井下采區巷道貫通測量技術及成果分析

郭曉敏

（晉能控股煤業集團有限公司燕子山礦，山西 大同 037037）

巷道貫通是指按照設計方案進行巷道掘進時，在特定的區域與另一條巷道貫通，要確保巷道掘進的終點是在預先設定的區域內，且巷道連通的路線和方法沒有誤差[1-3]。為保證燕子山礦生產能力的穩定性和連續性，解決礦區通風問題，設置進回風立井以及安全出口，二號風井建設項目主要是兩井間貫通，包括二號進風立井與回風立井的貫通和副立井與二號風井的貫通。由于巷道貫通測量過程的復雜性，對測量數據的精度要求較高，且副立井與二號風井的貫通距離長，對技術的要求也比較高。為確保順利貫通，對燕子山礦巷道貫通測量方案進行設計，確保巷道貫通的精度要求。

1 地質概況

同煤集團燕子山礦礦井規模為5.0 Mt/a，地質儲量為819.75 Mt，可采儲量為395.44 Mt，井田東西走向長度為8.1 km，南北走向寬度為6.5 km。其中，二號風井和副立井的水平距離為3 823.23 m，井下導線長度為5 511.79 mm，貫通豎井長度為395.81 m。因此設計貫通測量技術方案，實施立井聯系測量與掘進巷道導線測量，確保巷道順利貫通。

2 貫通測量不利因素

根據《煤礦測量工程》以及礦區地質概況，巷道貫通橫向誤差小于±0.3 m，高程誤差小于±0.2 m[4]。結合各類影響因素，具體分析二號風井和副立井貫通測量的不利因素。

2.1 貫通測量線路超長

燕子山礦二號風井到廣場的直線距離為5 km，井下的巷道長度大于8 km，導致井下導線超長。因此，要提高井下導線的測量精度。

2.2 超深井筒的豎井聯系測量

受大氣流的影響，常常會使鋼絲垂線產生偏斜，隨著井筒深度的增加，氣流對其影響也隨之增大[5]。燕子山礦副立井的深563.3 m，井筒直徑為8.5 m，二號風井的深度為763 m，井筒直徑為7.5 m，屬于超深井筒。因此，要減少投點時鋼絲的擺幅，從而提高投點精度。

2.3 井下導線測量不利條件

燕子山礦為高瓦斯突出礦井，井下所需供風量較大，在測量時會造成儀器對中誤差和觀測誤差，影響測量精度[6-7]。在進行井下導線測量的同時，要盡量減少巷道內風流對測量的影響。

3 貫通測量技術

3.1 地面控制測量

燕子山礦礦井平面位置如圖1。平面控制網中有4 個保存完好的GNSS 網點，即J001、J002、PGE1、PGE2，5 個 高 程 點， 即PS01、PS02、PS03、J001、J002。在二號風井廣場內布設4 個控制點，與地面原始控制點一起形成一個貫通測量控制網。按照D 級控制網技術要求進行平面測量，按照四等水準測量技術要求進行高程測量[8-9]，二號風井與廣場的水準路線長度約12 km。

圖1 燕子山礦礦井平面位置示意圖

3.2 立井聯測

平面聯測使用鋼絲投點，起點方位角測量使用陀螺定向測量法，高程測量使用長鋼尺進行。由于立井井深大于500 m，在進行鋼絲投點時，采用單重擺動投點，減少鋼絲的擺動幅度，例如，加大垂球的重量、增加浸泡垂球的液體密度，以此提高投點精度。

3.3 井下導線測量

進行井下導線測量時，共布設55 個導線點，導線平均邊長為150 m，采用防爆型全站儀測量邊長較短的導線邊，按照7″級基本控制導線要求，進行2 次獨立測量。在測量時，為了減少氣流對測量結果的影響，采用擋風板阻擋氣流。為減小設備的中誤差，采用三架法減少對中次數。在光電測距時，根據實際測量出的氣壓和溫度來計算距離。

3.4 陀螺定向測量

在二號風井和副立井的井底進行陀螺定向測量，各測定1 條陀螺邊提供導線起始方位角，在井下導線測量線路中每隔1.5～2.0 km 加測一條陀螺邊，共加測7 條陀螺定位邊進行測量。

4 貫通測量成果

4.1 地面測量成果

根據地面貫通測量結果，得到地面控制網成果表見表1。

表1 貫通地面控制成果表

4.2 導線測量成果

（1）成果精度。井下導線測量誤差是造成貫通測量的主要誤差，如果以貫通的最大橫向誤差的2 倍作為導線全長閉合差，則導線全長閉合差f及相對閉合差分別為：

式中：n是導線測站數，取40；N是導線測量次數，取2；Δα是導線最末邊兩次測量的方位角差，取32″。

根據計算結果可以看出，井下導線的測角中誤差符合7″級導線精度要求。

（2）測量成果。根據導線測量結果，得到貫通導線測量成果見表2。

表2 導線測量成果表

4.3 陀螺定向成果

使用SOKKIA GP1/96914+SET2 130R3 D22818陀螺全站儀進行測量，根據陀螺方位測量結果，得到貫通測量陀螺定向成果見表3。

表3 貫通測量陀螺定向成果表

根據測量誤差引起貫通相遇點的誤差預計公式，計算出在水平方向上的貫通誤差為0.466 m，在高程上的貫通誤差為0.126 m，滿足規定的在水平方向貫通誤差小于0.5 m，在高程上誤差小于0.2 m 的精度要求，因增加了陀螺邊測量，提高了貫通精度。

5 結論

（1）貫通測量路線長和井筒超深是影響二號風井和副立井貫通測量的不利因素，采取措施減少鋼絲的擺動幅度，提高投點精度，從而減小測量誤差。

（2）采用地面控制測量、井下導線測量以及定向陀螺邊測量技術進行貫通測量作業設計，得到貫通測量成果表，為礦井的貫通提供數據。