試析貫通測量在礦山測繪中的應(yīng)用

鐘銀富

（湖北三鑫金銅股份有限公司，湖北 大冶 435100）

0 前言

貫通工程的施工質(zhì)量是與前期的工程測量精準(zhǔn)與否密不可分的，而貫通測量不僅是礦山測繪的可靠技術(shù)，更是礦山測繪工作開展的重點難點問題。因此貫通測量技術(shù)人員不但要熟練掌握專業(yè)的數(shù)據(jù)測量技術(shù)，還要保持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，確保測繪工作無誤進(jìn)行，提升礦山工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)質(zhì)量。

1 貫通測量的原理

貫通測量是保證立井結(jié)構(gòu)或者巷道結(jié)構(gòu)在同一個方向上掘進(jìn)匯合，如圖1所示的一種立井同方向貫通。或者多方向的工作面挖展伸通時，確保施工方向角度不發(fā)生偏差的以先進(jìn)測量手段為測量依據(jù)的測量工作。通常的貫通測量有兩種測量形式：①高程貫通測量。采取水準(zhǔn)測量的方法，將貫通面的同一點高程測出，對比差異值可以獲得兩個通道的高程差，而后分析高程差范圍判斷誤差是否在工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)；②平面貫通測量。是對實際縱向與橫向貫通的誤差值直接進(jìn)行儀器測量，洞內(nèi)測量時將一臨時樁釘在貫通面上一處，再從臨時樁出發(fā)從預(yù)測量的兩個方向引出支導(dǎo)線，最后以臨時樁為基點建立平面坐標(biāo)，將測量的兩個方向坐標(biāo)分別水平投影到中線上，此時中線上的兩個坐標(biāo)差異值即為誤差值。其中后者是用來測量貫通后的實際橫向與縱向的貫通誤差的方法，根據(jù)坑道內(nèi)的情況調(diào)整測量的基點與參數(shù)[1]。

圖1 一種立井巷道同向貫通

2 貫通測量在礦山測繪的實際應(yīng)用

2.1 在礦山井下的誤差參數(shù)確定與測算計量方法

在礦山礦井坑道下，若想測量挖掘角度的實際誤差，可以先通過測量得出的坑道貫通面的工程數(shù)值，再帶入到公式中mβ＝±15″進(jìn)行計算得出挖掘角度的實際誤差值。側(cè)面的平均誤差采用ml＝（A+BL）=±0.25mm進(jìn)行計算，貫通交叉點的水平誤差算法依照Mx′β＝±m(xù)β/ρ乘以開方后∑R2Y2測算，其中水平軸線為x，∑R2Y2表示貫通交互點各個導(dǎo)線投影到豎直軸線上的平方和。高程誤差選用公式MH水=單位為1000m的礦井高程差乘以開方后的R來進(jìn)行測算，取值范圍具體根據(jù)礦山的工程實地情況選取[2]。

2.2 測量前準(zhǔn)備

礦山測繪工作實地開展前，首先要組織專門的地質(zhì)勘測人員深入現(xiàn)場，對比設(shè)計圖了解整個礦山施工方案，逐項核查設(shè)計圖紙上套用到貫通測量公式需要作為參數(shù)的工程數(shù)據(jù)，并對有關(guān)的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理。確保審核工程數(shù)據(jù)無誤后，選取精度范圍滿足礦山工程需求的測量儀器，按照操作規(guī)范檢驗儀器精度是否正常無誤，并對其進(jìn)行調(diào)試校正。從數(shù)據(jù)與儀器兩方面的審慎核查，確保后續(xù)的貫通測量工作準(zhǔn)確無誤。在對比礦山工程施工設(shè)計圖紙時，存在疑慮的地方要及時與施工設(shè)計方溝通處理，對圖紙上所示設(shè)計方案完全了解掌握后，開始根據(jù)礦山礦井地下的地下設(shè)計合理的測量方案。

