煤礦井下導線控制測量方案及成果分析

張凈凈

（晉能控股集團晉華宮礦地測科，山西 大同 037016）

在礦井貫通中，巷道貫通測量直接影響礦井的安全生產經營效率。貫通測量目的是要確保巷道貫通點處的相關參數測量誤差小于規定的標準值，滿足規程和相關生產單位的要求[1]。在進行巷道貫通時，由于外界等因素，會存在很多干擾，使參數出現誤差，進而影響施工方案的設計，因此要設計合理的貫通測量方案。

隨著測量技術的不斷發展，測量的精度和效率都有所提高，但在實際制定方案時，要綜合考慮精度、成本、效率等問題[2]，因此，對礦井貫通測量方案和誤差進行分析。

1 工程概況

礦井在進行資源整合后，要批量開采3號、13號、15號煤層，礦井的總面積為8.66 km2，開采的煤層深度為+1283～1100 m，年產煤約為45萬t，其中，3號煤層的平均煤層厚度為1.24 m，主斜井的平均坡度為30°，斜面長度為450 m，井筒的凈斷煤層面積為10.1 m2，副斜井的平均坡度為30°，斜面長度為403 m，井筒的凈斷煤層面積為5.36 m2。在開采時，采用短壁式采煤法進行開采[3]，采用中央并列抽出式通風方式進行通風。

為了達到開采要求，礦井已基本完成對3106工作面的輔助巷道貫通建設工程，布設好貫通需要的切眼，但3017工作面的主運輸巷道還沒有實現與切眼的完全貫通，預計貫通相遇點K與切眼之間的距離為80 m，要實現巷道的完全貫通，需對兩端進行對稱挖掘，在工作面上共布設6847 m的導線，設計29個導線點，點與點之間距離為238 m，工作面的貫通路線如圖1所示。

圖1 貫通路線布置

貫通測量工程是一項工程量較大的工程，根據施工要求，閉合點在貫通方向X軸上的允許誤差為0.3 m。

2 井下導線控制測量方案設計

為了確保巷道的順利貫通，在進行貫通前，要對貫通的測量方案進行設計，由于本次巷道貫通的路線較長、精度要求較高[4]，因此，根據巷道的實際情況，確定貫通的測量技術方案為：

1）對礦井巷道進行掘進，使用全站儀施工測量采區30″級的控制導線以及施工方向和中腰線的標定，每個測量的點距為30～50 m。

2）巷道掘進300～500 m后，再次使用全站儀施工測量采區15″級的基本控制導線，確保測量點的間距在300 m左右，并與采區原來的測量點進行比較，看是否重合。

3）繼續掘進，在基本控制導線點的基礎上，施工測量采區的控制導線，每掘進300～500 m，就進行一次基本控制導線測量，直到回風斜井與主斜井的巷道貫通后結束。

4）在巷道貫通后，按照基本控制導線的方法計算導線聯測的平差。

巷道每掘進300～500 m，進行兩次基本導線閉合測量，一次是測量采區控制導線，一次是測量基本控制導線，兩次測量以實現互相檢核，與基本控制導線形成閉合環。

由于對礦井的井下測量有一定的特殊性，在時，按照支導線的形式來布設導線，由于沒有對已知邊進行約束，造成誤差在一個方向上逐漸堆積，隨著導線的不斷延伸，使得測量精度大大降低，因此，為了對測量的累計誤差進行有效控制，在導線延長一定距離時，加測陀螺邊進行優化，其陀螺經緯儀的定向限差如表1所示。

表1 陀螺經緯儀定向限差

在井下測量過程中，在測量段距離為1.5～2.0 km時，就需要加測陀螺邊，提高測角精度。在圖2中，A點到J3點，導線的長度約1.5 km，因此需要在J3-J4段之間加測一個陀螺邊，J3點到F4點，導線的長度約1.2 km，由于要開采一段向東的工作面，然后繼續向北延伸，為了便于布設導線，控制待開采巷道的導線測量精度，需要在F4—F5段之間加測一個陀螺邊，而F5閉合點到已知點的距離雖然大于1.5 km，但由于中間有重復測量的，因此可以根據第一次的測量成果，對導線測量誤差進行控制。

圖2 閉環導線分布圖

3 井下導線控制測量成果分析

在井下貫通測量方案中，采用多種測量技術進行配合作業，由于每種技術所用的設備不同，使測量精度存在很大的差異，因此，要得到一個統一的測量結果，需要對每個測量值都進行加權平均，對結果進行平差。將同組測量人員的測量結果取平均值，然后將不同組測量人員的測量結果取加權平均值，得到全站儀的測角中誤差；根據兩次測回的觀測誤差取對中值，得到陀螺儀的定向誤差。在對數據進行分析時，對帶有誤差方向的數據進行平差處理，同時按照掘進方向進行定位修正，確保測量精度。

根據導線結構設計圖，XQ1-J4是方向附和導線，其余是定向邊導線，最終形成一個相對閉合的導線，計算每個導線閉合點的點位誤差，得到XQ2-J4、J4-F5、F5-XQ1的三段的重心坐標為：

建立一個以F13為原點的測量導線重心結構圖，重心O1、O2、O3均勻分布在結構圖中，如圖3所示。

圖3 導線重心圖

計算各導線點到本段導線重心O的距離在X軸和Y軸上的投影長度，得到如下結果：

由于測量導線的全長約6387 m，3107工作面主運輸巷在導線閉合點井下貫通方向X軸上的測量誤差為0.085 m，小于預計誤差±0.178 m和允許誤差0.3 m，總體精度能達到巷道貫通的需求，所以此方案符合相關的規程要求。

4 結論

1）采用全站儀和加測陀螺邊的測量方法，對導線的測量誤差進行控制，并對最終的測量成果進行分析。

2）實際應用表明，3107工作面主運輸巷在導線閉合點井下貫通方向X軸上的測量誤差為0.085 m，小于預計誤差±0.178 m，總體精度能達到巷道貫通的需求。