煤礦井下平面控制測(cè)量及其相關(guān)技術(shù)問(wèn)題探究

朱常久

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)清水營(yíng)煤礦 寧夏 靈武 751410）

0 引言

礦山測(cè)量的主要任務(wù)是：（1）建立礦區(qū)地面控制網(wǎng)和測(cè)繪1：500-1：5000的地形圖和礦圖；（2）進(jìn)行礦區(qū)地面與井下各種工程的施工測(cè)量和竣工驗(yàn)收測(cè)量；（3）測(cè)繪和編制各種采掘工程圖及礦體幾何圖；（4）進(jìn)行巖層與地表移動(dòng)的觀測(cè)及研究；為留設(shè)保護(hù)礦柱和安全開(kāi)采提供資料；（5）參加采礦計(jì)劃的編制，并對(duì)資源利用及生產(chǎn)情況進(jìn)行檢查和監(jiān)督。此外，在礦山開(kāi)采階段還有許多復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題需要礦山測(cè)量來(lái)解決。如主巷道的定向與測(cè)量，掘進(jìn)時(shí)中、腰線的給定，井下巷道貫通，彎道設(shè)置、豎井聯(lián)測(cè)、斜洞布設(shè)，井下場(chǎng)地開(kāi)拓，回采定水平，礦量計(jì)算，井上下對(duì)照等等，處處都離不測(cè)繪。比如巷道貫通如果不經(jīng)過(guò)精確測(cè)量，就不能隨意開(kāi)挖，否則將造成大量巷道作廢，不僅浪費(fèi)大，而且影響生產(chǎn)甚至?xí)l(fā)生事故。

1 井下平面控制測(cè)量的作業(yè)要求

井下平面控制測(cè)量的目的是建立井下平面測(cè)量的控制網(wǎng)，作為測(cè)繪和標(biāo)定井下巷道、硐室、回采工作面等的平面位置的基礎(chǔ)，也能滿足一般貫通測(cè)量的要求。

由于受井下巷道條件的限制，井下平面控制均以導(dǎo)線的形式沿巷道布設(shè)，而不能像地面控制網(wǎng)那樣可以有測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)、GPS網(wǎng)和交會(huì)法等多種可能方案。

井下導(dǎo)線的布設(shè)，按照“高級(jí)控制低級(jí)”的原則進(jìn)行。我國(guó)《煤礦測(cè)量規(guī)程》規(guī)定，井下平面控制分為基本控制和采區(qū)控制兩類，兩類控制導(dǎo)線都應(yīng)敷設(shè)成閉（附）合導(dǎo)線或復(fù)測(cè)支導(dǎo)線?；究刂茖?dǎo)線按測(cè)角精度分為±7″、±15″兩級(jí)，沿主要巷道（包括:斜井，暗斜井，平硐、井底車場(chǎng)、水平（階段）運(yùn)輸巷道，總回風(fēng)道，集中上、下山，集中運(yùn)輸石門等）敷設(shè)，通常每隔1.5-2.0km應(yīng)加測(cè)陀螺定向邊，以提供檢核和方位平差條件。7″、15″級(jí)基本控制導(dǎo)線的陀螺經(jīng)緯儀定向精度分別不得低于±10″和±15″；采區(qū)控制導(dǎo)線亦按測(cè)角精度分為±15 ″、±30″兩級(jí)，應(yīng)沿采區(qū)上、下山，中間巷道或片盤運(yùn)輸巷道以及其它次要巷道敷設(shè)。礦井可根據(jù)采掘工程的實(shí)際需要，依礦井和采區(qū)開(kāi)采范圍的大小選定井下平面控制的等級(jí)。

2 井下導(dǎo)線點(diǎn)的設(shè)置與觀測(cè)

