礦山測量中貫通工程測量探討

張新星

（晉煤集團寺河礦，山西 晉城 048204）

1 項目工程的現(xiàn)狀

山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司寺河煤礦是一座特大型現(xiàn)代化礦井，目前全礦井生產能力900萬t/a，生產布局劃分東井與西井兩個獨立的生產井區(qū)。本次工程區(qū)域為寺河煤礦東井區(qū)，根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳為山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司寺河煤礦（東區(qū)）頒發(fā)煤炭生產許可證，開采煤層為3號煤層，開拓方式為斜井開拓，生產能力為500萬t/a。該工程具有高壓低、巷道覆蓋面廣以及施工周期長等特點，增加貫通測量精度是寺河煤礦貫通工程所要面對的問題，也是該項貫通工程能否順利進行的保證。

2 貫通測量過程的實施管理

2.1 實施過程

貫通測量需要遵循以下流程：（1）礦井內設置起始點，并根據(jù)精度要求嚴格檢查確認。測量控制點的選擇和布設是貫通工程順利施工的基礎，也是完成高精確度貫通的有力保障。由于施工區(qū)域的深度過大，所以起始點的確定變得更加關鍵。通常情況下，由專業(yè)工程人員在巷道內固定至少三處間距為175m左右的點，并使用陀螺儀測量其精確方位參數(shù)；（2）貫通測量過程基本施工內容。寺河煤礦貫通工程的回采巷道沿煤層進行施工建設，其設計高度和寬度分別為3m和4.8m。在巷道中心線位置設置運輸順槽，運輸順槽內布置大量導線點。通常巷道的施工過程由激光技術進行指向，現(xiàn)場在使用專業(yè)激光指向儀的過程中，前三處測點的位置間距應大于10m，同時每400m進行一次控制測量，然后分別由兩位及以上工程人員對測量結果進行數(shù)據(jù)計算及結果對比分析。對導線點也需實施全面檢測，檢查其是否存在偏移或損壞問題。巷道高程控制需要在同一時間進行三角高程測量和導線測量；（3）貫通測量的聯(lián)測。目前施工過程通常采用四架法進行導線測量，該方式具有測量過程可以強制對中、減小測量誤差、提升測量效率和精度的特點，可以提高導線精度，為工程高精度貫通奠定了良好的基礎。

2.2 閉合驗算過程

煤礦貫通工程建設中，施工企業(yè)收到設計單位發(fā)出工程圖紙后，第一時間要安排多名專業(yè)技術人員分別對工程圖紙進行閉合驗算，得出閉合驗算結果后要對所有結果進行對比分析，確保所有技術人員的閉合驗算結果相同后，才能夠正式將圖紙下發(fā)進行施工。

3 提升貫通測量精度的措施

3.1 嚴格執(zhí)行貫通測量勘察

為保證巷道貫通測量工作的順利開展，必須對井下巷道進行測量勘察工作。其中該項工作中最關鍵的施工部分是高程，由于施工環(huán)境光線很差，工程人員通常以頂板處為高程點實測方位。這就導致水準尺必須顛倒擺放，工程人員測得準確數(shù)值后，該數(shù)值必須以負數(shù)形式代入計算公式進行計算。

3.2 積極應用全站儀

全站儀是當前較為先進測繪儀器，兼具了磁、機、電以及光等眾多優(yōu)勢，融合了測角和測距兩項必要功能，其高度的智能化和實用性使其在貫通過程得到廣泛使用。國際上多數(shù)全站儀可以通過電子手簿、內部存儲器或內存卡記錄工作中的數(shù)據(jù)信息，并能通過多種方式與計算機直接進行信息溝通。信息接收方面：（1）可以接收計算機下達的任務信息；（2）可以經過計算機進行有關數(shù)據(jù)的錄入工作，然后通過數(shù)字形式表示測繪結果。信息發(fā)送方面：全站儀可以通過簡單、高效的操作方式將測繪結果穩(wěn)定地傳輸給計算機，實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)雙向傳輸。全站儀因其完美的融合了計算機運算能力和現(xiàn)場多種測繪能力，可以實現(xiàn)礦山三維數(shù)據(jù)的構建。全站儀在施工現(xiàn)場可以方便地采集關鍵數(shù)據(jù)，并通過后臺自動處理、傳輸，因此迅速取代了傳統(tǒng)的工作方式。

