煤礦井下巷道貫通測(cè)量精度分析及技術(shù)方法研究

呂文廣 張琳

山東省朝陽(yáng)礦業(yè)有限公司，山東棗莊，277500

煤礦井下巷道貫通測(cè)量精度分析及技術(shù)方法研究

呂文廣 張琳

山東省朝陽(yáng)礦業(yè)有限公司，山東棗莊，277500

在對(duì)煤礦井下巷道的建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，需要注重對(duì)于測(cè)量貫通技術(shù)的應(yīng)用，測(cè)量貫通技術(shù)在煤礦井下巷道建設(shè)當(dāng)中的應(yīng)用，能夠有效的維護(hù)井下巷道的安全性。貫通測(cè)量技術(shù)有著較高的準(zhǔn)確度，因此，在實(shí)際的施工過(guò)程當(dāng)中，可以根據(jù)井下巷道的實(shí)際情況，對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行規(guī)劃，以此來(lái)保證施工的質(zhì)量以及進(jìn)度。本文從實(shí)際出發(fā)，通過(guò)對(duì)貫通測(cè)量技術(shù)的研究，分析其在煤礦井下巷道當(dāng)中的應(yīng)用。

貫通工程；井下巷道；精度分析；技術(shù)研究

在礦山測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，貫通測(cè)量，尤其是大型巷道的貫通測(cè)量可以說(shuō)是非常重要的一個(gè)組成部分。一般來(lái)講，貫通工程的好壞，關(guān)系到整個(gè)礦井的建設(shè)、效益等。為了加快礦井的建設(shè)速度、保證正常的生產(chǎn)接替，一般多采用井口掘進(jìn)的方法，這樣往往會(huì)出現(xiàn)2井間的距離巷道貫通測(cè)量，為了保證貫通的精度，本文通過(guò)沒(méi)集團(tuán)+870m水平大巷貫通工程的測(cè)量資料進(jìn)行研究，提出了相應(yīng)的提高貫通測(cè)量精度的措施。

在煤礦井下作業(yè)當(dāng)中，巷道貫通是一種比較常見(jiàn)的施工方法，為了保證貫通的質(zhì)量，應(yīng)在井下作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中落實(shí)貫通測(cè)量技術(shù)，為實(shí)際的施工提供質(zhì)量保障。巷道貫通中的測(cè)量方法，能夠解決施工中的很多問(wèn)題，符合井下作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

1 煤礦井下巷道貫通測(cè)量技術(shù)方法的要求

巷道建設(shè)的質(zhì)量，是與巷道貫通測(cè)量技術(shù)有著密切的聯(lián)系的，一般來(lái)將，要規(guī)范巷道貫通的測(cè)量過(guò)程，應(yīng)做到測(cè)量精度符合要求；按照實(shí)際精度，嚴(yán)禁分配技術(shù)；明確配合新技術(shù)，控制準(zhǔn)確度；降低認(rèn)為誤差；測(cè)量完成后進(jìn)行抽查工作。

2 煤礦井下巷道貫通測(cè)量當(dāng)中常用的技術(shù)方法

在煤礦井下巷道貫通當(dāng)中，我們利用精度的要求來(lái)控制誤差，維護(hù)貫通測(cè)量的準(zhǔn)確度。

2.1.巷道貫通的測(cè)量勘察

在巷道貫通測(cè)量當(dāng)中，測(cè)量勘察可以說(shuō)是重要的前提條件之一，明確勘察的內(nèi)容之后才能進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量。在巷道貫通中，高程是測(cè)量勘察的重點(diǎn)內(nèi)容，由于巷道高程測(cè)量條件交叉，因此在一般情況下，對(duì)于高程的測(cè)量位置可以選擇為頂板處。

2.2 陀螺定向技術(shù)

在巷道貫通過(guò)程當(dāng)中，陀螺定向技術(shù)有一定的精度優(yōu)勢(shì)，此外，陀螺定向技術(shù)不會(huì)收到深度的干擾。在一般情況下，這種技術(shù)比較使用與導(dǎo)向廠的環(huán)境當(dāng)中，能夠有效的規(guī)避測(cè)量誤差。