2.3 礦山工程測繪工作中貫通測量技術(shù)的操作流程

工程進(jìn)度進(jìn)入貫通測量階段時，測量人員可以采用解析法或圖解法對貫通面的開切點進(jìn)行公式計算，在通過確定基準(zhǔn)點建立空間坐標(biāo)系的方法，推算出開切點的水平坐標(biāo)和梯度、斜度以及與中線的縱向夾角。同步標(biāo)定符合規(guī)格的貫通巷道的中線作為基準(zhǔn)參考，測量人員還要從挖掘速度與礦山礦井下巷道的長度等施工因素綜合分析，對貫通需要的工程時間與連接地點進(jìn)行預(yù)估推算。在礦山繪制的實際測量工作中，每豎直方向下沉100m巷道長度，需要進(jìn)行一次參照設(shè)計圖紙比對巷道中線以及腰線，如果發(fā)現(xiàn)工程作業(yè)誤差，要及時調(diào)整巷道作業(yè)角度，完成貫通對接。在兩條巷道貫通間隔接近20cm時，測量技術(shù)人員要提前向上級施工管理者報備，提前做好通巷前的安全保障工作。然而根據(jù)不同的礦山測繪環(huán)境，貫通測量工作有以下幾種測量方案：

2.3.1 平面控制的測量方案

實施貫通測量操作前，先用利用GPS系統(tǒng)來確定水平平面基準(zhǔn)。而后安裝礦山工程規(guī)定精度布置測量網(wǎng)點，明確測量精度范圍。這樣的好處是可以滿足正在進(jìn)行的工程測繪需求，而且可以取代一些原本需要人工實地測量的繁雜人工勞動量，還能以該測量網(wǎng)點為參照，為以后的工程驗收、工程檢查、礦山改造工程等奠定測量基準(zhǔn)。在測量網(wǎng)點的布局設(shè)計上，GPS網(wǎng)應(yīng)當(dāng)圍成閉合回路的環(huán)形結(jié)構(gòu)，確保GPS數(shù)據(jù)精度，要按照施工方案上規(guī)定的測量精度范圍定位設(shè)置水準(zhǔn)點、三角點，與GPS終端控制點進(jìn)行聯(lián)系互動，完成平面控制的測量方案，該方案適用于礦山測繪工作前期的貫通設(shè)計階段，通過平面控制的貫通測量方案確定貫通路徑與夾角，貫通連接處等巷道貫通工程數(shù)據(jù)量。要求整個施工期間要統(tǒng)一測量口徑，嚴(yán)格參照施工圖紙要求的測量等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工作業(yè)。

2.3.2 井下控制的測量方案

井下控制的貫通測量方案是通過在礦井下設(shè)置引向多條臨時樁的導(dǎo)向線來完成貫通測量的測量方案。同平面控制測量方案相比，由于井下控制的測量方案不是一次性放置作業(yè)完成，而是根據(jù)巷道貫通進(jìn)度同步實施的測量手段，因此它具備前者不具有的實時精確度，可以在礦山測繪工作中提供施工實時校正的功能。但井下控制的測量方案導(dǎo)線所設(shè)的點位有時在巷道頂上，有時在巷道中線以下，導(dǎo)致精度提升的同時測量工作量也遠(yuǎn)超前者。該控制方案實施時應(yīng)注意施工導(dǎo)線的鋪設(shè)先在邊長短，精度要求低的一邊實施，而后在精度低的一邊實施，以高精度邊的導(dǎo)線作為低精度邊導(dǎo)線的校正標(biāo)準(zhǔn)。井下控制的測量方案的弊端不僅僅體現(xiàn)在工作勞動量大上，還易受到礦山井下復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境影響，干擾測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[3]。

