復雜條件下兩井貫通測量技術研究與應用

趙學軍

摘要：為保證兩井之間巷道的正確貫通，兩井的測量數據必須統一，即采用同一坐標系統和高程系統，為此，需在井上進行地面控制測量，使兩個井筒置于同一控制網中；為了使井上、下使用同一坐標系統，需要進行礦井聯系測量把地面的坐標系統和高程系統傳遞到井下；然后利用井下導線測量把井下起始方位和坐標延伸到相向掘進的兩個頭面。

Absrtact： In order to ensure the correct passage between the two wells， the measuring data of the two wells must be unified， that is， the same coordinate system and elevation system should be adopted. For this reason， the ground control survey should be carried out on the well， so that the two boreholes can be placed in the same control network. In order to use the same coordinate system under the well， it is necessary to carry out the mine contact survey to transfer the coordinate system and the elevation system of the ground to the underground. Then the starting direction and coordinate are extended to the two heads of the heading by underground traverse survey.

關鍵詞：復雜條件；兩井貫通；測量技術

Key words： complex condition；two-well-through；measuring technology

中圖分類號：TD175 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）10-0106-02

0 引言

陶二礦-711北大巷是為了解決陶二煤礦深部煤層的開采而在東副井開掘的一條主要運輸大巷，該巷道施工線路長，通風困難，為改善其通風條件，決定在其中部開掘12430泄水巷與陶二礦四下采區12430下聯巷貫通，12430泄水巷下頭開口于-711北大巷，上頭開口于12430下巷，巷道全長約650m左右，由于2214工作面的回采，2214下巷遭到破壞，使得由12430下聯巷通過2214下巷-首采皮帶下山-711北大巷-12430泄水巷這一貫通測量路線不再可能實施。這樣就不能在巷道貫通前由一條起算邊向貫通巷道的兩端敷設井下導線，而只能由東副井和陶二新副井兩個井口，通過地面聯測、聯系測量，再布設井下導線到待貫通巷道兩端，進行貫通測量，也就是兩井貫通測量。

地面兩井口直線距離2100m，新副井井深450m，東副井井深860m，井下7″導線全長5450m左右。

根據《煤礦測量規程》第77條、78條規定，在布設井下基本控制導線時，一般每隔1.5～2.0km應加測陀螺定向邊，而陶二礦進行此項工作需請外單位有資質、有儀器的單位進行。由于當前效益不好，資金緊張，陶二礦決定不再進行此項工作，由此，此項貫通工程上升為復雜條件下的兩井貫通測量工程。

1 科學原理

為保證兩井之間巷道的正確貫通，兩井的測量數據必須統一，即采用同一坐標系統和高程系統，為此，需在井上進行地面控制測量，使兩個井筒置于同一控制網中；為了使井上、下使用同一坐標系統，需要進行礦井聯系測量把地面的坐標系統和高程系統傳遞到井下；然后利用井下導線測量把井下起始方位和坐標延伸到相向掘進的兩個頭面。

2 新成果的創新點及解決的方法（具體的方法措施）

2.1 技術路線與技術關鍵

①各種誤差參數的選擇。

2.2 地面控制測量

陶二礦地面控制點有三個，服務樓，小學和近1（已知高程點），陶二礦新副井和東副井的近井點都是基于此三點建立起來的。東副井近井點是于2005年3月由邯鄲市卓寶測繪有限公司建立的，點名K1。陶二新副井近井點服務樓點于2006年3月由邯鄲市計量檢測中心第九站重新測量。

近井點的建立測量使用儀器為美國產阿什泰克ProMark2超級馬克2 GPS測量系統，該儀器精度指標：水平5mm+1ppm；垂直10mm+2ppm。

觀測作業的主要任務，是捕獲GPS衛星信號對其進行跟蹤、接受和處理，以獲取所需的定向和觀測數據。外業觀測工作包括天線安置、觀測作業、外業成果記錄和野外數據的檢查。

兩個近井點雖然不是一起建立的，但是在重新測量陶二新副井近井點時也把東副井近井點聯測在內，使它們處在同一E級GPS網內，兩井使用了統一的坐標系統。

2.3 礦井聯系測量

兩井的聯系測量由邯鄲市計量檢測中心第九站于2006年3月進行施測的。用懸掛鋼絲的方法向井下傳遞平面坐標和高程。

地面連接導線用日本產拓普康TOPCON602系列全站儀。按5″導線的要求進行施測。每站四個測回，邊長每條邊測兩個測回，每個測回讀數4次，并進行往返邊長測量，溫度和氣壓輸入儀器內部進行自動改正。