3.3 積極應用陀螺定向技術

在巷道貫通施工過程中陀螺定向技術具有極大的優(yōu)勢。該技術在貫通工程測量過程中，測量精確度基本不受礦井深度變化的影響，很大程度上保障了貫通工程精確度。針對施工礦井內貫通導線施工區(qū)域較大的情況，陀螺定向技術的高測繪精度能夠有效協(xié)助導線點關鍵數(shù)據(jù)的高精度測量，因此陀螺定向技術普遍用于井下超長貫通導線的測量。陀螺定向技術在井下環(huán)境應用時可以從三方面保證測量精度：（1）針對較深礦井的定向測量。當煤礦礦井深度過大時，井下的低溫環(huán)境和大深度會對傳統(tǒng)測量技術和儀器產生很大影響，直接干擾其測量的準確度，而陀螺定向技術可以完美的應對這類情況，尤其是定向測量特深礦井時，可以顯著提升測量精度；（2）陀螺定向技術可以對井下平面實施有效控制。工程單位在巷道施工過程中，必須保證井下平面的結構強度和穩(wěn)定性。施工過程中，通常由陀螺定向技術控制井下平面，然后經過導線對巷道掘進的距離和方向起到指引作用。該過程中傳統(tǒng)的測量方式是使用單支導線測量，測量結果精度非常差，因此通過陀螺定向技術可以大幅提升對方位角等參數(shù)的測量精度，為井下巷道貫通工程的順利進行提供準確的數(shù)據(jù)支撐；（3）為巷道驗收工作提供支撐。陀螺定向技術可以實時監(jiān)測井下巷道的施工進展，并為巷道驗收階段提供有力的數(shù)據(jù)支持。井下巷道在設計方面存在缺陷時，施工過程將直接引起導線施工相關的問題，進而導致最終測量結果的偏差。這時陀螺定向技術可以為工程人員提供精度極高的巷道方位角，施工單位以此為參考依據(jù)，便能夠及時對施工中巷道方位進行微調，以保證巷道貫通工程滿足作業(yè)要求。

3.4 積極應用地理信息系統(tǒng)技術

地理信息系統(tǒng)技術整合了工程模擬、數(shù)據(jù)的分析處理和編輯以及空間信息存儲等眾多實用技術，并能夠通過圖形、數(shù)據(jù)和地圖等多種形式表現(xiàn)分析結果，同時兼具實時數(shù)據(jù)動態(tài)修改功能和圖形修改功能，使測量過程更加智能化，測量結果更加精確。當前大量現(xiàn)代化煤礦企業(yè)正在使用地理信息系統(tǒng)技術，該項技術在煤礦施工過程中主要優(yōu)勢包括以下三個方面：（1）地理信息系統(tǒng)技術可以與煤礦調度系統(tǒng)相結合，使工程人員能夠實時監(jiān)控井下煤礦開采狀態(tài)；（2）地理信息系統(tǒng)技術可以實現(xiàn)對煤礦工程中多類信息的整合分析和分類管理；（3）對煤礦工程中所涉及的各類圖形樣式進行繪制。

3.5 積極應用計算機技術

目前計算機已開發(fā)出大量專業(yè)工程處理軟件，能夠方便地對貫通測量數(shù)據(jù)進行分析、計算和整理，不僅在一定程度上降低了人為因素引起的計量誤差，還能極大地提高工程人員的工作效率。例如，專業(yè)的誤差預計系統(tǒng)與傳統(tǒng)的誤差預計相比處理速度更快，工程人員在專業(yè)軟件中輸入貫通點的位置坐標，系統(tǒng)就能快速的計算誤差預計。同時若需要變更貫通點位置，只要重新輸入新的變更點位置坐標，即能實現(xiàn)更新后的誤差預計。

4 結語

本文分析了煤礦工程單位在對煤礦工作面實施貫通測量中所采取的合理有效管理方式，并提出了對井下巷道嚴格執(zhí)行貫通測量勘察、在貫通過程中積極應用全站儀、陀螺定向技術、地理信息系統(tǒng)技術以及計算機技術五點提高貫通測量精度的有效措施，以保障貫通工程整體的施工質量和精度，進而提高煤礦開發(fā)建設效率和質量，為國家經濟建設和社會發(fā)展增添動力。