四架法貫通測量在高應(yīng)力工作面的實(shí)踐與應(yīng)用

仝克峰

摘 要：躍進(jìn)煤礦25020工作面采煤時間已久，巷道支護(hù)破壞比較嚴(yán)重，肩頂部的錨桿頭無征兆壓斷崩飛的現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重影響著現(xiàn)場作業(yè)人員人身及測量設(shè)備的安全。為了縮短場貫通測量的作業(yè)時間，提高測量人員人身及測量設(shè)備的安全系數(shù)，采用四架法進(jìn)行貫通測量，測量精度符合《煤礦測量規(guī)程》中的相關(guān)要求，為25020工作面順利貫通及以后的工作面貫通測量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：貫通測量；精度；誤差預(yù)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.019

躍進(jìn)煤礦25020工作面由于應(yīng)力顯現(xiàn)明顯，錨桿壓斷崩飛的現(xiàn)象嚴(yán)重威脅著測量人員的人身安全及設(shè)備安全。經(jīng)過研討后對四架法與單架法及三架法進(jìn)行了對比。

優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)約大量的測量時間。比單架法節(jié)約用時二分之一以上，比三架法節(jié)約三分之一以上；（2）提高了測量精度。基本消除了受井下風(fēng)流和前、后視工作人員水平的影響造成的導(dǎo)線擺動的規(guī)律變化大及點(diǎn)下對中精度的影響。如果采用常用的單架測回法進(jìn)行貫通測量，由于受井下風(fēng)流和前、后視工作人員水平的影響，前、后視導(dǎo)線擺動的規(guī)律變化較大，導(dǎo)致測量方向和距離的誤差變大，嚴(yán)重影響著貫通測量的精度。鑒于這一系列的因素，我們在遵循著最大程度降低測量工作量、提高測量的速度，及對生產(chǎn)的影響降至最低的原則，對貫通測量方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇最終方案進(jìn)行精度評定，采用四架法進(jìn)行貫通測量，水平重要方向和垂直重要方向的允許誤差都符合《煤礦測量規(guī)程》中的規(guī)定。

1 工程概況

25020躍進(jìn)綜采面的垂直采煤深度已經(jīng)達(dá)到了900米，而且與其他采掘工作面毗鄰。例如，南鄰25040已回采綜采工作面和-200水平22區(qū)東翼未采區(qū)域，西鄰22區(qū)下山保護(hù)煤柱。上下巷方位角為297°，工作面切眼方位角為27°。

25020工作面為綜采工作面，設(shè)計(jì)為18m2斷面。上巷設(shè)計(jì)長度1158m，下巷設(shè)計(jì)長度1175m，切眼設(shè)計(jì)長度220m，上巷石門長度112m，下巷石門長度94m，25皮帶下山起始邊長度135m。導(dǎo)線全長2885 m，設(shè)計(jì)測站數(shù)共35站。

2 測量方案選擇

2.1 測量線路

25020上巷經(jīng)25區(qū)強(qiáng)力皮帶巷經(jīng)起始高級點(diǎn)石轉(zhuǎn)3-2傳遞坐標(biāo)，石轉(zhuǎn)3-2和石轉(zhuǎn)2為導(dǎo)線起算點(diǎn)和起算方位，聯(lián)系測量至5233點(diǎn)，相向貫通測量至導(dǎo)線點(diǎn)上切口處；

25020下巷經(jīng)25區(qū)強(qiáng)力皮帶巷石轉(zhuǎn)2傳遞坐標(biāo)，石轉(zhuǎn)3-2、石轉(zhuǎn)2為導(dǎo)線起算點(diǎn)和起算方位，聯(lián)系測量至上切口點(diǎn)，相向貫通測量至導(dǎo)線點(diǎn)切1處。

2.2 測量方案

（1）邊長：由于光電測距儀量邊工作強(qiáng)度低、效率高，量邊精度能滿足工程需要，可采用光電測距儀量邊。光電測距：Δd=D往-D返≤2Md，Md為儀器的標(biāo)稱精度Md =（5+5ppm）。

（2）水平角：采用測回法觀測水平角，測角精度為30〞，一般邊長大于30m時，一次對中，一個測回；邊長15～30m時，每站要求一次對中二個測回。誤差要求一次測回的來去誤差≦20〞，一次對中的二個測回誤差≦12〞，多次對中的兩兩誤差≦30〞。

（3）垂直角：采用測回法觀測垂直角，測角精度為15〞。進(jìn)行一次對中，一次測回。誤差要求一次測回的互差小于15〞，兩個半回的儀器高度與覘標(biāo)高度的差距均小于5mm。

（4）貫通允許偏差的確定。三維空間內(nèi)六個維度的偏差都會對貫通巷道的結(jié)合處產(chǎn)生影響。這些偏差主要分為：1）水平面中線方向的偏差，這種偏差只會影響貫通巷道的長度；2）水平面垂直于中線、豎直面沿中線方向的巷道誤差，這兩個誤差對巷道的深度和寬度有影響，因此直接影響了貫通巷道的施工質(zhì)量。

根據(jù)實(shí)際作業(yè)情況的標(biāo)準(zhǔn)和要求，不同施工情況下測量的精度要求也不同。一般情況下，要求測量的中線偏差在0.3m到0.5m之間，腰線偏差在0.2m以下。

3 測量方法

測量設(shè)備的選用及測量方法：采用二種不同設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立的二次測量，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)對比平差。

兩次測量分別采用日本尼康FOCUS型全站儀和拓普康GTS-330N型全站儀，進(jìn)行角度和距離的測量。這兩種不同型號儀器的角度精度均為2"，距離精度均為2mm+2PPm。

