趙家寨煤礦超長工作面貫通誤差預(yù)計(jì)

張燎原 于 楷

（河南省新鄭煤電有限責(zé)任公司，河南 新鄭 451184）

1 工程概況及貫通允許偏差

11204工作面位于11采區(qū)西翼中部，東鄰11206工作面采空區(qū)，南到11 采區(qū)上山和工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱，西鄰待掘的11202 工作面，北鄰14 采區(qū)回風(fēng)上山保護(hù)煤柱。開采二1煤層，煤層厚度0.7～9.2m，傾角3.0°～9.0°。該工作面設(shè)計(jì)總工程量為4 623m。上付巷設(shè)計(jì)工程量2 119m，下付巷設(shè)計(jì)工程量1 829m，切巷長269m。上、下付巷采用16m2斷面36U 型鋼+塑料網(wǎng)+椽子聯(lián)合支護(hù)，切巷為梯形斷面，采用12#礦用工字鋼對(duì)棚支護(hù)，巷道掘進(jìn)方式為綜掘［1］。

預(yù)計(jì)下付巷與上付巷在上切眼附近貫通。貫通類型為沿導(dǎo)向?qū)酉嘞蜇炌ǎ稀⑾赂断镓炌▽?dǎo)線總長5 920m，屬大型相向貫通，要求貫通在水平方向最大偏差±0.4m，豎直方向最大偏差±0.3m［2］。

2 貫通測(cè)量方案的選擇

2.1 測(cè)量方案

平面控制以-325 大巷的“W1”和“W2”兩個(gè)7″ 級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)開始，分別從西翼軌道大巷和11 軌道上山經(jīng)11204工作面下車場(chǎng)及11206工作面下車場(chǎng)敷設(shè)7″ 級(jí)導(dǎo)線延測(cè)至11204 工作面上、下付巷，并隨著掘進(jìn)工作面向前每500m 延長一次。按照《煤礦測(cè)量規(guī)程》規(guī)定，巷道每隔1.5km～2.0km左右，應(yīng)加測(cè)陀螺定向邊（擬在上25～上26、中18～中19 及下20～下21 處設(shè)置陀螺定向邊）。高程控制隨著導(dǎo)線采用三角高程測(cè)量（由于沿二1 煤層底板貫通，高程精度可適當(dāng)放寬），控制測(cè)量獨(dú)立進(jìn)行兩次，兩次資料要平差計(jì)算；施工測(cè)量以控制測(cè)量布設(shè)的導(dǎo)線點(diǎn)為基礎(chǔ)，采用15″ 級(jí)導(dǎo)線施測(cè)，每100m至少延長一次，每次放設(shè)不少于6個(gè)中線點(diǎn)，中線點(diǎn)間距不小于3m［3］。控制測(cè)量和施工測(cè)量交叉進(jìn)行，直至巷道貫通，具體見貫通測(cè)量設(shè)計(jì)平面圖。

圖1 貫通測(cè)量設(shè)計(jì)平面圖

2.2 起始邊測(cè)量資料及擬設(shè)導(dǎo)線統(tǒng)計(jì)

本次貫通測(cè)量的起始邊為“W1”-“W2”，此兩點(diǎn)為-325 大巷布設(shè)永久性控制點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)保存完好，埋設(shè)穩(wěn)固，導(dǎo)線邊長統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 導(dǎo)線長度統(tǒng)計(jì)表

2.3 測(cè)量方法及限差要求

控制測(cè)量使用賓得R-422NM防爆全站儀，測(cè)距標(biāo)稱精度mD=±（2+2ppm×D）mm，施工測(cè)量使用蔡司020B光學(xué)經(jīng)緯儀，控制測(cè)量及施工測(cè)量均采用測(cè)回法施測(cè)。

控制測(cè)量和施工測(cè)量在延長導(dǎo)線前，必須對(duì)上次所測(cè)量的最后一個(gè)水平角進(jìn)行檢查，控制測(cè)量兩次觀測(cè)水平角差值不得大于20″ ，施工測(cè)量兩次觀測(cè)水平角差值不得大于40″。控制測(cè)量獨(dú)立進(jìn)行兩次，兩次方位閉合差不得大于分別為兩次觀測(cè)的總站數(shù)），然后平差處理，平差結(jié)果作為施工測(cè)量和下次控制測(cè)量延伸的起始資料。

陀螺定向的誤差：擬采用索佳陀螺全站儀進(jìn)行定向，其定向精度為±15″ ，分別獨(dú)立進(jìn)行兩次定向，定向精度為±10″ 。

2.4 貫通測(cè)量的保障措施

為了保證測(cè)量的成果達(dá)到預(yù)計(jì)要求，在測(cè)量時(shí)應(yīng)采用一定的措施保障測(cè)量精度。

①為了保證測(cè)角和測(cè)距的精度，測(cè)量使用的儀器設(shè)備必須經(jīng)過檢校。

②為了提高7″級(jí)控制測(cè)量導(dǎo)線的精度和減小對(duì)中誤差，必須采用全站儀四架法進(jìn)行測(cè)量。

③為了防止巷道風(fēng)大段對(duì)測(cè)角的影響，在測(cè)角時(shí)，應(yīng)采取有效的擋風(fēng)措施或采用點(diǎn)下對(duì)中器進(jìn)行對(duì)中。

