分析煤礦大埋深巷道測(cè)量技術(shù)

李玉川

摘要：針對(duì)礦井大埋深巷道測(cè)量，結(jié)合礦井實(shí)際情況，在明確測(cè)量誤差主要影響因素的基礎(chǔ)上，提出了可行的測(cè)量技術(shù)及其改進(jìn)方法，以此為施工提供可靠指導(dǎo)，確保測(cè)量準(zhǔn)確性奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煤礦；大埋深；巷道測(cè)量；技術(shù)

在礦井開(kāi)采、生產(chǎn)過(guò)程中，測(cè)量是為生產(chǎn)提供重要指導(dǎo)和確保生產(chǎn)安全的關(guān)鍵舉措，在生產(chǎn)體系中占據(jù)重要位置。然而，由于受到諸多因素的影響，導(dǎo)致礦井測(cè)量，尤其是大埋深巷道測(cè)量容易出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致巷道施工不準(zhǔn)確，進(jìn)而有發(fā)生安全事故的危險(xiǎn)。因此，探討并應(yīng)用有效的測(cè)量技術(shù)，或在原有測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，對(duì)確保巷道施工準(zhǔn)確性與保證安全均有重要意義。

1礦井概況

某礦井全長(zhǎng)約10.7km，寬度為2.2-5.1km不等，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.6Mt/a，設(shè)計(jì)年限為38.7a，其埋深較大，是典型的大埋深礦井。根據(jù)礦井綜合勘察報(bào)告可知，其地質(zhì)條件較為復(fù)雜，存在多層斷層。數(shù)據(jù)表明，開(kāi)展導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量過(guò)程中，檢查角無(wú)法滿(mǎn)足規(guī)程提出的要求，使測(cè)量工作的難度加大。對(duì)此進(jìn)行深入分析，得出以下影響因素：巷道實(shí)際壓力、控制點(diǎn)的分布與設(shè)置、數(shù)據(jù)校核與對(duì)中精度。在這些因素中，巷道實(shí)際壓力是造成控制點(diǎn)移位關(guān)鍵因素，因此將其作為后續(xù)研究主要對(duì)象。

2測(cè)量誤差的影響因素及測(cè)量技術(shù)

2.1測(cè)量誤差影響因素

在大埋深巷道的日常測(cè)量工作中，即便出現(xiàn)了微小的測(cè)量問(wèn)題，也會(huì)對(duì)礦井生產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，甚至引發(fā)安全事故。而在測(cè)量過(guò)程中無(wú)法避免一系列因素的影響，怎樣克服這些因素的影響，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，是測(cè)量人員關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)此，根據(jù)礦井的實(shí)際情況，提出以下測(cè)量改進(jìn)措施[1]。

2.2測(cè)量技術(shù)

對(duì)井下控制測(cè)量而言，其主要目的在于構(gòu)建統(tǒng)一的井下測(cè)控系統(tǒng)，為后續(xù)平面布置工作提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，包括巷道布置、回采工作面布置以及硐室布置。由于受到巷道條件的影響與約束，系統(tǒng)只能以導(dǎo)線(xiàn)形式布設(shè)于巷道的頂板。根據(jù)現(xiàn)行測(cè)量規(guī)范的要求，需按照高級(jí)控制低級(jí)的基本原則進(jìn)行整體布設(shè)。

（1）控制網(wǎng)優(yōu)化

如前所述，本礦井是典型的大埋深礦井，礦井中的巷道直接受地壓的作用與影響，尤其是巖石巷道，其應(yīng)力相對(duì)較大，容易發(fā)生變形，且已有變形還表現(xiàn)出進(jìn)一步增大的趨勢(shì)。經(jīng)調(diào)查可知，施工過(guò)程中部分控制點(diǎn)發(fā)生移位，為確保巷道方向準(zhǔn)確無(wú)誤，首先需要對(duì)重要位置進(jìn)行加固，然后在相對(duì)位置的區(qū)域上，借助全站儀陀螺定向技術(shù)，通過(guò)對(duì)陀螺邊的加測(cè)，將其作為井下巷道的量測(cè)系統(tǒng)，使巷道的實(shí)際方位可以準(zhǔn)確無(wú)誤的傳遞至導(dǎo)線(xiàn)，以此從本質(zhì)上提高測(cè)量精準(zhǔn)度，消除誤差[2]。

（2）提高測(cè)量精度

井下巷道的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量需要嚴(yán)格按照線(xiàn)性技術(shù)規(guī)程進(jìn)行，每一項(xiàng)測(cè)量在完成之后都要進(jìn)行檢查，檢查合格后還要確認(rèn)其精度是否滿(mǎn)足實(shí)際要求。