測量前對測量設(shè)備進(jìn)行檢校，檢校內(nèi)容包括全站儀的綜合檢校和光電測距系統(tǒng)的檢定。

本次測量采用的是目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的四架法測量方法，即一臺全站儀搭配四副角架進(jìn)行貫通巷道測量。

具體測量方法如下：測量開始前進(jìn)行儀器的組裝和全站儀的架設(shè)。對測量點(diǎn)和儀器進(jìn)行對中整平，前后視點(diǎn)架棱鏡，在整平后通過對點(diǎn)器在下面投射一個點(diǎn)，以便出現(xiàn)架腿移位的情況后可以重新架設(shè)，防止測量工程重新開始，安置完成后，進(jìn)行觀測，測角、測距，具體測量方法同常規(guī)測量方法。保持基座整體和角架不動，此站點(diǎn)觀測結(jié)束進(jìn)入下一觀測站的測量過程，主要操作步驟是同時松開照準(zhǔn)部件和前視棱鏡的鎖緊扳鈕，將這兩個部件插入另一鎖緊扳鈕開始下一個測站的觀測。將前視點(diǎn)棱鏡插入鎖緊扳鈕石轉(zhuǎn)點(diǎn)基座鎖緊扳鈕。同架設(shè)此觀測點(diǎn)一樣架設(shè)另外兩個不同的觀測點(diǎn)，作為本站的前視點(diǎn)，安置完成后進(jìn)行觀測。依據(jù)此步驟進(jìn)行其他觀測站的觀測，然后閉合到最后兩個頂板導(dǎo)線點(diǎn)上。

4 誤差預(yù)計(jì)

誤差預(yù)計(jì)選用的公式：

式中：Mβ—井下導(dǎo)線的測角中誤差；

α—鋼尺量邊的偶然誤差影響系數(shù)；

α'—導(dǎo)線各邊與x坐標(biāo)軸間的夾角；

R2y—K點(diǎn)與各導(dǎo)線點(diǎn)連線在y軸上投影長，可在設(shè)計(jì)圖上量取。

誤差系數(shù)選擇：

15″級導(dǎo)線測角中誤差mβ=15″；30″級導(dǎo)線測角中誤差mβ=30″；平巷中α平=0.0008；斜巷中α斜=0.0016endprint

貫通誤差預(yù)計(jì)：

選用15″級導(dǎo)線：

導(dǎo)線測角誤差引起的：

導(dǎo)線量邊誤差引起：

M2x'l=α2平∑lcos2α'+α2斜∑lcos2α'

=（0.0008）2×1756+（0.0016）2×164.74

=1.55×10-3m2

K點(diǎn)在x'方向上的預(yù)計(jì)中誤差為：

為了檢核，導(dǎo)線獨(dú)立測量兩次，則平均值的中誤差為：

K點(diǎn)在水平重要方向上的預(yù)計(jì)貫通誤差為：

Mx'k預(yù)=2Mx'k平=±0.102m

選用30″級導(dǎo)線：

導(dǎo)線測角誤差引起的：

導(dǎo)線量邊誤差引起：

M2x'l=α2平∑lcos2α'+α2斜∑lcos2α'

=（0.0008）2×1756+（0.0016）2×164.74

=1.55×10-3m2

K點(diǎn)在x'方向上的預(yù)計(jì)中誤差為：

為了檢核，導(dǎo)線獨(dú)立測量兩次，則平均值的中誤差為：

K點(diǎn)在水平重要方向上的預(yù)計(jì)貫通誤差為：

Mx'k預(yù)=2Mx'k平=±0.057m

K點(diǎn)在高程上的預(yù)計(jì)中誤差為：

考慮到高程測量需獨(dú)立施測兩次，并取二倍中誤差作為預(yù)計(jì)的貫通誤差，則最后可得K點(diǎn)在豎直方向上的預(yù)計(jì)貫通誤差為：

以上二種精度的測量方案都能夠滿足工作面貫通施工要求，但我們優(yōu)先選擇30″級導(dǎo)線，因?yàn)檫@樣做不但能滿足工作貫通需要，而且將大大降低測量的工作量和大大提高測量的速度，將對生產(chǎn)的影響降到最低限度。

5 貫通測量中注意事項(xiàng)

（1）測量所使用的配套設(shè)施要齊全，型號必須配套，在每次更換位置測量時要重新檢驗(yàn)是否在統(tǒng)一鉛垂線上；（2）雖然基座整體以及角架是保持固定不動的，但是變換儀器后要重新檢測是否處于整平狀態(tài)，確保儀器對中；（3）更換棱鏡的過程中要保證前后棱鏡不得顛倒，否則會產(chǎn)生棱鏡參數(shù)誤差，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；（4）為了提高測量精度，不僅要確保儀器的對中整平，更要確保測量點(diǎn)的對中符合測量標(biāo)準(zhǔn)和要求；（5）對同一目標(biāo)支導(dǎo)線上的測量要保證進(jìn)行至少兩次的復(fù)測，盡量避免單次測量帶來的偶然性誤差；（6）每站要由二名技術(shù)人員分別獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)檢校和核對，在確保對算數(shù)據(jù)合格后，再進(jìn)行搬站；（7）貫通前，要對實(shí)測資料進(jìn)行精度分析，計(jì)算應(yīng)嚴(yán)格按兩人獨(dú)立對算各項(xiàng)內(nèi)外業(yè)要有檢核。精度低于本設(shè)計(jì)時，要采取措施或重測；（8）貫通前50m要最后調(diào)整一次中腰線并固定；（9）測量前以及測量過程中要密切注意周圍觀測環(huán)境，排除一切影響測量精度的因素，如產(chǎn)生風(fēng)流時，應(yīng)及時采取擋風(fēng)措施避免儀器的整平對中受到影響。

參考文獻(xiàn)：

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