大型礦井巷道貫通測量方法與誤差分析

范鵬凱

（潞安集團古城煤礦，山西 長治046100）

大型礦井的存在為我國社會經濟的快速發展和區域民生的穩固保障提供了重要作用，而礦井巷道貫通測量方法作為大型礦井巷道測量的重要類別，貫通測量方法的科學性、合理性與精確度直接關系到大型礦井的合理開發。然而，根據我國相關數據信息，我國絕大部分大型礦井巷道貫通測量方法在一定程度上都存在著測量精度不滿足測量要求這一突出問題，因此，大型礦井巷道貫通測量方法技術流程的改進和測量準確度的提升勢在必行。在此背景下，對大型礦井巷道貫通測量方法的深入探討與剖析，對其測量工藝流程進行合理分解，研究大型礦井巷道貫通測量方法誤差原因并提出針對性控制措施，也就具備了重要理論意義和現實價值。

1 礦井巷道貫通測量的意義

首先，大型礦井巷道貫通測量有助于礦井工程成本費用的節約和工程進度的合理保證。大型礦井巷道貫通測量數據精確度越高，越能加快礦井工程的地下掘進速度，使大型礦井多個需要相互貫通、相互連接的巷道能快速聯通，不斷縮小大型礦井地下建設周期，確保工程項目進度符合預期目標，節省企業的成本費用支出。另一方面，大型礦井巷道貫通測量有助于保證工程施工安全。在礦井施工過程中，巷道的貫通測量數據精確與否直接影響著工程項目施工的順利與否，及其安全保障措施計劃方案的制定。巷道貫通測量精確度的不足，很容易造成地下礦井巷道與巷道之間的不精確連接，甚至是導致巷道與巷道之間有較大的分離偏差，造成大型礦井巷道掘進安全事故的頻頻發生，因此，在整個大型礦井巷道貫通測量工作中，測量技術人員必須保證貫通測量數據的精確度與合理性。

2 礦井巷道貫通測量方法

2.1 井下平面導線測量

井下平面導線測量方法是目前所有大型礦井巷道貫通測量方法中應用最為廣泛的重要測量方式，具體應用往往包括主輔點菱形導線法、主輔點四邊形導線法和環形導線法三大類。其中，主輔點菱形導線法如圖1所示。在三種井下平面導線測量方法的實際施工過程中，需要增加輔助性的導線點，借助導線點布設位置。導線點往往設定在靠近大型礦井貫通測量方法的主控制線附近，利用全站儀精確測量主控制線和輔助線導線之間的距離大小。在大型礦井巷道貫通測量過程中，利用菱形或四邊形導線法進行測量是將四個導線點連接成菱形或四邊形，環形導線法則是利用強制歸心裝置設定環形導線法測量過程中的所有導線點，在確保環形導線法測軸線數據精確度的基礎上進行測量。

圖1 主輔點菱形導線法

2.2 礦井聯系測量

大型礦井巷道聯系測量方法是依托于定向法原理，選取某一礦井或某兩個礦井作為聯系測量的定向基礎，確定礦井起始坐標、起始高程和起始方位角等參數信息，進而將地面參數數據和大型礦井井下參數數據相互關聯，以地面測量的參數數據為依托，計算出大型礦井井下基準點的平面坐標、平面高程和平面方位角等原始數據。

2.3 地表平面導線測量

在利用地表平面導線法對巷道進行貫通測量時，應將貫通測量觀測地點選取在大型礦井上方所對應的靠近礦井井點的某一位置。該位置必須具備數據觀測便捷和數據分析合理等基本原則，視野良好，地勢平穩，確保觀測人員能合理確定后續觀測數據。同時，利用地表平面導線測量大型礦井數據信息的各測點之間的高程信息和位置誤差設計必須符合規范要求，可根據精度目標提前計算出各測點高程和位置誤差的允許范圍，在觀測點位置科學確定后，應在各觀測點之間設置導線網，將觀測點與周圍觀測點三角連接，最后借助三角網法對大型礦井巷道的各觀測點數據進行連接測量。

3 巷道貫通測量工藝及誤差分析

3.1 貫通測量工藝流程

大型礦井巷道貫通測量作為礦井測量的重要內容和關鍵工序，礦井巷道貫通測量所涉及的工作范圍較廣，具備較高的專業技術要求和人員技能需要，因此，大型礦井巷道貫通測量過程中應制定盡可能明晰的施工計劃，根據科學的施工工藝流程對各施工工序與施工步驟進行合理規范，避免礦井巷道貫通測量誤差的不斷積累。通常情況下，礦井巷道貫通測量工藝流程主要包括準備工作、幾何要素計算、貫通位置與時間確定、延長與核實巷道腰線中線四大步驟。就計算幾何要素問題而言，大型礦井巷道貫通測量需要坡度、方位角、傾角、中心線位置、指向角大小等諸多幾何要素，而在該類型幾何要素計算過程中，應針對礦山類別實際與礦山所處地理條件、地質情況等，科學選擇計算方法，保證幾何要素計算結果的精確度與合理性。

3.2 測量數據誤差分析

大型礦井巷道貫通測量誤差數據的存在，直接影響礦井巷道后續施工和最終測量數據精確度，因此，提高礦井貫通測量數據精度是礦井地下工程施工的必備要素。通常情況下，利用井下平面導線測量、礦井聯系測量、地表平面導線測量等方式所測的井下巷道貫通測量數據誤差往往集中于三大方面。首先是受地表變化因素影響的測量數據與計劃數據之間的偏差。其次是各類型貫通測量方法在測量過程中，由于導線長度選擇不合理，測量工作人員根據導線法或其他設備儀器測量貫通數據時造成誤差的不斷積累，使最終測量數據與預期數據之間偏離較大。最后，定向測量方法所選取的定向與投點方向也是造成礦井巷道貫通測量誤差出現的重要原因。

4 提高巷道貫通測量精度的控制措施

大型礦井巷道貫通測量精度影響因素多種多樣，施工人員專業素養、儀器設備實際精度、礦井巷道貫通測量方案等都是直接關系巷道貫通測量精確度的重要原因。因此，可從以下幾方面不斷提高大型礦井巷道貫通測量數據精確度。首先，應明確測量誤差不可消除但可減小的性質。在巷道貫通測量過程中，可結合礦井實際情況，以技術理論和經濟行為分析制定更加合理的礦井巷道貫通測量方案，不斷提高技術工作人員對礦井測量誤差影響因素的分析，針對性地優化相對應的施工環節。其次，可構建專用的大型礦井地面控制網。由于礦井開發范圍的不斷擴大造成原有地面控制點在外在地表環境變化下的變化，使基準數據參考性減弱，因此，可借助構建專用地面控制網的方式，保證地下礦井巷道貫通測量數據精度。最后，可借助提升井下導線測量精度的方式縮小巷道貫通測量誤差。

5 結語

巷道貫通測量數據信息的精確直接關系著大型礦井巷道安全和施工安全，關系著礦山的合理開發和安全高效。一般而言，大型礦井巷道貫通測量誤差影響因素主要表現為地表連接誤差、井下導線測量誤差和定向誤差等諸多類別。因此，可不斷優化大型礦井巷道測量方案，提升測量工作人員專業素養，構建專用地面控制網，不斷提高測量定向質量等，以此不斷縮小大型礦井巷道貫通測量誤差，進而為巷道施工安全做鋪墊。