2.1 井下導(dǎo)線點(diǎn)的設(shè)置

井下導(dǎo)線點(diǎn)按照其使用時(shí)間長(zhǎng)短和重要性而分為永久點(diǎn)和臨時(shí)點(diǎn)兩種。永久導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在主要巷道中，一般每隔300-500m埋設(shè)一組三個(gè)永久點(diǎn)。永久點(diǎn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)以堅(jiān)固耐用和使用方便為原則。所有導(dǎo)線點(diǎn)均應(yīng)做明顯標(biāo)志并統(tǒng)一編號(hào)，用紅漆或白漆將點(diǎn)位圈出來(lái)，并將編號(hào)醒目地涂寫在設(shè)點(diǎn)處的巷道幫上，以便于尋找。

導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選擇在巷道頂（底）板穩(wěn)固、通視良好且易于安設(shè)儀器觀測(cè)、盡量不受來(lái)往礦車影響的地方。井下導(dǎo)線點(diǎn)的選點(diǎn)應(yīng)遵循以下原則：

1）相鄰導(dǎo)線點(diǎn)之間通視良好，并應(yīng)盡可能使點(diǎn)間距離大些。在巷道的連接處和交叉口處，應(yīng)當(dāng)埋設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)；

2）為了避免運(yùn)輸干擾，應(yīng)盡量將點(diǎn)設(shè)在遠(yuǎn)離運(yùn)輸軌道的一側(cè)；

3）導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)當(dāng)選在巷道穩(wěn)定、安全、便于安置儀器進(jìn)行觀測(cè)的地方，避開(kāi)淋水、片幫落石和其他不安全因素。

2.2 井下導(dǎo)線水平角觀測(cè)

井下測(cè)角與地面測(cè)角的不同在于：

1）井下測(cè)點(diǎn)多設(shè)于巷道頂板上，因此經(jīng)緯儀要在測(cè)點(diǎn)下對(duì)中，經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡筒上刻有儀器中心，即鏡上中心。為利于點(diǎn)下對(duì)中，最好在望遠(yuǎn)鏡筒上安裝點(diǎn)下對(duì)中器，或利用專門的點(diǎn)下光學(xué)對(duì)中器；

2）在傾角很大的急傾斜巷道中測(cè)角時(shí)，望遠(yuǎn)鏡視線可能被水平度盤擋住，故礦用經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡筒要短，最好有目鏡棱鏡或偏心望遠(yuǎn)鏡；

3）由于井下黑暗潮濕，并有瓦斯及煤塵，儀器要有較好的密封性。

2.3 井下導(dǎo)線邊長(zhǎng)觀測(cè)

井下邊長(zhǎng)觀測(cè)方法一般采用鋼尺量邊和光電測(cè)距兩種。鋼尺量邊由于測(cè)量手段繁瑣，需對(duì)測(cè)量成果加多項(xiàng)改正，如比長(zhǎng)改正、溫度改正、垂曲改正、拉力改正等；當(dāng)邊長(zhǎng)大于尺長(zhǎng)時(shí)，則必須進(jìn)行分段丈量，為此要進(jìn)行定線。光電測(cè)距方法簡(jiǎn)單，可與測(cè)角同步進(jìn)行，已逐漸代替了鋼尺量邊。

井下邊長(zhǎng)觀測(cè)采用光電測(cè)距的作業(yè)要求為：

1）下井作業(yè)前，應(yīng)按《煤礦測(cè)量規(guī)程》第16條規(guī)定，對(duì)測(cè)距儀進(jìn)行檢驗(yàn)和校正；

2）測(cè)定氣壓讀至100Pa，氣溫讀至1℃；

3）每條邊的測(cè)回?cái)?shù)不得少于兩個(gè)。采用單向觀測(cè)或往返（或不同時(shí)間）觀測(cè)時(shí)，其限差為：一個(gè)測(cè)回讀數(shù)較差不大于10mm，單程測(cè)回間較差不大于15mm；往返（或不同時(shí)間）觀測(cè)同一邊長(zhǎng)時(shí)，化算為水平距離（經(jīng)氣和傾斜改正）后的互差，不得大于1/6000；

