王莊煤業3506工作面長距離貫通測量方案優化

孫逸華

(晉能控股煤業集團 王莊煤業，山西 長治 047100)

巷道貫通測量是礦井生產過程中最為常見的技術工作，測量方案、測量參數的正確性直接影響貫通質量的好壞，測量誤差太大會導致巷道貫通失敗，給礦井生產造成巨大損失，影響到礦井的正常生產接續工作[1-3]。因此在巷道貫通測量過程中，要進行精準設計，控制測量誤差，保證巷道貫通質量。

1 工程概況

王莊煤業位于山西長治市，主要開采3號煤層， 3506工作面位于3號煤層35采區南部，布置在斷層F1、F2之間的地塹中，受兩斷層限制，設計為刀把型，切眼1設計寬度75.5 m，切眼2設計寬度117.69 m，切眼3設計寬度100 m，有效回采長度1 947.2 m，可采儲量136.2萬t。3506運輸巷道北邊為F2斷層，煤柱30 m，設計長度2 959 m。目前3506回風巷道2段經掘176 m，3506運輸巷道2段已掘進完成，3506運輸巷道3段已掘進516 m，根據采掘計劃安排，該貫通屬于一井內相向貫通，預計貫通點位于3506回風巷道3段2 164 m處。巷道掘進示意圖如圖1所示。

該工作面地質構造簡單，煤層穩定，兩巷道均沿著3號煤層頂底板掘進，一次成巷，因此本次貫通是沿煤層頂底板貫通，不需要考慮巷道貫通在高程方向上的誤差問題，需重點考慮巷道貫通點在水平重要方向上的誤差。

2 貫通測量方案與方法

2.1 測量方案選擇

測量起始數據采用35采區7″級基本控制導線，兩巷道均以同一起始點永L3、同一起始方位a永L3-永L2開始，本次貫通測量導線全長5 350 m，屬于一井內大型貫通，為保證巷道貫通精度，本次貫通測量方案分兩步進行設計：

第一步：從起算數據分別向兩巷道布設7″級支導線，至3506回風巷道2段與3506工作面聯絡巷貫通后，與3506運輸巷道2段導線先形成一個小閉合導線①，閉合導線①全長1 320 m，7″級導線完全能滿足貫通要求，故無需對①進行誤差預計，導線閉合后進行聯測并簡易平差。

第二步：利用閉合導線①平差后的導線成果，以同一起始點陸12、同一起始方位α陸12-巖12分別向兩巷道繼續布設7″級支導線至貫通相遇點K，并進行兩次獨立測量，取其平均值作為最終結果參與計算，貫通后形成閉合導線②，閉合導線②全長4 228 m，因此本設計只需對閉合導線②進行誤差預計即可。

圖1 巷道掘進示意

2.2 測量方法選擇

本次測量采用賓得R-422防爆全站儀施測，儀器測角精度為2″、測距精度為2+2×10-6×D，棱鏡為與全站儀相匹配的單棱鏡，棱鏡常數-30 mm。根據《煤礦測量規程》要求，選擇水平角觀測采用7″級導線要求，具體作業要求見表1。

表1 水平角觀測作業要求

在整個工作面巷道施工過程中，均采用賓得R-422全站儀進行邊長測量，測量邊長時氣壓、溫度選用自動模式，每條邊長的測量次數不少于2次，單向觀測，一測回讀數較差不得大于10 mm，單程測回間較差不得大于15 mm,并且每隔500 m進行一次復測。

3 測量誤差預計

3.1 誤差參數的確定

結合現場實際情況，對本次貫通測量誤差參數確定如下：①測角中誤差為mβ=±7″；井下光電測距中誤差：mL=(A+BL)=2 mm+2×10-6×L。其他參數或限差規定按《煤礦測量規程》相關要求執行。

3.2 貫通測量相遇點誤差預計

根據測量過程中各導線終點的點位誤差預計公式，由導線的測角誤差引起K點在假定的X重要方向上的誤差為[4]：

(1)

式中：mβ為導線的測角誤差；Ry為K點到各導線點連線在假定的Y軸上的投影長度；ρ為1弧度對應的秒值，取值206 265;井下導線∑Ry2參數計算如表2所示：

將表中相關參數帶入式(1)，得到

由導線的量邊誤差引起K點在假定的X重要方向上的誤差為[5]：

(2)

式中：mL為各導線邊量邊誤差;α為導線邊與X軸上的夾角。

各項誤差引起貫通相遇點K在X軸上的總中誤差為：

(3)

導線獨立測量2次，則Mxk平=Ry=±0.179 m

各項誤差引起K點在X軸上的預計誤差，取兩倍中誤差為預計誤差，則:

Mxk預=2Mxk=±0.179×2=±0.358 m

通過各項誤差預計計算，3506回采巷道貫通相遇點誤差符合《煤礦測量規程》相關要求，該貫通測量方案設計科學、可靠。

表2 井下導線ΣRy2計算

表3 井下光電測距

表3(續)

4 貫通精度分析

3506工作面順利貫通后，特對導線進行了坐標閉合和角度閉合精度分析，角度閉合公式如下：

∑β=180°×(n-2)=8 100°

fβ實=8 100°-8 099.992°=0.008°

式中：∑β為角度閉合理論值；fβ實為角度閉合實測值；fβ允為角度閉合允許值。

fβ實

5 結 語

王莊煤業3506工作面實現了優質貫通，雖然導線長度5 350 m，但從測量方案、測量方法等方面進行了精確設計，使得預計誤差為0.358 m，遠小于貫通允許誤差0.5m的要求。貫通完畢后分別對導線角度閉合差、坐標閉合差值進行了驗證，均滿足7"導線要求。該貫通測量方案能夠保證工作面高精度優質貫通。