④為了避免人為誤差的影響，控制測(cè)量兩次測(cè)量要更換觀測(cè)人員。在布設(shè)導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)盡量減少使用短邊。

⑤煤巷點(diǎn)位易移動(dòng),測(cè)量前應(yīng)注意檢查點(diǎn)位是否發(fā)生變化，選點(diǎn)位時(shí),應(yīng)把點(diǎn)選在無空幫空頂、卡攬緊固的U型鋼上。

⑥在傾角大于15°或視線一邊水平而另一邊傾角大于15°的巷道中，控制測(cè)量所觀測(cè)的方向加豎軸傾斜改正。

3 測(cè)量方案誤差預(yù)計(jì)

3.1 誤差預(yù)計(jì)所需基本參數(shù)的確定

井下導(dǎo)線測(cè)角誤差：根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》規(guī)定，井下導(dǎo)線采用7″ 級(jí)導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量，取mβ=±7″ ；井下導(dǎo)線量邊誤差：根據(jù)賓得全站儀的測(cè)距標(biāo)稱精度mD=±（2+2×10-6D），求得平均邊長D≈0.08km 的mD=±0.002m；井下三角高程測(cè)量誤差：根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》規(guī)定，每千米三角高程的高差中誤差容許限差為±100mm，所以每千米三角高程的高差中誤差

3.2 未加設(shè)陀螺定向邊時(shí)誤差預(yù)計(jì)

貫通相遇點(diǎn)K在水平重要方向x′上的誤差預(yù)計(jì)a測(cè)角誤差引起的（角度獨(dú)立測(cè)量兩次）誤差計(jì)算見表2

表2 ∑R2y,值計(jì)算表

表3 ∑cos2a,值計(jì)算表

cK點(diǎn)在x′方向上的預(yù)計(jì)中誤差

d貫通在水平方向上的預(yù)計(jì)誤差

貫通相遇點(diǎn)K在高程上的誤差預(yù)計(jì)

a三角高程測(cè)量引起的K點(diǎn)高程誤差（高程測(cè)量獨(dú)立施測(cè)兩次）

b貫通在高程上的預(yù)計(jì)誤差

預(yù)計(jì)結(jié)果分析：從以上誤差預(yù)計(jì)結(jié)果可知，按該方案進(jìn)行本次貫通測(cè)量在水平重要方向的預(yù)計(jì)誤差為0.572m，超出了貫通水平方向的要求0.4m，說明所設(shè)計(jì)的測(cè)量方案不能夠滿足貫通精度要求。

3.3 加設(shè)陀螺定向邊時(shí)誤差預(yù)計(jì)

貫通相遇點(diǎn)K在水平重要方向x′上的誤差預(yù)計(jì)a定向誤差引起（定向分別獨(dú)立進(jìn)行兩次）的誤差:

b測(cè)角誤差引起的（角度獨(dú)立測(cè)量兩次）誤差

c量邊誤差引起的（邊長獨(dú)立測(cè)量兩次）誤差

dK點(diǎn)在x′ 方向上的預(yù)計(jì)中誤差

e貫通在水平方向上的預(yù)計(jì)誤差

貫通相遇點(diǎn)K在高程上的誤差預(yù)計(jì)

a三角高程測(cè)量引起的K點(diǎn)高程誤差（高程測(cè)量獨(dú)立施測(cè)兩次）

b貫通在高程上的預(yù)計(jì)誤差

預(yù)計(jì)結(jié)果分析：從以上誤差預(yù)計(jì)結(jié)果可知，按該方案進(jìn)行本次貫通測(cè)量在水平重要方向和高程上均未超過允許的貫通偏差值，說明所設(shè)計(jì)的測(cè)量方案不能夠滿足貫通精度要求。

4 總結(jié)

從以上論述可知：按加設(shè)陀螺定向邊的方案進(jìn)行本次貫通測(cè)量在水平重要方向和高程上均未超過允許的貫通偏差值，說明所設(shè)計(jì)的測(cè)量方案和測(cè)量方法能夠滿足貫通精度要求。另外因地質(zhì)條件變化，可能導(dǎo)致掘進(jìn)計(jì)劃的調(diào)整，繼而改變貫通巷道及貫通位置，故應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整測(cè)量方案，合理布設(shè)陀螺定向邊，保證本次貫通達(dá)到要求。

［1］張國良.礦山測(cè)量學(xué)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

［2］沈季良，催云龍.建井工程手冊(cè)［Z］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1986.

［3］鄭文華.地下工程測(cè)量［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.

［4］張立志.貫通測(cè)量方案的選擇與誤差預(yù)計(jì)［J］.煤炭技術(shù)，2008（07）：140-141.