小口徑鉆孔長距離高精度貫通的實踐

閆軍

摘 要：本文介紹了礦井巷道和鉆孔貫通的一種測量方法。本次貫通測量導線距離較長，測量短邊較多，加上影響精度的測量環境比較差，著重強調了小口徑鉆孔測斜和提高貫通精度的方法。在觀測的過程中除采用大錘球外，還專門制作了擋風板以提高對中精度，復測時采用三架法、四架法進行測量、在底板上布置臨時點以消除風流影響，貫通后精度高于規定要求，為同樣情況下的測量工作提供了參考。

關鍵詞：小口徑鉆孔；高精度貫通；鉆孔測斜；誤差預計

1 概況

山東華泰礦業有限公司三采區是主要接替采區，礦井設計從三采區南部地面施工三個鉆孔，終孔位置在華泰公司-120車場。從井下-120水平掘進一巷道與鉆孔貫通，從而節約掘進費用，縮短建設周期。項目方案確定后，先從三采區上覆地表施工三個鉆孔到達-120米高程，再由井下掘進巷道與鉆孔貫通，由于北風井正常運轉不能施測，須由華泰公司副井進行聯測，原有巷道導線點被破壞，必須進行井上下聯系測量，由此構成了一個特大型貫通測量工程。

2 鉆孔測斜

地面測井使用JHQ-2陀螺測斜儀進行測斜。JHQ-2型陀螺測斜儀采用陀螺定向，儀器兼有“點測”與“連續測量”雙功能，由于“點測”有較大的誤差，因此，本工程自開工以來一直采用“連續測量”這種新方法。

3 貫通測量方案確定及誤差預計

3.1 測量方案確定

3.1.1 導線測量路線的確定

地面控制測量，以紅埠嶺—大石家為起始邊進行聯系測量；然后以臨—北1為公共邊，分別向北風井和華泰公司井下施測導線，消除了起始邊的誤差影響。

3.1.2 測量方法的選擇

貫通測量線路選定后進行了貫通測量預計，經集團公司批準，水平方向誤差±672mm，高程方向誤差±339mm。該貫通測量工程導線全長12.1km，其中地面導線5.0km，井下導線7.1km；水準路線總長11.0km，其中地面7.0km，井下4.0km。為確保貫通測量工程的順利完成，經分析研究，確定測量方案為用拓普康全站儀按5"級導線要求測設建立地面平面控制，在南冶近井點與新風井之間進行四等水準測量；井下用DTM352全站儀測設7"級導線。為加強井下導線方向控制，減小導線測角累積誤差對貫通精度的影響，在新區石門東段加測一條陀螺定向邊，在新風井、-180管子井、-400管子井等斜巷段采用三角高程測量，平巷進行Ⅰ級水準測量。

3.2 誤差預計

3.2.1 誤差參數的確定

①地面控制導線的測角、測邊誤差系數：根據本礦實測資料，測角中誤差3.0″；光電測距儀測距中誤差：m1=±6mm。

②井下測角、測邊誤差系數：根據華泰公司井下獨立的同精度觀測的20個閉合導線和23個復測支導線的角度閉合差，按公式mβ=±，求得井下7″級導線實際測角中誤差m=±5.6″。光電測距儀測距中誤差ml下=±10mm。

貫通測量導線設計圖比例尺為1：2000，取三孔的連線方向作為Y′方向，垂直于Y′且過孔1為X′方向。X′方向為水平重要方向。從設計圖中量取相應的Ryi和cos2αi值。

3.2.2 地面控制導線誤差影響

①測角誤差影響：

將所量各數值代入公式得：

mxβ上=±=±0.108m

即由測角影響導致的最終點位中誤差為±0.108m。

②量邊誤差影響：

mxl上=±=±6×=0.004m

M上=±=±=±0.108m，取2倍中誤差作為預計誤差，即m，小于給定地面孔口平面位置誤差要求。

3.2.3 井下控制導線誤差

①測角誤差影響：

mxβ下=±=±0.327m

②量邊誤差影響：

mxl下=±=±×=±0.033m

[m下][′]=±=±=±0.328m

取2倍中誤差作為預計誤差，即Mh預=±0.656米，小于給定平面位置誤差要求。

3.2.4 貫通相遇點K在X'軸方向上的總誤差

MX′K=±=±0.346m

取2倍中誤差作為貫通預計誤差：

Mx′k預=±0.346×2=±0.692m

3.3 貫通相遇點K在高程上的誤差

①地面水準測量的誤差影響：

水準路線長度7.0km，允許閉合差為10，則獨立一次測量高程中誤差為：Mh上=±10=±0.026m

②井下水準測量的誤差影響：

井下水準路線長4.0km，允許閉合差為50，則獨立一次測量高程中誤差為Mh下=±=±0.035m

③井下三角高程測量的誤差影響：

井下貫通導線經過五條斜巷，其長度分別為810m，620m，1260m，770m和860m，按《規程》規定允許閉合差為50，分別計算得閉合差為：±0.045m、±0.04m、±0.056m、±0.044m和±0.046m。

④貫通相遇點K在高程上的中誤差為：

Mhk=±

=±

=±0.113m

取2倍中誤差作為貫通相遇點K在高程上的預計誤差：

Mh預=±2×0.113=±0.226m

4 測量成果的精度評定

華泰公司井下控制導線長6990m，共66個測站，導線相對精度1/29200，其最終點坐標見下表：

[次數＼&測斜終孔坐標＼&實測孔底坐標＼&Δx＼&Δy＼&導線相對閉合差＼&1＼&x＼&y＼&x＼&y＼&0.075＼&0.217＼&＼&6712.374＼&6950.880＼&6712.449＼&6951.097＼&平均＼&＼&＼&＼&＼&Δ=0.229＼&1/29200＼&]

北風井井下導線長度1680m，共16個測站，兩個測回，測距儀測邊。

[次數＼&最終方位角° ′ ″＼&Δα

″＼&Fx＼&fy＼&f＼&導線相對閉合差＼&1

2

平均＼&251 44 16

251 44 33

251 44 24＼&-8

9

＼&0.012

0.060

＼&0.083

-0.029

＼&0.084

0.067

＼&1/20030

1/25200

＼&]

北風井井下導線測角中誤差為：

mρ=±=±3.2″

北風井井下導線終點位置誤差為：

M下=±=±0.077m

經精度評定，測量成果滿足工程需要。

5 結論

①貫通測量導線盡可能減少短邊，把邊長控制在120～200m之內。對于短邊，通過增加測回數來提高精度，避免導線中出現弱邊。

②注意提高對中精度。對于風流較大段，除采用大錘球外，還專門制作了擋風板以提高對中精度，復測時采用三架法、四架法、在底板上布置臨時點的方法消除風流影響。

③三角高程測量采用轉點法傳遞高程，減少量取視高、儀器高的誤差影響。

④在整個貫通測量工作中，始終由專人負責分析處理導線成果，及時評定測量精度，對測量結果不符合要求的測站立即進行補測，杜絕粗差的出現，提高測量成果的精度。

⑤貫通后，經實測中線偏差145mm，高程偏差21mm，導線相對精度為1/47054。華泰公司擴大區鉆孔與-120巷道的高精度貫通，為擴大區的提前投產提供了保證，節約了大量資金；為華泰公司實現采場從老區到新區的轉換打下了堅實的基礎，提供了先決條件。