礦井巷道貫通測(cè)量及其精度控制技術(shù)研究

郭俊才

（汾西礦業(yè)宜興煤業(yè)， 山西 孝義 032300）

巷道貫通測(cè)量工作是煤礦測(cè)量工作重點(diǎn)，特別是隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模增加，巷道掘進(jìn)長度更長，高質(zhì)量、高精度完成長距離大型巷道貫通測(cè)量對(duì)提高生產(chǎn)接替、巷道掘進(jìn)效率等均有一定促進(jìn)作用[1-2]。現(xiàn)階段礦井一般采用多頭掘進(jìn)或者多井口方式進(jìn)行掘進(jìn)貫通，兩井間或者長距離掘進(jìn)巷道貫通成為礦井測(cè)量工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一[3-5]。隨著測(cè)量技術(shù)以及測(cè)量設(shè)備發(fā)展，采用先進(jìn)測(cè)量設(shè)備有助于提升礦井測(cè)量效率[6-7]。山西某礦北翼進(jìn)風(fēng)斜井距離貫通測(cè)量中，測(cè)量采用TC402 萊卡全站儀，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況制定貫通測(cè)量方案以及精度控制措施，高效完成了長距離巷道貫通測(cè)量工作。

1 工程概況

山西某礦北翼進(jìn)風(fēng)斜井貫通測(cè)量長度可達(dá)到5 000 m 以上，屬于特大型貫通測(cè)量工程。其中北翼進(jìn)風(fēng)斜巷于2019 年8 月開始掘進(jìn)，至2020 年6 月掘進(jìn)至貫通點(diǎn)；+860 m 運(yùn)輸石門以及北翼軌道巷于2020年9 月15 日在貫通點(diǎn)與北翼進(jìn)風(fēng)斜井貫通，具體巷道位置關(guān)系見圖1 所示。+860 m 運(yùn)輸石門、北翼軌道巷、北翼進(jìn)風(fēng)斜井掘進(jìn)總長度達(dá)到6 980 m。

圖1 巷道位置關(guān)系

在井下巷道貫通測(cè)量中，對(duì)近井位精度有較高要求，一般情況下水平重要方向誤差應(yīng)控制在0.5 m 以內(nèi)。針對(duì)本次北翼進(jìn)風(fēng)斜巷貫通測(cè)量而言，為確保近井點(diǎn)不對(duì)貫通測(cè)量造成顯著影響，應(yīng)確保水平方向上貫通測(cè)量誤差在0.8 m 以內(nèi)，后視邊方位角誤差在10″以內(nèi)；井口測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)精度應(yīng)滿足四等水平測(cè)量要求。

2 巷道貫通測(cè)量

2.1 貫通測(cè)量等級(jí)

依據(jù)井下巷道貫通測(cè)量實(shí)際需求，將貫通測(cè)量任務(wù)按照7″控制導(dǎo)線測(cè)量。依據(jù)有關(guān)測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及限差要求，制定相應(yīng)測(cè)量技術(shù)要求，其中測(cè)角中誤差控制在±7″內(nèi)、一般邊長控制在60～200 m。

井下導(dǎo)向測(cè)量時(shí)每組安排5 人，測(cè)量設(shè)備選擇用TC402 萊卡全站儀，其他設(shè)備包括有基座、棱鏡、盒尺、三角架等。根據(jù)北翼進(jìn)風(fēng)斜井實(shí)際情況，測(cè)量導(dǎo)線首先為復(fù)測(cè)支導(dǎo)線，并隨著巷道掘進(jìn)長度增加，當(dāng)滿足符合條件時(shí)將導(dǎo)線布置為符合導(dǎo)線。貫通巷道導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，需按照下述要求開展：

1）在貫通測(cè)量開始前，必須對(duì)全站儀進(jìn)行校對(duì)。

2）對(duì)測(cè)量點(diǎn)溫度、氣壓等進(jìn)行測(cè)定，確保現(xiàn)場環(huán)境不會(huì)給測(cè)量帶來較大影響。

3）每個(gè)測(cè)邊測(cè)回?cái)?shù)均應(yīng)超過2 個(gè)，單程測(cè)回間較差不應(yīng)超過15 mm，在互測(cè)同一變長時(shí)互差應(yīng)不超過1/6 000。

