地下礦山開拓長距離平巷貫通控制測量探討

申家國

（甕福（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550000）

隨著當今礦業開采的不斷發展，地下礦山開拓長距離平巷貫通測量技術也得到了廣泛應用。通過這一技術的合理應用，不僅可以對千米以下的深部礦山建設起到有效的指導作用，同時也可以讓礦井建設的工期得以有效縮短，進而為礦山的開采效率與開采質量提升提供出足夠的技術支撐。

1 測試原理

地下礦山長距離平巷貫通控制測量工作這一技術的主要原理是借助于聯合聯系測量法，讓起始點三維坐標的精度以及起始邊方位精度得以全面提升，然后將加測陀螺邊加測在長距離導線之中的適當位置，以此來對其方位進行修正。在對導線進行測量的過程中，主要應用到的觀測方法是不等權觀測法，通過這種觀測方法，可以讓平面坐標以及方位誤差的積累得以顯著降低[1]。

2 設備

（1）工藝流程。在進行地下礦山開拓長距離平巷貫通控制測量的過程中，主要的工藝流程包括以下幾個：第一，做好測量準備；第二，做好地面的控制測量工作；第三，做好千米深井的聯合聯系測量工作；第四，做好不等權線的測量工作以及距離水準的測量工作；第五，進行陀螺邊的加測；第六，根據修正好的三維坐標以及方位來進行貫通測量。

（2）材料和設備。在進行地下礦山開拓長距離平巷貫通控制測量過程中，施工單位一定要對材料設備進行合理選擇，這樣才可以提升測量精度，保障測量質量[2]。在具體的測量工作之中，需要的材料和設備包括全站儀、陀螺經緯儀、光學經緯儀、水準儀、長鋼尺、鋼卷尺、鋁合金塔尺、對講機、測量手搖絞車、長鋼絲、配重砣、大水桶、鉆頭以及手持電鉆。

3 測量操作要點

3.1 測量準備

①在準備過程中，所有的儀器設備都應該配備齊全，并嚴格依據《中華人民共和國計量法實施細則》之中的規定對其合格情況進行檢驗。②對施工圖紙進行審核，并對控制測量方案和誤差預計進行編制，做好安全交底工作。③對所有專業測繪單位所提供的各種測量和控制成果進行收集。④做好測量控制定位的交接工作，并對控制點做好保護，保障資料的齊全性。⑤通過坐標反算法對測量控制點邊長以及方位角進行核對。⑥通過符合校測法對進行測控點做好校核工作。

3.2 地面控制測量

在待測量豎井地面位置進行有利地形位置的選擇，在選好的位置上設置近井點以及近井邊，然后借助于地面上已有的控制點來控制測量平面、高程。在進行平面控制測量過程中，可以通過全站儀進行三次的對中測量和三個角量邊回測，保障測角中以及邊長對中誤差都和規定相符。

3.3 聯合聯系測量

（1）陀螺定向。首先是準備工作，在定向之前，應該選擇貫通井測定儀器常數地面已知的坐標方位角邊，并在貫通鏡下長距離平巷待施工位置的馬頭門聯絡巷之中進行定向邊以及定向點的布設。已知邊坐標方位角中誤差應該控制在±2”，在馬頭門聯絡巷之中，定向導線點一定要牢固埋設，避免淋水和大風，且應該便于觀測。定向邊長應該盡量控制在50米以上。然后是陀螺定向測量：①在貫通井地面上已知邊上分別用三測回方法對陀螺方位角進行獨立測量，然后求出三個一起的常數。②在貫通井長距離平巷馬頭門聯絡巷之中的定位邊上分別用三測回方法來進行陀螺方位角的測量，盡量在兩個定量邊端點位置各進行一個測回的測量。③在返回到了貫通井地面之后，再通過三測回方法對已知邊上的陀螺方位角進行獨立測量，然后求出三個儀器常數。

（2）雙線投點聯系測量。首先是準備工作：在每一個貫通井地面上的井口位置，都應該設置投線絞車的設置，沒口設置兩臺，然后在與井口相距2.5米高的位置進行投線平臺架設，然后在合理的位置上安裝兩只投線小滑輪，并將穩定夜容器設置在井底。按照井筒的實際深度，選擇兩根直徑是1.2米、長度適宜的鋼筋，再借助于滑輪將鋼絲從井口平臺上投放到井底，鋼筋的前端應該懸掛一只小重錘。在鋼絲到達了井底之后，需要用砝碼來代替小重錘，并逐漸將砝碼加重，然后將其沉入到穩定夜容器之中，使其保持自由穩定的狀態，但是不可以觸及到容器。然后是雙線投點的聯系測量：測量站應該設置在近井點地面以及平巷馬頭門的定向點位置，并和已知的陀螺定向點、控制點和兩根長鋼絲之間組成一個幾何圖形。然后借助于J2經緯儀進行三次對中，再各進行三次水平角的測回，且應該量誤差控制在20”以內。通過已經比長鑒定過的鋼尺進行量邊，量邊工作應該往返讀數六次，并讀出具體的數據，保障相互之間的差距在±2毫米以內，這樣才算完成了一次幾何定向聯系的測量工作。接下來將兩根定向的長鋼絲進行移動，再通過以上的方法第二次對幾何定向聯系進行測量。在保障兩次測量相互差與標注相符的情況下，雙線投點聯系的測量才算完成。

（3）導入高程測量。將1000米長鋼絲進行比長和改正之后，將其從地面投放到井下，并在地面以及馬頭門聯絡巷之中通過水準儀進行觀測，水準測量應該按照四等進行確定，然后借助于鋼尺將地面近井點高程向井下的聯絡定向點進行傳遞。在此過程中，需進行兩次的高程導入，在兩次相差不足井筒總深度八千分之一的情況下才算合格。