①布置導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)：本礦井的地面標(biāo)高為+38.5m，用于運(yùn)輸?shù)木孪锏浪綐?biāo)高為-702m。在巷道掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于巷道自身受到地應(yīng)力嚴(yán)重影響，已經(jīng)出現(xiàn)變形，原測(cè)點(diǎn)必定出現(xiàn)移位，部分測(cè)點(diǎn)甚至直接脫落，測(cè)量難度大幅增加，而地應(yīng)力還是導(dǎo)致測(cè)量失準(zhǔn)的重要源基因。為確保導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)自身可靠性與穩(wěn)定性，施工的初級(jí)階段采用了控制方法對(duì)巷道中線(xiàn)進(jìn)行了延設(shè)，并在施工進(jìn)尺達(dá)到150-200m后，為確保控制點(diǎn)可以有效保存，便于日后使用，在對(duì)巷道進(jìn)行壓力釋放與注漿加固之后，按七級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)控制點(diǎn)實(shí)施實(shí)測(cè)，以此提高導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)實(shí)際穩(wěn)定性。

②提高對(duì)中精度

工作條件是影響井下測(cè)量的主要因素，雖有很多因素都會(huì)影響測(cè)量精度，但風(fēng)流會(huì)對(duì)對(duì)中精度造成直接影響，為有效降低對(duì)中誤差，首先應(yīng)做好擋風(fēng)。在使用傳統(tǒng)做法無(wú)法發(fā)揮理想擋風(fēng)效果后，決定將廢棄的風(fēng)筒布制成2.5m×0.5m風(fēng)障，其左右兩側(cè)采用測(cè)量桿進(jìn)行支撐，經(jīng)長(zhǎng)達(dá)三年的實(shí)測(cè)驗(yàn)證，其擋風(fēng)效果良好，不僅能提升對(duì)中精度，還能使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確、真實(shí)。

③四架法聯(lián)測(cè)

本礦井工作面由于受到圍巖應(yīng)力作用，在對(duì)工作面實(shí)施掘進(jìn)時(shí)，部分測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)明顯移位，并且在日常測(cè)量過(guò)程中發(fā)現(xiàn)檢查角都沒(méi)有超限。對(duì)此，借助四架法進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)聯(lián)測(cè)，測(cè)量結(jié)果顯示巷道方位角產(chǎn)生約為1.5′的閉合差，與偏差相距約150mm，在聯(lián)測(cè)的基礎(chǔ)上對(duì)巷道施工準(zhǔn)確性進(jìn)行了有效校正。

煤層二采區(qū)有一東西走向順槽，將地應(yīng)力測(cè)量成果作為依據(jù)，順槽和最大主應(yīng)力形成了越65.4°的夾角，量值相對(duì)較大。因地應(yīng)力量值偏小，在確保支護(hù)方法及參數(shù)均合理的條件下，其不會(huì)對(duì)順槽支護(hù)造成太大影響，支護(hù)的重點(diǎn)主要落在構(gòu)造帶和軟巖層上。

運(yùn)輸、軌道及回風(fēng)大巷的走向均為南北向，并且其長(zhǎng)度縱向貫穿整個(gè)采區(qū)，將地應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果作為依據(jù)，大巷和最大主應(yīng)力之間形成了25°-77°的夾角，其中南側(cè)夾角大于北側(cè)，所以與北段相比，南段在掘進(jìn)過(guò)程中會(huì)受到更大的主應(yīng)力影響，考慮到該采區(qū)地應(yīng)力并不大，影響系數(shù)相對(duì)較低，所以必須做好軟弱帶處理，以免其對(duì)施工帶來(lái)影響[3]。

④測(cè)量校核

測(cè)量校核由儀器校核與數(shù)據(jù)校核兩部分組成。其中，儀器校核是指在測(cè)量過(guò)程中對(duì)儀器進(jìn)行檢查，根據(jù)規(guī)范要求實(shí)行日檢、周檢與年檢。日檢：主要檢查儀器外觀和精度；周檢：對(duì)儀器進(jìn)行周期性檢查，同時(shí)建立臺(tái)賬；年檢：嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范，將儀器送交至當(dāng)?shù)貙?zhuān)業(yè)鑒定機(jī)構(gòu)實(shí)施全面校正，同時(shí)出具鑒定合格證。數(shù)據(jù)校核還可細(xì)分為外業(yè)對(duì)算與內(nèi)業(yè)對(duì)算，井下測(cè)放完成后，對(duì)水平角距離及傾角進(jìn)行驗(yàn)算，經(jīng)驗(yàn)算確認(rèn)無(wú)誤之后對(duì)下一站進(jìn)行測(cè)量。在內(nèi)業(yè)計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)由至少兩人實(shí)施計(jì)算，在確認(rèn)結(jié)果完全一致之后即可將其填入圖紙當(dāng)中。

3結(jié)束語(yǔ)

在大埋深礦井中，因巷道壓力的影響導(dǎo)致控制點(diǎn)發(fā)生移位，將使礦井生產(chǎn)面臨嚴(yán)重?fù)p失和安全隱患。對(duì)此，需采取相應(yīng)的技術(shù)措施，盡可能降低測(cè)量誤差，實(shí)現(xiàn)巷道精確測(cè)量，確保巷道施工準(zhǔn)確性，充分發(fā)揮測(cè)量所具有的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]呂文廣，張琳.煤礦井下巷道貫通測(cè)量精度分析及技術(shù)方法研究[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2016（03）：149-150.