4）作業(yè)人員必須受過(guò)專業(yè)訓(xùn)練；并按測(cè)距儀使用說(shuō)明書的規(guī)定操作和維護(hù)儀器；

5）儀器嚴(yán)禁淋水和拆卸。應(yīng)建立電源使用卡片，定期充電；

6）在井下使用光電測(cè)距儀，應(yīng)嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

2.4 井下導(dǎo)線的延長(zhǎng)與檢查

由于井下環(huán)境的特殊性，如導(dǎo)線不是一次全面布設(shè)，而是隨巷道掘進(jìn)而不斷延長(zhǎng)。根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》的規(guī)定，基本控制導(dǎo)線一般應(yīng)每隔300-500m延長(zhǎng)一次。采區(qū)控制導(dǎo)線應(yīng)隨巷道掘進(jìn)30-100m延長(zhǎng)一次。當(dāng)掘進(jìn)工作面接近各種采礦安全邊界（水、火、瓦斯、老空區(qū)及重要采礦技術(shù)邊界）時(shí)，除應(yīng)及時(shí)延長(zhǎng)經(jīng)緯儀導(dǎo)線外，還必須以書面手續(xù)報(bào)告礦（井）技術(shù)負(fù)責(zé)人，并通知安全檢查和施工區(qū)、隊(duì)等有關(guān)部門。

為了檢查驗(yàn)證已知起始點(diǎn)的可靠性，在接測(cè)之前應(yīng)對(duì)上次所測(cè)的最后一個(gè)水平角及最后一條邊長(zhǎng)按原觀測(cè)的相應(yīng)精度進(jìn)行檢查。此次觀測(cè)與上次觀測(cè)的水平角之差△d不應(yīng)超過(guò)一個(gè)特定的容許值。

井下 7″、15″和 30″導(dǎo)線的△d 分別為±20″，±40 ″和±80″?；究刂茖?dǎo)線的邊長(zhǎng)小于15m時(shí)，兩次觀測(cè)水平角的不符合可適當(dāng)放寬，但不得超過(guò)上列限差的1.5倍。

重新丈量上次最后一條邊長(zhǎng)與原丈量結(jié)果之差不得超過(guò)相應(yīng)等級(jí)導(dǎo)線邊長(zhǎng)往返丈量之差的容許值（基本控制導(dǎo)線為邊長(zhǎng)的1/6000，采區(qū)控制導(dǎo)線為邊長(zhǎng)的1/2000）。

如果檢查結(jié)果不符合上述要求，則應(yīng)繼續(xù)向后檢查，直到符合要求后方可以它作為起始數(shù)據(jù)，繼續(xù)向前延長(zhǎng)導(dǎo)線。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)于地面測(cè)量工作來(lái)說(shuō)，控制網(wǎng)的布設(shè)方式和實(shí)施方法可以多種多樣，如GPS控制網(wǎng)、三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等等，但是對(duì)于地下工程而言，許多先進(jìn)的儀器和方法就無(wú)法適用。因此，方向附合導(dǎo)線網(wǎng)在地下工程或隧道施工中仍是主要的控制形式，研究方向附合導(dǎo)線網(wǎng)的施測(cè)、數(shù)據(jù)處理及誤差等問(wèn)題，特別是研究復(fù)雜網(wǎng)型的陀螺方向附合導(dǎo)線的平差，對(duì)于指導(dǎo)礦山、隧道等工程生產(chǎn)實(shí)踐具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］張鳳舉.控制測(cè)量學(xué)[M].煤炭工業(yè)出版社，1999.

［2］張國(guó)良，朱家鈺，顧和和.礦山測(cè)量學(xué)［M］.徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［3］姚聯(lián)壁.改進(jìn)的導(dǎo)線網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差法[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，23（5）:609-613.

［4］孔祥元，梅是義.控制測(cè)量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，1996.

［5］ 陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[M].北京:測(cè)繪出版社，2004.

［6］陶本藻.測(cè)量數(shù)據(jù)處理的統(tǒng)計(jì)理論和方法[M].北京:測(cè)繪出版社，2007.

［7］孫現(xiàn)申，趙澤平.應(yīng)用測(cè)量學(xué)[M].北京:解放軍出版社，2004.