關于煤礦切巷貫通測量技術的精度研究

王維俊 江西新洛煤電有限責任公司

受采區地質影響，開展過斷層回采工作時，液壓支架所能發揮作用有限，通過開掘切巷的方式，保證工作面相貫通，自然很有必要。在前期準備階段，工作人員應對貫通坐標加以明確，這樣做可使貫通精度得到保證，而確定坐標的關鍵是貫通測量。事實證明，對礦山測量而言，在井下和地面對控制網進行布置，可確保貫通測量取得理想精度，本文所討論內容的意義有目共睹。

一、項目介紹

某礦某工作面的特點為低位放頂煤，不僅儲存煤炭量較大，且煤層相對穩定，無明顯夾矸存在。該區域煤層厚度平均值約為6m，傾角度數平均值是1°。工作面的面長能夠達到近1500m。對巷道進行掘進處理時，由于煤層的底板厚度存在較為明顯的變化，因此，巷道坡度出現變化的情況難以避免。

二、煤礦貫通測量精度研究

在測量過程中，工作人員將陀螺定向邊設定為堅強邊，以期能夠借助陀螺定向測量優勢，使導線整體平差的設想成為現實。井下開展導向測量所依托核心設備為全站儀，高程測量則創造性的融入了紅外測量技術，通過將其與全站儀測量相結合的方式，為測量精度提供保證[1]。

（一）工程測量路線

貫通測量需要準確記錄氣象讀數，及時將修正所得氣象參數向全站儀進行輸入。而基于同一邊長展開往返觀測的前提為：坐標方位角對應閉合差不得超過1/8000。隨后，由專業人員沿巷道完成基本控制導向的布置工作，在布置過程中，還要對礦區上山巷道/下山巷道/中間巷道/運輸巷道加以考慮。若布置工作需要在井下開展，則要將相鄰段的間隔控 制 在1.5km 至2km之間，旨在使定向精度相關要求得到應有滿足。

現將貫通測量流程圖繪制如圖1 所示，供相關人員參考。

圖1 貫通測量流程圖

（二）確定測量技術

陀螺定向測量所使用陀螺經緯儀由瑞士制造，通過二次測回井下及地面的方式，對陀螺儀常數加以確定。隨后，在定向邊、巷道靠近窩頭側、切巷靠近窩頭側，分別對陀螺進行布置，并保證陀螺邊有編號對應。由現行規定可知，一次測回測量對應陀螺方位角，其誤差不得超過±15″，本項目實際測量所出現誤差約為±4.5″，符合行業要求。另外，方位角平均值允許出現中誤差的范圍是±10″，項目測量所出現中誤差約為±1.5″。由此可見，對陀螺定向技術加以應用，可使測量結果取得理想精度。

關于切巷測量，工作人員根據實地勘測結果，最終決定對紅外高程技術與井下導線技術加以應用，測量所用核心設備為全站儀，測量導線級數規格為7″。先將導線貫通切巷的一側，將起算點設為D1，沿陀螺邊先后兩次開展導線測量工作，根據測量所得坐標差，計算導線坐標對應閉合差[2]。除此之外，基于紅外高程技術所進行測量工作，其起算點應與井下測量重合，根據兩次測量結果對閉合差加以確定。方法1 所得ΔX 的數值是3mm；ΔY 的數值是13mm；閉合差的具體數值由二者相加所得，其精度與導線測量所提出要求相符。方法2 所得閉合差的數值是9mm，同樣滿足導線測量對精度所提出要求。

（三）誤差出現原因

結合測量情況和專業人員掌握原始資料，提前預計相遇點可能出現誤差，利用預計終點誤差可用公式，明確陀螺定向誤差對應相遇點沿X 軸所存在誤差，計算公式與結果如下：

其中，MXα代表陀螺定向誤差，ρ 是常數，本項目將其定為206265，這也是貫通測量較為常見的取值，RY0代表導線起點和相遇點連接所得線段，投射在Y 軸的影長。

基于測量導線存在量邊誤差對應相遇點可知，其沿X 軸所出現誤差應為：

其中，m1代表量邊中誤差，1 代表各邊導線對應邊長，α 代表X 軸和導線邊夾角的具體角度。

計算可知，相遇點沿X 軸所出現中誤差的預計值為：

由專業人員先后兩次進行觀測后，結合獨立觀測所得參數，對中誤差的平均值計算如下：

由此可見，相遇點沿X 軸所出現誤差應當是：

（四）測量精度分析

其中，fh代表閉合差，R 代表閉合導線實際長度，N 代表閉合圈的具體數量。基于該工作面所開展貫通測量工作，起算點設為D1，相遇點為K。要想使井下測量具有理想精度，關鍵是以貫通測量相關方案為依據，利用全站儀、陀螺經緯儀等設備，完成分析貫通精度的工作。現行規程對高程誤差的要求是不超過0.2m，且水平誤差應被控制在0.3m 內。計算結果表明，本項目貫通高程誤差預計為0.12m，且水平誤差不超過0.25m，待貫通工作告一段落，由專業人員對實際誤差進行測量，所得結論為：高程誤差0.08m，在水平方向的誤差為0.19m。利用相關數據展開閉合差計算工作，可對fx、fy、fz的數值加以明確。

綜上，本項目貫通測量誤差符合行業要求，且坐標方位角對應閉合精度未超過1/8000，具有理想的貫通精度與效果，可為掘進工作的開展提供支持。在彌補工作面所存在銜接不良缺陷的基礎上，使工作面回采的可靠性及安全性得到應有保證。

三、結論

通過上文的分析可知，要想使切巷貫通精度達到預期，在貫通切巷和巷道前，工作人員應明確可為貫通施工提供參考的貫通坐標。由于現場測量無法對貫通點位置加以明確，基于原始數據掘進巷道就顯得很有必要。目前，多數礦井均選擇對全站儀、陀螺經緯儀加以應用，隨著切巷和巷道實現貫通，工作效率得到了顯著提升，這對行業發展有重大意義。