陡傾角天井貫通工程精確測量技術的應用

薛廣楠

（山東黃金集團蓬萊礦業有限公司， 山東 煙臺 265621）

引言

在金屬礦山井下開采過程中，天井施工是一項重要的工作，而天井貫通測量至關重要。山東黃金集團蓬萊礦業有限公司施工的天井規格多為1.8 m×1.5 m矩形斷面，天井垂直深度50 m 左右，斜長60 m 左右，傾角50°～80°。由于天井貫通測量作業難度大、空間狹小等不利因素的影響，蓬萊礦業研究運用了手持激光測距儀與坡度規、羅盤儀相結合的方式進行天井貫通測量，結果表明，該技術的實用性較好，值得推廣應用。

1 工程概況

強家溝分礦工程區域內圍巖多為閃長玢巖和花崗閃長巖，比較穩固，在施工過程中，應做好不穩固帶的支護。涌水量較小，水文地質條件簡單。注意上下盤的構造以及節理，如遇破碎，需根據情況制定合理的支護措施。硬度系數f=8～12，巖石體重2.70 t/m3，松散系數為1.6，自然安息角40°左右，工程技術條件簡單。

為了緩解強家溝分礦14 線盲豎井延深期間提升壓力，并為將來礦石集中轉運至齊家溝分礦創造條件。強家溝分礦設計了16 線采區溜礦天井，設計溜礦天井規格1.8 m×1.5 m，傾角50°～80°。

2 陡傾角天井測量存在的困難

天井貫通測量工作由于在狹小空間內作業，存在安全條件差、全站儀測量難度大等特點，通常采取羅盤+皮尺方式進行測量，指導天井貫通的施工。傳統測量方式存在較為明顯的缺點：

1）測量精度低、測量影響因素多，如天井設置的爬梯會對羅盤的精度產生一定影響，導致誤差較大。

2）密閉狹小空間作業，安全風險較大，并且皮尺測量會受到垂曲影響導致測量誤差較大。

3）天井測量與平巷掘進測量方式不同，無法安設中腰線，導致天井施工的方向難于控制，對于精確度要求高的天井工程如強家溝16 線采區溜井，較難進行測量。

4）強家溝16 線采區溜井總長60 m 左右，而且中間存在拐彎變坡位置，無法使用全站儀進行準確測量。

3 陡傾角天井測量方案

3.1 中腰線測量

1）中線測量。對于天井中線的布設，使用掛羅盤初步標定天井施測方位，待天井掘進5 m 以上時，將天井口下部毛石清理干凈，通過全站儀在天井開口處頂板布設一對中線點。標定中線點后，天井鉆工隨著天井的不斷掘進，可自行通過手持激光筆將天井中線點隨之上引（起始天井中線點位于天井口頂板，后續鉆工自己布設的中線點位于天井底板，即爬梯之間的錨桿），測量人員定期進行復核，可保證天井在一個方向施工，如圖1 所示。

2）腰線測量。腰線的布設步驟同中線，不同之處則采用激光坡度規標定，激光坡度規與傳統坡度規相比，增加了激光指向，其他均一致；使用時需在天井下部布設一組腰線點（腰線點坡度要與設計坡度一致），腰線點間用線繩相連，將激光坡度規懸掛于兩個腰線點之間，如下頁圖2 所示，作業前打開激光，激光指向距離可達100 m，一條天井只布設一組腰線點即可解決問題。

3.2 天井施測

傳統測量天井采用皮尺量距、坡度規測角。由于皮尺的自身特點，在實際測量應用過程中，會出現垂曲誤差，主要原因是皮尺較軟，長距離測量受重力影響較大，形成一個弧型導致垂曲誤差。測繩或皮尺測量產生的垂曲影響，如圖3 所示。

本項目則采用測繩代替皮尺的方式進行測量，測繩內芯為鋼絲，外皮為尼龍加麻，標注的計量單位為“m”，這樣測量傾角時大大減弱了垂曲誤差。因為測繩不標注“dm”，可以輔助測距儀進行距離記錄。

一般天井爬梯都掛在距上部掌子面3 m 處，掌子面下3 m 處沒有爬梯，不易攀爬，測量不方便且安全性較差。通常只能預估坡度與距離，而采用測距儀的量角測距功能，不必爬到天井頂部就可以測量距離與坡度，保證了測量數據的準確性。

為了降低鐵磁干擾，本項目采用DQL100-G2 防磁掛羅盤來減少誤差，并通過增加測量次數（≥3 次）的方式來抵消誤差。常規方法測量磁方位干擾誤差，如圖4 所示。

4 應用效果

針對陡傾角天井貫通工程，采用了激光筆與激光坡度規相結合的方式布設天井中腰線，通過手持激光測距儀+測繩配合坡度規，降低了垂曲等影響，并用增加施測次數來降低磁力影響。這種施測方法不但能提高羅盤導線的精度，同時也能提高測量人員測量天井過程中的安全。手持激光測距儀配合半圓測傾角的方法與傳統方法的測量傾角對比數據如表1 所示。

表1 測量傾角對比數據表

5 結語

通過對天井貫通實測數據進行對比分析，蓬萊礦業應用的手持激光測距儀與坡度規、羅盤儀相結合的方式，能夠有效優化導線精度、消除井筒金屬雜物的干擾，具有實用性強、操作簡單、安全系數高的特點，適用于天井貫通測量工作。