3.4 內業計算

首先需要進行陀螺定向以及幾何定向之間聯合聯系測量結果的計算，這樣才可以獲得定向邊、定向點的方位及其平面坐標，進而為起始的平面施工提供給出合理的控制資料。然后需要通過水準儀和長鋼尺將定向邊以及定向點高程結果導入，并對其進行計算，將其作為起始施工之中高程控制方面的資料。

3.5 井下導線測量

在導線測量過程中，主要應用到的是全站儀2”、1+1.510-4以及TCR1202+R400不等權觀測，也就是對正常的導線邊分別進行兩次的對中以及兩次的測回。如果導線邊非常短，或者是觀測條件非常不好，則需要進行三次的對中以及三次的測回，也可以通過三架法或者是四架法進行測角，并通過比長之后的鋼尺進行邊長測定。測角中的誤差以及邊長對中誤差都應該與標準相符。同時，在進行導線測量時，應做好相應的防風措施。

3.6 長距離平巷施工貫通測量

①掘進時應該經常進行測量，并及時進行填圖處理，進而讓貫通施工得到更好的指揮。②在相向施工過程中，如果貫通距離只剩20米，則應該將其中一端的施工停止，然后對工作面進行三維坐標的實測，并對禁止入內的警示標識進行設置。另一端可以將復測導線資料作為依據對施工測量進行計算，以此來為現場貫通施工提供指導。③在平巷貫通施工結束之后，應該聯測其兩端導線以及高程控制點，然后對其方差進行計算，這樣就可以形成高等的控制測量資料，為以后類似工程的施工及其管理提供參考。

4 測量質量控制

4.1 測量儀器的質量控制

①所有的測量儀器精度都應該與施工要求嚴格相符。②在所有測量儀器正式使用之前，都需要經過資質過硬的檢測單位檢測，在確定各項指標合格之后才可以投入使用。③在儀器設備的運輸以及使用過程中，都應該做好相應的防振措施，并對做好自檢工作。

4.2 地面測量的質量控制

①對于資料之中提供的控制點，施工單位一定要做好現場的交接以及聯測，以此來對點位精準度以及精度進行檢測。②在近井點的建立時，小三角精度一定要達到5”。

4.3 井筒雙線投點的質量控制

①鋼絲直徑需要控制在1.2毫米以內，不可過大。②在將鋼筋投放到了井底并進行水平配重之后，需要借助于信號圈法或者是比距法對其進行垂直度測量，以此來保障鋼筋處于自由懸掛狀態。③穩定液一定要選擇廢機油，在必要的情況下，也可以將鋸木屑加入到廢機油之中，以此來實現重砣穩定性的提升，將鋼筋擺動幅度控制在3毫米以內。④測量過程中一定要將井下的通風機關閉，并將風門設置在主要的地點。⑤在通過全站儀進行井下鋼筋觀測時，首先應該對其振幅最小值以及最大值多進行幾次觀測，然后用平均值作為固定目標，再根據固定目標進行方向值的確定。⑥投點觀測一定要獨立進行兩次，兩次的投點坐標互差應該控制在2毫米以內，然后將兩次的平均值用作最終的測試結果。

4.4 陀螺經緯儀的觀測質量控制

①在應用陀螺經緯儀進行測量的過程中，應該將誤差控制在15”以內。②在陀螺經緯儀的使用過程中，一定要進行3、2、3觀測程序的應用，也就是首先對地面上已知的邊進行三次測回，以此來實現測定儀常數的確定，然后在井下的定向邊進行兩次測回，這兩次測回應盡量選擇在兩個端點上進行測量，每個端點測量一次。③在井下，定向邊端點一定要設置成永久性的導線點，并保障埋設的牢固性和可靠性。

4.5 井下導線的測量質量控制

①在測角過程中，需要通過不等權觀測法進行測量，也就是在應用經緯儀進行長邊點觀測的過程中，需要進行一次對中以及兩次測回，在進行短邊或者是長短邊連接點觀測的過程中，需要進行兩次對中，并各自進行一次測回。同時應該控制好對中精度，使其處在0.5毫米以下，或者是直接應用三架法、四架法來進行測角工作，以此來將誤差降到最低。在進行對中測量的過程中，一定要做好相應的防風措施，并對基本導線做好測中誤差的控制，使其誤差處在±7”以內。②應該通過雙向測量法進行測邊，對于任何一個站點，都應該進行兩次的導線測量，這樣才可以使其得到往返觀測，且需要將互差控制在2毫米以內，最后將往返觀測獲得的平均值作為最終的邊長值。③因為地面以及井下的深度會達到近千米，所以在進行導線計算的過程中，需要按照投影面對其邊長進行規劃。

4.6 長距離平巷的高程測量質量控制

在高程測量過程中，需要將聯系測量導入，以此作為起始的高程測算資料，然后通過各個導線點進行水準點的設置，并通過水準儀進行往返觀測，這樣就可以形成一個復測的支導線，這個支導線的閉合差需要按照I級的要求來進行控制。在觀測站的設置過程中，也需要盡量讓前后的觀測距離保持一致。

5 結語

綜上所述，在當今的地下礦山開拓長距離平巷貫通控制測量工作之中，施工單位一定要對需要應用到的儀器設備進行合理選擇，在經檢驗合格的情況下才可以投入使用。在控制檢測過程中，也應該對各種的檢測工藝加以重視，并做好質量的控制。