貫通測量技術在煤礦測繪中的應用

黃紅龍

（山西省同煤集團云崗礦地質測量科，山西 大同037017）

煤礦測繪的精確度對保證巷道能夠按照正確的軌跡掘進具有重要意義。在實際測繪中，若最終結果的偏差極大將嚴重影響巷道的質量，甚至導致整個巷道報廢。對于貫通測量而言，要求工作人員嚴格按照規范要求操作，保證貫通工程的高效完成。傳統貫通測量采用光學儀器存在勞動強度大、效率低而且容易出錯的缺陷[1]。因此，本文將研究全站儀、GPS等儀器設備應用于貫通測量中，并對煤礦的測繪效果進行驗證。具體闡述如下:

1 工程概況

同煤某礦的設計生產能力為21萬t/年，在多年開采及以前周圍小煤礦的影響下需對其主井筒進行延伸并與該礦的三采區軌道貫通。其中，實現主井筒與三采區軌道貫通的主要目的在于解決主礦井的通風和提升問題，本次貫通任務的工程概況詳見圖1。

圖1 需貫通礦井的相對位置關系

如圖1所示，需貫通的一礦副井和三礦主井之間的距離為2 100 m，實際需貫通的距離大概為160 m。按照《煤礦測繪規程》等相關標準規定，對于兩礦井間貫通允許偏差為0.5 m[2]。但是，鑒于此次工程的特殊性需貫通的距離較小，保證貫通后巷道的運輸安全性不受影響。最終確定針對一礦副井和三礦主井的貫通工程在水平方向允許偏差不得超過0.3 m，在垂直方向的允許偏差不得超過0.2 m。

2 貫通測量方案的確定及儀器選型

2.1 貫通路線的確定

根據需貫通礦井的實際情況，初步擬定如圖2所示的三條貫通路線。

圖2 一礦副井和三礦主井貫通路線

如圖2所示，針對一礦副井和三礦主井的貫通任務可采取如下三種貫通路線：由一礦副井出發經1635大巷后貫通至三礦主井；從一礦主井出發，經1540中巷、1540北巷并通過軌道上山后完成貫通至三礦主井的任務；從一礦主井出發，經1675中巷、1675北巷并通過軌道上山后完成貫通至三礦主井的任務。綜合對比上述三條貫通路線可得如下結論：

1）第一條線路的總貫通長度約為2 700 m，且在實際貫通操作中小于60 m的邊長有5個。

2）第二條線路的總貫通長度約為2 900 m，且在實際貫通操作中小于60 m的邊長有6個，小于15°的彎有2個。

3）第三條線路的總貫通長度約為3 100 m，且在實際貫通操作中小于60 m的邊長有7個，小于15°的彎有1個。

結合上述三條貫通路線的距離、操作的難易程度最終確定選用第一條貫通路線，即由一礦副井出發經1635大巷后貫通至三礦主井[3]。

2.2 關鍵儀器的選型

傳統貫通測量采用光學經緯儀和鋼尺完成，不僅測量效率低，而且由于作業人員長時間的操作其最終測量精度也會受影響。為提升貫通測量的精度和效率，本方案選用全站儀和GPS相結合的方式完成一礦副井和三礦主井的貫通測量任務[4]。

在綜合調研的基礎上，選擇全站儀的具體型號為SET22D本安型防爆全站儀，該全站儀的在井下的最大測量距離為500 m，在地面的測量距離為2 400 m；測量距離時的精度為：2+2×106D mm（D為實際測量的距離）；測試角度時的精度為2′。

GPS的具體型號為HD8200E型GPS接收機，該GPS配置有第四代GPS測量系統。該儀器的定位精度（靜態測量）可達5 mm，高程精度可達10 mm。

此外，在上述兩種儀器的基礎上可根據需求配置陀螺儀增加對陀螺定向邊的測量，從而減小在貫通測量中的誤差。總之，采用GPS+全站儀的貫通測量硬件不僅能夠降低作業人員的勞動強度，還能夠減小誤差提高貫通測量精度。

3 貫通測量的實施

針對同煤某礦需完成井下平面控制測量和高程控制測量兩項內容。

3.1 井下平面控制測量

根據《煤礦測量規程》的相關規范要求，結合一礦副井-1635大巷-三礦主井的貫通路線，分別在一礦副井、1635大巷以及三礦主井鋪設相關的貫通測量所需的控制導線。采用所選型的SET22D本安型防爆全站儀并按照測回法完成對角度的測量[5]。其中，對應水平角時需瞄準懸掛棱鏡的線繩；對于豎直角時需懸掛棱鏡的中心。在實際測量過程中需嚴格按照如表1所示的規范進行測量：

表1 平面控制測量的限值要求

3.2 井下高程控制測量

根據《煤礦測量規程》的相關規范要求，結合一礦副井-1635大巷-三礦主井的貫通路線，分別在一礦副井、1635大巷以及三礦主井鋪設相關的貫通測量所需的控制導線采用SET22D本安型防爆全站儀并按照三角高程法完成對距離的測量。在實際測量過程中需嚴格按照如表2所示的規范及限值操作，保證最終的測量精度。

表2 高程控制測量限值要求

表2 中，L為導線水平長度，m。

4 結論

貫通測量為當前煤礦生產中比不可少的環節，貫通測量精度在很大程度上決定后期巷道的質量。因此，保證煤礦貫通測量精度尤為重要。本文以某煤礦為例，開展貫通測量新技術在煤礦測繪中的應用，具體總結如下：

1）根據同煤某礦的情況，綜合考慮貫通距離和操作難易程度擬定由一礦副井出發經1653大巷最終至三礦主井的貫通路線；

2）為提升貫通測量的自動化水平、測量精度選用HD8200E型GPS接收機和SET22D本安型防爆全站儀完成貫通測量任務。