淺談測量新技術在礦山深部大型貫通工程中的應用

任洪文　韓智堯　劉兆富

摘要：礦山深部大型貫通是每個礦山開拓工程中的重中之重，稍有不慎將可能造成巨大的經濟損失，確保深部大型工程順利貫通對于礦山的后續生產有著重要的意義。文章以山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦兩礦區間-630m水平運輸巷貫通為例，介紹了測量新技術在礦山深部貫通工程中起到的巨大作用，為礦山相似工程的貫通提供了經驗。

關鍵詞：測量新技術；礦山開采；大型貫通；貫通設計；數據處理 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD1 文章編號：1009-2374（2017）08-0214-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.105

山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦從生產施工、井下排水、運輸成本消耗等各個方面出發，優化我礦的運輸系統，達到降本增效的目的，設計了-630中段主礦區至分礦運輸大巷。本工程全長1500余m，供需測設導線4000余m，屬長距離大型貫通工程，且在地下-630m水平，需經過多級豎、斜井才能到達該水平地點，無論是方位、坐標傳遞還是高程導入都對我們的測量工作提出了巨大的挑戰。為了縮短工期，采取兩頭同時施工，這將縮短一半的時間，但也加大了貫通難度，為了高效、高質量貫通，避免因施工錯誤造成浪費，我們采用了測量工程中的新技術、新方法。該工程最終高質量貫通，經后期連測，在貫通點處測量貫通實際偏差值，計算各項閉合差，其中坐標閉合差fx=+0.122m、fy=+0.151m，即在中線上的實際偏差值f=0.194m（限差為0.5m）；高程閉合差即在腰線上的實際偏差值fh=0.051m（限差為0.2m），完全符合測量規程要求。此規模工程的順利貫通離不開先進的測量技術。

1 嚴謹科學的測量貫通設計是貫通的首要條件

貫通工程，尤其是重要的貫通工程，關系到整個礦井的設計、建設與生產。選擇合理的測量方案和測量方法，以保證巷道正確貫通。設計書內容包括以下五項：

第一，井巷貫通工程概況。

第二，貫通測量方案的選定。

第三，貫通測量方法。本項目的貫通誤差預計一律采用電算過程，其原理是利用Autocad軟件在圖上獲取導線各點坐標、貫通點坐標，并將其導入Excel表格中，再利用Excel的強大計算功能來輕松完成。經過計算，我們所選方案在水平方向的誤差為±0.14m，高程的預計誤差為±0.05m，均未超過容許的貫通偏差值。

第四，貫通測量誤差預計。繪制比例尺1∶2000的貫通測量設計平面圖如圖1所示。

第五，貫通測量成本預計。本項目預計1年半的時間完成貫通，其中用于測量的時間需占用18天，供需工次5人/日，按每天200元，需費用1.8萬元；儀器折舊及保養費用為1萬元；材料消耗費用0.5萬元；其他費用1萬元；供需費用4.3萬元。

另外，通過實際施測，發現在制定方案時所沒有考慮到的一些細小問題，都在施測過程中得到了逐步的改進，使得方案得到完善。

2 先進的測量儀器是高速度、高質量貫通的必備神器

2.1 運用GPS儀器進行地表控制網的建立

焦家礦區與望兒山分礦間隔2000余m，兩地之間建筑物較多，地貌地物復雜，通視較差，不利于用邊角測量方法建立地表控制網，而GPS儀器選點靈活，無需通視，且定位精度高、觀測時間短。本次我們所做GPS控制點靜態精度平面為3mm+1ppm，高程精度為5mm+1ppm。

2.2 用先進的陀螺全站儀定向

在本次的長距離大型貫通工程中，要測設很長距離的井下經緯儀導線，導線在巷道轉彎處往往又有一些短邊，由于井下測角誤差積累的結果，往往難以保證較高精度的貫通要求，而在井下要大幅度提高測角精度是比較困難的，為了保證工程順利貫通，我們采用了兩井間幾何定向與陀螺定向相結合的測量方法來建立井下平面控制，它可以在不增加測角工作量以提高測角精度的前提下，顯著減小測角誤差對于經緯儀導線點位誤差的影響。

本次采用了先進的定向儀器索佳GP3ST22陀螺全站儀，具有如下優點：（1）操作簡便：自動化程度高，測量過程無須任何手工記錄、計時或計算，所有工作只需要通過對鍵盤的簡單操作即可輕松完成。它觀測簡單方便、效率高，兼有全站儀和陀螺儀的全部功能；（2）快速高效：可以在任何時間、任何地點或條件下快速測定出正北方向，無需考慮通視和氣象情況，無需提供已知點，在地下工程中更是其他儀器無法替代的理想選擇；（3）精確性與穩定性：精度高，一次定向中誤差5"，儀器常數穩定性高；采用磁懸浮支撐技術，大大提高了儀器的穩定性和耐用性；采用CCD精確測量失準角，減少人為誤差。

具體的作業過程如下：（1）在地面已知邊上測定儀器常數；（2）在井下定向邊上測定陀螺方位角；（3）儀器上井后重新測定羅盤方位角；（4）求算子午線收斂角；（5）求算井下定向邊的方位角。

2.3 激光指向儀的應用

由于工期緊，傳統的標定中腰線方法不能適應快速的掘進要求，故我們在直線段采用了YBJ-800激光指向儀。該儀器具有體積小、重量輕、便于安裝使用、紅綠光隨意選擇、穿透力強、亮度高視場清晰等優點。

指向儀的安置如圖2所示：（1）用經緯儀在巷道中標設一組中線點A、B、C，并在中線垂球線上標出腰線位置。B、C兩點間距為30～50m；（2）在安置指向儀的中線點處的巷道頂板上按一定的尺寸固定四根錨桿，再將帶有長孔的兩根角鋼安在錨桿上；（3）將儀器的懸掛裝置用螺栓與角鋼鏈接，根據儀器前后的中線A和B移動儀器，使之處于中線的方向上，然后把螺栓固緊；（4）接通電源，激光束射出，利用水平調節按鈕使光斑中心照準垂球線，使B、C兩點處激光束至腰線的垂距d相同為止。這時紅色激光束即是與腰線平行的一條巷道中線，然后鎖緊儀器，激光束指示巷道的掘進方向。