井下采區大巷貫通測量方案的優化研究

（同煤集團煤峪口礦地測科，山西 大同 037001）

為了滿足不斷增加的煤炭市場需求、擴大煤炭生產效率，煤峪口礦需要對井下主運輸巷實施貫通測量作業。其中1106輔運輸巷和1107主工作面內的切眼已經完成，計劃將1107的主運輸巷與1107切眼72m處進行貫通，貫通距離為740m，煤礦井下的導線長度約為7122 m。在井下巷道內均勻鋪設了31個導線點，各處導線上的平均邊長約為239m，該貫通工程的貫通路徑結構見圖1。

圖1 1107主運巷貫通結構

該貫通工程規模較大，整個工程導線主要來自二分區的基本控制導線，整體來說相對于獨立，因此在進行貫通作業時應使其符合《煤礦測量規程》中關于對獨立巷內貫通相遇點的偏差不得超過0.2m的標準規定。現有的井下采區貫通測量方案主要是采用人工全站儀測量的方法，鑒于井下多變而復雜的地質環境，其貫通測量誤差往往超過1m，無法滿足井下貫通測量的需求。本文提出了一種新的貫通測量方案，經在煤峪口礦應用，效果明顯，其具有測量方案簡單、精度好的優點。

1 貫通測量方案的設計及誤差分析

由于本次貫通測量屬于井下獨立式的貫通工程，在進行測量時，僅涉及井下巷道的高程測量及導線測量，與地面上的聯系定位測量無關。因此在制定井下貫通測量方案時，應把測量導線設置于巷道的中心位置，各個區域導線的邊長要基本一致，每個測角采用兩個測回方案。在同一個測回中，半測回之間的誤差不得大于±21″。導線邊測量時，一次測回的數據顯示偏差不得大于±9 mm，單程測回之間的差值不得大于±16 mm。為了確保井下測量的精度，采用精度小于2″的全站儀，同時輔以三角高程測量儀，測量時均需要進行獨立兩次的測量。根據煤峪口礦的實際情況，項目組分別制定了增加測角精度和增加測陀螺邊的貫通測量方案。

為了對增加測角精度和增加測陀螺邊的測量方案的實際誤差情況進行分析，本文設定1107主巷的K點位置作為計算的坐標原點，設主運輸巷的方向為Y′軸，將垂直與貫通方向設置為X′軸，貫通的貫通誤差為MX，測量中貫通點位的測量誤差為M，井下貫通作業過程中的貫通誤差預計見圖2。其中對導線的邊線測量誤差約為1/8000，測量過程中的導線測角中誤差mβ=±7°，關鍵點K處的高程貫通測量誤差約為其中L表示井下巷道鋪設導線的長度。

圖2 巷道貫通誤差預計

2 各貫通測量方案誤差分析

1107主運輸巷主要是作1107綜采工作面的物料運輸的，設置于2015年。為了降低井下貫通作業的費用，在充分分析了煤峪口礦井下貫通作業方案的基礎上，根據井下實際測量的數據（見表1），通過對實際測角的分析，確定在實際貫通測量中的誤差：

表1 1107巷實測的測角中誤差

采用增加測角精度方案貫通測量時，假設各個導向點和貫通相遇點K的連線之間在Y′軸上的投影表示為Ryi（前移），各個導向點和貫通相遇點K的連線之間在X′軸上的投影表示為Rxi（前移），則各個導向點和貫通相遇點K的連線之間在Y′軸上的投影的平方和表示為∑R2yi（前移）=10094041.54，各個導向點和基點K的連線之間在X′軸上的投影的平方和表示為∑R2xi=97380.569。

因此可知煤礦井下貫通測量時測角誤差導致貫通相遇點K在X′軸上的誤差M′xβ表示為：

式中：ρ為角度和弧度之間的轉化常數，取206256″。

井下導線量邊的誤差而導致的貫通相遇點K在X′軸上的誤差M′xL表示為：

煤礦井下導線測量誤差而導致的基點K在X′軸上的誤差M′x可表示為：

在井下進行貫通測量時，為了確保測量結果的準確性，各項測量均需進行兩次，然后求其平均值。因此可知，井下貫通相遇點K在X′軸上的誤差：

則在貫通相遇點處的估計誤差約為2Mxk=0.165 m。

同理可計算出，當采用增加測陀螺邊的方案情況下，其貫通測量相遇點處的估計誤差約為0.469m，不滿足《煤礦測量規程》中關于對獨立巷內貫通相遇點的偏差不得超過0.2m的標準規定。綜合分析后選擇增加測角精度的井下貫通測量方案。

3 增加測角精度貫通方案的應用效果

增加測角精度貫通方案的應用方案，煤峪口礦在1107巷進行貫通作業時，按實施現場貫通測量圖片見圖3。根據貫通后測量，在相遇點處的實際偏差約為0.186m，與理論計算結果基本符合，且滿足《煤礦測量規程》中關于對獨立巷內貫通相遇點的偏差不得超過0.2m的標準規定。1107巷的應用表明，采用提高測角精度替代傳統的利用全站儀進行測量的方案，具有顯著的優勢。

圖3 井下貫通測量

4 結語

本文根據現有僅依靠全站儀進行井下貫通測量，存在的效率低下、精度差的難題，提出了一種新的大巷貫通測量方案，即增加測角精度貫通方案，結果表明，利用新的貫通測試方案。實際測量誤差僅0.186m，且在施工過程中測量方案簡單可行，測試效率高、穩定性好，能夠有效地保證井下巷道貫通精度，降低測量周期和費用，具有應用推廣價值。