鋼絲投點使用的是1.6mm直徑的碳素鋼絲、配合測量小絞車進行投點，測量時井下掛50kg重砣。

高程傳遞時掛15kg重砣，并記錄井上、下溫度。高程傳遞井上用瑞士威爾特T2經緯儀測定鋼絲上的標記a，井下使用瑞士陀螺經緯儀直接測定井下標記b。

井下連接測量使用拓普康TOPKON602系列全站儀按7″要求進行，每站兩個測回。并按要求測得所需距離。陶二新副井井底三個點分別是A、B、C。東副井井底三個點分別是F1、F2、F3。

定向使用瑞士WILD廠生產的GAK-1型陀螺經緯儀在陶二新副井和東副井分別進行陀螺定向測量，定向時采用跟蹤逆轉點法，采用2-2-2的方法進行，陀螺北的觀測每測回連續觀測5個逆轉點，計算3個陀螺擺動中值。各項限差符合《煤礦測量規程》要求，經計算，陀螺方位角一測回測定中誤差為±4.1″，滿足儀器精度±15″的要求。

2.4 井下導線測量

由于2010年井底裝修，原有的定向點遭到破壞，陶二新副井底剩下B點一個點，在四采石門還有一點D8。曾經利用無定向導線把B點到D8點之間的7″導線恢復。而東副井一個點也沒有了。只有從原定向點向外引的7″導線點D′點和D10′點。因此，井下導線分別從這幾個點開始，按《煤礦測量規程》中7″導線的規定施測，導線獨立施測兩次，用DTM-352C型全站儀測量邊角，測角精度為±2″，測距精度為±（2ppm*D）。當邊長大于30m時，一次對中兩個測回，測回間互差不超±12″；邊長在15m～30m時，兩次對中，每次對中測一個測回，測回間互差不超過±30″；當邊長小于15m時，三次對中，每次對中測一個測回，測回間互差不大于±30″，每測回的“2C”互差不大于±15″，同一測回中半測回互差不大于±20″，要求測角中誤差不大于±7″。

測角時采用0.5kg的錘球和擋風布進行儀器對中，前后是視采用棱鏡，亦采用0.5kg的錘球和擋風布進行棱鏡對中。風流過大時加大錘球重量并用套管擋風（套管使用打印圖紙用的卷筒紙的卷筒，屬于廢物利用）。導線點全部設在頂板上，選點時根據巷道具體情況盡量加大邊長，每隔一定距離設立一組永久導線點，邊長采用前后視往返測量，每次測量均讀數三次，互差不大于±2mm，往返互差不大于邊長的1/6000。

為了加強井下導線的方向控制，減少長距離貫通導線測角誤差的累積影響，以確保貫通精度，應在必要的地方加測一到二條陀螺定向邊，但是由于當前煤礦效益不好，資金緊張，因此不再加測陀螺邊，由此本次貫通工程升級為復雜條件下的兩井大型貫通工程。

2.5 井下高程測量

井下高程測量分別從B點和D′點開始，按《規程》關于井下水準測量的觀測要求，采用S1級水準儀和普通水準塔尺進行。當巷道傾角大于8°時采用三角高程測量進行。

2.6 創新點

①地面控制測量采用GPS全球衛星定位系統測定控制點的坐標和高程。②礦井聯系測量用陀螺經緯儀定向。③在井下采用“三架法”“全站儀、水準儀聯測”等多種技術手段提高測量精度。④為了解決井下沒有加測陀螺定向邊而使得導線精度降低的問題，采用加大工作量的方法，每條導線獨立測量3遍，盡量使得測量數據平均值接近它的最合適值。

3 成果投入使用的時間和地點，實驗的檢驗效果，成果使用的適應性和可靠性

2014年5月份，12430泄水巷準確貫通，實測結果如下：

而根據《規程》規定，結合工程需要，規定貫通相遇點在水平重要方向上的允許偏差不得超過±0.5m，在高程方向上的允許偏差不得超過±0.2m。

實測結果均小于規程和技術要求，表明該成果是適用和可靠的。

4 主要效益

本次貫通測量工作產生的經濟效益是無法用具體數字來計算的，如果硬性的非要用數字來說明，也就是井下沒有請有資質的單位加測陀螺定向邊，節省資金24000元；再就是假如巷道不貫通或貫通偏差較大，就會出現廢巷，每米巷道成本按10000元算，則節省的資金也是相當可觀的。其社會效益就更明顯了，首先，巷道的高精度貫通，為本礦在采掘銜接上提供了有力的保障并奠定了牢固的基礎；其次，測量人員的認真負責及先進儀器的使用，不僅保證了貫通精度，而且提高了測量速度，減少了測量工作占用巷道對生產的影響，間接加快了生產速度，博得了一致好評。

5 結論

井巷貫通測量工作，必須有精度完全滿足要求的首級測量控制網。貫通測量工作絕對不能馬虎，不允許有半點差錯，要嚴格執行國家頒發的規范中各種精度限差要求。在邊角測量時最好采用往返獨立觀測方法。因為導線是支導線形式，沒用更多的檢核項目。因此角度觀測往返各測2測回，增加一個圓周角的檢核條件。

參考文獻：

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