下為井下導(dǎo)線各點(diǎn)與P點(diǎn)連線在y軸上的投影長(zhǎng)度。

量邊誤差的影響:

按導(dǎo)線平均邊長(zhǎng)300 m，根據(jù)儀器的標(biāo)稱精度ml下=0.002+2 ×10－6D= ±2.6 mm。

其中，mli為井下光電測(cè)距的兩邊誤差;α'i為井下導(dǎo)線各邊與x軸的夾角。

4)各項(xiàng)誤差引起P點(diǎn)在x軸上的總中誤差預(yù)計(jì)公式:

5)貫通在水平重要方向x上的預(yù)計(jì)誤差(取2倍的中誤差)。

3.2 測(cè)量誤差引起貫通相遇點(diǎn)P在高程上的誤差預(yù)計(jì)

按規(guī)程限差進(jìn)行反算，四等水準(zhǔn)測(cè)量每1 km的高差中誤差為

1)地面水準(zhǔn)測(cè)量誤差引起的P點(diǎn)高程誤差。即:

2)引入高程引起的P點(diǎn)高程誤差。即:

其中，h為井筒深度。

3)井下三角高程測(cè)量導(dǎo)致的P點(diǎn)高程誤差。

4)貫通在高程上的中誤差(均獨(dú)立兩次進(jìn)行高程測(cè)量)。

5)貫通在高程上的誤差預(yù)計(jì)。

4 關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)

1)要對(duì)原始資料的可靠性、起算數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)，確認(rèn)為準(zhǔn)確無(wú)誤。用原有地面控制網(wǎng)時(shí)，必須對(duì)原有網(wǎng)的精度、控制網(wǎng)點(diǎn)位進(jìn)行實(shí)測(cè)，如果檢查中發(fā)現(xiàn)不符合要求，就不能使用這些數(shù)據(jù)。在使用控制點(diǎn)和起算數(shù)據(jù)時(shí)必須保證可參性。

2)巷道里在布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)時(shí)，要盡可能布設(shè)成似等邊直伸形導(dǎo)線，在允許的測(cè)量環(huán)境范圍內(nèi)盡可能地選長(zhǎng)邊。要注意盡量把地下巷道控制住，導(dǎo)線的布設(shè)長(zhǎng)度要大體相等，有利于符合誤差預(yù)計(jì)的精度要求，井內(nèi)導(dǎo)線的布設(shè)不能靠邊，應(yīng)該沿地下巷道的中線方向上延伸。井內(nèi)的導(dǎo)線邊長(zhǎng)度一般小于井外的導(dǎo)線邊長(zhǎng)度，如果遇到坡度大或是不好布設(shè)導(dǎo)線等特殊情況時(shí)，應(yīng)該具體分析，合理布置。

3)貫通誤差預(yù)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)合理的方案來(lái)進(jìn)行預(yù)計(jì)選用哪種方法是估算最合理的。應(yīng)該考慮客觀因素的影響。誤差預(yù)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]各種客觀因素的誤差大小，把這些因素合理的加進(jìn)去。

4)巷道每掘進(jìn)到一定長(zhǎng)度時(shí)，要及時(shí)對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行復(fù)測(cè)及精度估算，要及時(shí)增設(shè)基本導(dǎo)線點(diǎn)。要進(jìn)行經(jīng)常性的檢測(cè)指導(dǎo)開(kāi)挖的臨時(shí)點(diǎn)的正確性，確保峒室開(kāi)挖。如果因其他原因而改變?cè)O(shè)計(jì)路線或方案時(shí)，要對(duì)精度進(jìn)行重新估算。

［1］中華人民共和國(guó)能源部.煤礦測(cè)量規(guī)程［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1989.

［2］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.

［3］索效蓉，李國(guó)林.同煤集團(tuán)塔山礦主副井平峒高精度貫通測(cè)量［J］.礦山測(cè)量，2006(1):65-67.