4）嚴(yán)禁測(cè)量設(shè)備被雨淋或者在井下拆卸，同時(shí)定期對(duì)測(cè)量設(shè)備充電。

5）采用全站儀測(cè)量時(shí)應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

6）通過全站儀測(cè)定導(dǎo)線邊長時(shí)，垂直角測(cè)量精度應(yīng)能滿足相關(guān)測(cè)量規(guī)范以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等要求。

2.2 測(cè)量安全保障措施

在對(duì)北翼軌道巷掘進(jìn)施工時(shí)，根據(jù)井下實(shí)際情況對(duì)軌道巷、+860 m 水平石門加測(cè)陀螺定向測(cè)量邊，確保導(dǎo)線測(cè)量精準(zhǔn)度。對(duì)于貫通測(cè)量選用的7″導(dǎo)線，應(yīng)進(jìn)行多次獨(dú)立測(cè)量。巷道掘進(jìn)距離達(dá)到500～800 m時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長測(cè)量導(dǎo)線，在測(cè)量導(dǎo)線延長之前，均應(yīng)全面掌握測(cè)量得到的水平角數(shù)據(jù)，兩次測(cè)量得到的水平角差值應(yīng)在15′以內(nèi)。

2.3 高程測(cè)量

高程測(cè)量方法與巷道傾角有密切關(guān)聯(lián)，傾角超過8°時(shí)宜選用三角高程測(cè)量；傾角在8°以內(nèi)時(shí)宜采用水準(zhǔn)測(cè)量。水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)每組安排4 人，測(cè)量選用雙儀高法，測(cè)量設(shè)備為DS3 水準(zhǔn)儀，在高程測(cè)量時(shí)應(yīng)遵循下述測(cè)量要求：

1）高程測(cè)量點(diǎn)與7″導(dǎo)線測(cè)點(diǎn)應(yīng)依據(jù)井下情況以及相關(guān)測(cè)量規(guī)范科學(xué)布置。

3 貫通測(cè)量精度控制及測(cè)量精度分析

3.1 貫通測(cè)量精度控制技術(shù)

選用先進(jìn)的測(cè)量儀器以及測(cè)量技術(shù)，從而達(dá)到提高測(cè)量精度目的。在地面聯(lián)測(cè)期間，綜合采用GPS 技術(shù)，使得地面兩井口最弱變中誤差控制在1/46 000 以內(nèi)、近井點(diǎn)點(diǎn)位中誤差分別控制在±3.56 mm 以內(nèi)，顯著提高了地面兩井間聯(lián)測(cè)精度；在井下測(cè)量時(shí)選用TC402 萊卡全站儀，確保了導(dǎo)線測(cè)量質(zhì)量以及精度；在北翼軌道大巷以及+860 m 水平石門加測(cè)陀螺定向邊，可顯著提升測(cè)角精準(zhǔn)度。

在進(jìn)行巷道貫通測(cè)量前進(jìn)行必要的復(fù)測(cè)，確保測(cè)量起點(diǎn)測(cè)量精度滿足要求。在測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，數(shù)據(jù)核算需2 人同時(shí)進(jìn)行并對(duì)數(shù)據(jù)核算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，確保計(jì)算結(jié)果精準(zhǔn)度。

3.2 測(cè)量精度分析

選用高精度測(cè)量設(shè)備以及適應(yīng)井下實(shí)際情況的貫通測(cè)量方案，通過施工測(cè)量有效確保了巷道貫通。在貫通測(cè)量中腰線、中心線偏差分別為0.049 m、0.106 m。在貫通巷道實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線連測(cè)后，對(duì)測(cè)量引起角度閉合差fβ進(jìn)行計(jì)算，得到fβ=-16″，而角度閉合允許誤差fβ容=±85″，fβ容＞fβ。

4 結(jié)語

巷道貫通測(cè)量是井下測(cè)量重要組成部分，特別是隨著巷道掘進(jìn)長度不斷增加，大型巷道貫通測(cè)量較為常見。為確保礦井北翼進(jìn)風(fēng)斜井距離貫通測(cè)量精度，根據(jù)相關(guān)測(cè)量規(guī)程以及現(xiàn)場實(shí)際情況，針對(duì)性提出測(cè)量方案以及測(cè)量精度保障措施。現(xiàn)場應(yīng)用后，巷道貫通測(cè)量精度較高，測(cè)量誤差在允許范圍內(nèi)，為長距離巷道高效掘進(jìn)奠定了良好基礎(chǔ)。