“同步法”測量在煤礦井下的應用

王　科

(山西長平煤業有限責任公司,山西 晉城 048000)

礦山測量可以對礦井中的地質變化情況給予真實、準確的反映,直接決定了煤礦的開采效率和質量,有效保障了煤礦開采工作的安全、高效進行[1]。巷道中線的延伸是礦山測量的重要工作,井下導線隨著巷道掘進而逐步敷設,在巷道掘進過程中,通過導線點來控制巷道平面位置。為了檢查平巷的鋪軌質量和為平巷改造提供設計依據,需進行巷道縱剖面圖測繪,這一工作一般是在水準測量過程中同時完成的,但由于巷道形成后,部分功能改變,需要巷道坡度、頂底板剖面,而巷道剖面的測量一般滯后于巷道功能設計,從而增加了測量工作量,降低了工作效率。隨著測量技術的發展,全站儀已經廣泛應用于礦山測量,其簡潔高效在導線測量和三角高程測量中具有重要意義[2-5]。

1　同步法測量技術

井下同步測量法是采用全站儀在導線測量或巷道中線延伸同時測定巷道剖面,這樣既可以減少搬站次數、節省作業時間,同時可以提高工作效率,降低由于人為觀測造成的誤差概率。以長平礦Ⅲ43231巷巷道中線延伸為例,同步測量法示意圖見圖1。

圖1　同步測量法示意圖Fig.1　Synchronization measurement

開始作業時,先測導線點檢驗角,精度符合要求后,搬站,在231/5擺站后視231/4,然后按采區15″導線測量步驟開始測量未知點方位和距離,測完導線后在232/5擺站不動,從已知232/5高程點向未知點移動,在巷道變坡點或30 m左右豎站并記錄巷道高,直到未知點停下,把棱鏡掛在未知點上,測量高差,量取儀器高和覘標高,在觀測開始前和結束后用鋼尺各量一次,兩次丈量的互差不得大于4 mm,取其平均值作為丈量結果;然后搬站在未知點擺站后視232/5開始進行巷道中線延伸工作;最后再把棱鏡掛在232/5,再次測量高差,量取儀器高和覘標高。兩次測得的高差應滿足相鄰兩點往返測高差的互差不應大于10 mm+0.3 mm×τ(τ為導線水平邊長,以m為單位);這樣得到232/5到未知點這個區間的剖面,在一個測站上既測了巷道剖面又進行了導線測量。

采用同步法測量,巷道剖面測量與導線測量或巷道中線延伸同步進行,隨著巷道掘進中線延伸,巷道剖面能夠及時地更新到最近的中線點或導線點上,而且所形成的巷道剖面可以跟隨每個導線點的敷設,隨時續加,可以及時反映巷道煤層和頂底板的起伏變化,在巷道掘進過程中遇到地質構造時,及時準確提供相應位置的實際標高和準確位置,為地質預報和煤層位置判斷提供有力的基礎資料。

2　井下工程應用

2.1　工程概況

長平礦Ⅲ4323工作面為綜放工作面,工作面切眼設計長度為141 m,Ⅲ4323工作面由Ⅲ43231巷、Ⅲ4323工作面切眼和Ⅲ43232巷共三條巷道組成。按照煤礦生產部門制定的施工計劃,要求在Ⅲ43231巷與Ⅲ4323工作面切眼貫通后進行貫通聯測,由于采面形成后進行切眼掃底,以及由于地質條件變化、掘進割煤等因素造成部分剖面和巷道設計斷面出入較大,需要重新觀測巷道部分剖面圖。

2.2　同步法測量施工方案

按照以前施工方案,施工作業流程是先沿231/7、231/8等導線點聯測至232/8、232/7導線點,然后沿相反的路線測量巷道剖面,具體施工路線見圖2。

在井下施工中,采用同步法測量,一個測站同時進行巷道剖面測量和導線點測量,采用全站儀從Ⅲ43231巷231/7點開始,沿著231/7、231/8等導線點逐步聯測至232/8、232/7導線點,每個測站都首先進行巷道剖面測量,再測量導線點,單程測量即可完成以前往返測量的所有工作任務,觀測路線見圖3。本次貫通觀測,實際測量導線長度382.729 m,剖面長度276.589 m,最少節省3個搬站,節約時間約40 min。

圖2　原施工線路圖Fig.2　The original construction plan

圖3　同步法測量施工線路圖Fig.3　The construction plan with synchronization measurement

2.3　觀測數據分析

2.3.1平差分析

Ⅲ4323工作面總共布置15″級導線20站,導線全長1 404.236 m。對導線聯測數據進行貫通平差分析結果為:

方位角閉合差

相對閉合差

fx=-0.150 m;

fy=0.061 m;

f=±0.162 m；

K=1/8 667<1/4 000.

2.3.2高程閉合差分析

高程傳遞隨著導線點進行,高程測量全長1 404.812 m,實測20站,三角高程導線的高程閉合差:

2.4　應用效果

根據以上測量結果分析可知,此次Ⅲ43231巷與Ⅲ43232巷的貫通施工,滿足采區15″導線精度的要求,高程測量結果滿足施工精度要求。采用同步法測量,由以前的往返測量縮減為單程測量,優化了施工線路,節約施工時間,提升工作效率;并且及時反映巷道局部變化情況,提高對巷道整體情況的認識,可根據巷道各部位的用途及時調整巷道坡度、尺寸。

3　結束語

1)Ⅲ43231巷與Ⅲ43232巷的貫通施工,滿足采區15″導線精度的要求,高程測量結果滿足施工精度要求。

2)采用同步測量法,一個測站同時進行巷道剖面測量和導線點測量,可以優化施工路線,節約施工時間,提高工作效率,且可以及時反映巷道變化情況。

3)全站儀同步法測量簡潔高效,可作為巷道中線延伸及巷道剖面測定的可靠技術方法。