2.3.3 地面及井下高程控制的測量方案

該方案沿用對應(yīng)的是貫通測量技術(shù)中的高程差測量技術(shù)，首先在貫通測量的實地下設(shè)全站儀，對礦山巷道進(jìn)行四等三角高程測量，而后分析對比幾條不同巷道的豎直投影差值，最終得出貫通誤差。高程控制的測量方案需要注意的是操作測量之前首先要校正儀器工具，以免儀器誤測導(dǎo)致測量數(shù)值影響測量結(jié)果。該測量方案要求的測量儀器精度等級達(dá)到五等電磁波測距三角高程測量水平。

2.4 礦山工程測繪中貫通測量工作的技術(shù)原則

礦井巷道貫通時需要工程測量技術(shù)人員實時提供測量數(shù)據(jù)用來確保挖掘貫通方向不發(fā)生偏差，貫通后的接口處偏差不得超過礦山項目工程設(shè)計圖規(guī)定的偏差額度。因此在貫通測量工作要遵循兩個技術(shù)原則：①要因地制宜地選擇設(shè)計合適的測量方案，選取合適的測量方法，且都要滿足礦山工程測繪需求的精度范圍，既不能使精度過低影響貫通后的巷道正常生產(chǎn)使用，也不能過分追求精度導(dǎo)致工程測量勞動量與測量成本的升高；②對所有完成過的測量工作進(jìn)行備案整理登記，應(yīng)有的客觀查驗核對不能落下，杜絕偷工減料的粗差估算。

3 總結(jié)貫通測量在礦山測繪操作注意事項，分析貫通測量誤差原因

實際礦山測繪中應(yīng)用的貫通測量技術(shù)，需要的計算量、儀器放置點位數(shù)量、測量誤差電位數(shù)量和數(shù)據(jù)統(tǒng)計量都是非常大的，測量的難度對操作技術(shù)人員的從業(yè)經(jīng)驗與工作態(tài)度有著很高的考驗。在開展貫通測量之前，需要逐處分析解讀礦山工程建設(shè)圖紙、確保明確貫通地點、參照坐標(biāo)等因素。在實際貫通測量工作開始時，會出現(xiàn)由于地質(zhì)問題導(dǎo)致的測量結(jié)果與實際偏差極大的情況，因此需要測量人員時刻以嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的技術(shù)態(tài)度對待每次測量結(jié)束后的結(jié)果分析工作，分析產(chǎn)生誤差結(jié)果的原因。選擇最適合施工礦山工程實況的測量方案，應(yīng)用符合礦山工程設(shè)計要求精度等級的測量儀器，最大程度通過貫通測量來減少巷道貫通工作開展時產(chǎn)生的施工誤差。還要專門委派另一隊測量技術(shù)人員，以立井為聯(lián)系測量參考，同井下測量作業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行實時的井上井下坐標(biāo)比對，確保將地質(zhì)問題導(dǎo)致的測量誤差范圍減小到最低。除了以上操作注意事項之外，給出可能導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差的具體原因：①地面控制測量時，地上平面的角度或者地面量邊產(chǎn)生過誤差，導(dǎo)致地上與地下坐標(biāo)參照不一致；②立井巷道在豎直方向?qū)敫叱虝r，高程的測量過程產(chǎn)生誤差；③在井下使用陀螺定向時，由于陀螺儀未經(jīng)校正或是故障，導(dǎo)致定向錯誤致使測量結(jié)果誤差；④井下測量由于地質(zhì)問題導(dǎo)致的選測點偏離，從而導(dǎo)致測角誤差。

4 結(jié)論

盡管貫通測量技術(shù)工作量巨大，測量計算繁冗，但它仍然是保證礦山測繪工作順利進(jìn)行的有力工具。礦山測繪工作的精準(zhǔn)與否，直接決定了礦山工程投人生產(chǎn)服務(wù)的壽命與質(zhì)量和礦山工程的建設(shè)成本。因此要本著嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、認(rèn)真的職業(yè)態(tài)度，使用成熟先進(jìn)的貫通測量技術(shù)，確保礦山建設(shè)不出現(xiàn)質(zhì)量問題，給礦山后期的礦產(chǎn)挖掘生產(chǎn)提供技術(shù)保障。