2.2.1 深井定向測(cè)量

在深度大的礦井當(dāng)中，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)容易收到多放慢因素的影響，因此就需要選擇陀螺定向技術(shù)。陀螺定向技術(shù)能夠隨著深度的增加，穩(wěn)定的獲得結(jié)果，能夠有效的維護(hù)安全性，為測(cè)量提供可靠的條件。

2.2.2 控制井下平面

在對(duì)巷道進(jìn)行挖掘的時(shí)候，要求井下平面較為穩(wěn)固，采用陀螺定向技術(shù)，應(yīng)先控制井下平面，隨后通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)只是掘進(jìn)的長(zhǎng)度。在最初挖掘的時(shí)候，可以采用但指導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，在后期發(fā)現(xiàn)誤差的時(shí)候則需要選用陀螺定向技術(shù)，滿(mǎn)足井下平面的要求。

2.2.3 井筒安裝

在進(jìn)行實(shí)際的巷道作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，利用陀螺定向技術(shù)當(dāng)中的陀螺儀，能夠有效的輔助井筒的安裝，陀螺儀能夠測(cè)出井下基點(diǎn)的情況。根據(jù)測(cè)量得到的環(huán)境，安排井筒的安裝，確保位置的合理。

2.2.4 巷道的驗(yàn)收檢查

陀螺儀還能夠在巷道驗(yàn)收過(guò)程當(dāng)中得到良好的應(yīng)用。有一些巷道并不具備高精度的設(shè)計(jì)，存在一定的欠缺，影響了貫通的實(shí)施，但是陀螺定向技術(shù)則能夠確定巷道的方位角，調(diào)整想到位置，符合作業(yè)要求。

2.3 中腰線(xiàn)一體測(cè)量

在實(shí)際的巷道施工過(guò)程當(dāng)中，往往會(huì)有很多安全問(wèn)題，而在傾斜的巷道當(dāng)中，又常常出現(xiàn)一些干擾問(wèn)題。因?yàn)閮A斜巷道的特殊坡度與普通的巷道并不一樣，這就需要采用中腰線(xiàn)一體的測(cè)量方法，這種芳芳能夠輔助巷道貫通測(cè)量出井筒的基本文職。在測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，需要加強(qiáng)安全控制，在護(hù)頂質(zhì)量合格后，安排中腰線(xiàn)的測(cè)量，這能夠提高測(cè)量的科學(xué)性。

3 煤礦井下巷道貫通測(cè)量中的新技術(shù)方法

在貫通測(cè)量的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，新技術(shù)的引用能夠有效的提高測(cè)量的水平，一般來(lái)講，現(xiàn)在使用到貫通測(cè)量當(dāng)中的新技術(shù)有以下幾種：

3.1 全站儀的使用

全站儀有著比較強(qiáng)的測(cè)量功能，同時(shí)，全站儀還有三維測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，因此在貫通測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中，全站儀往往能夠起到比較優(yōu)秀的作用。就目前來(lái)講，在井下巷道的測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，使用全站已能夠有效的找到誤差原因，區(qū)分誤差原因的屬性，消除潛在誤差，同時(shí)，全站儀還能夠?qū)?shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)。

3.2 全球定位系統(tǒng)

在巷道貫通過(guò)程當(dāng)中，全球定位系統(tǒng)能夠有效的構(gòu)建控制網(wǎng)，并對(duì)貫通過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，一旦出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，全球定位系統(tǒng)能夠最檢測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)情況。利用電磁波一起，簡(jiǎn)化全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用難度，能夠有效的維護(hù)貫通測(cè)量的安全性。

3.3 三維激光應(yīng)用

在貫通測(cè)量當(dāng)中，三維激光有著融合等特點(diǎn)，三維激光技術(shù)是在多種新設(shè)備的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，其最基本的優(yōu)勢(shì)就是比其他的測(cè)量技術(shù)測(cè)量范圍更廣，有利于空間上的精度控制，將三維激光應(yīng)用作為測(cè)量的一部分，能夠構(gòu)成綜合測(cè)量系統(tǒng)，細(xì)化測(cè)量貫通。

4 貫通工程概況

為了保證正常的生產(chǎn)接替，并提高礦井的生產(chǎn)能力，本文當(dāng)中研究的煤礦在井下縱向一翼開(kāi)拓了兩瓶，并分中部以及背部進(jìn)行開(kāi)拓，整個(gè)工程以高質(zhì)量順利貫通，總進(jìn)尺9370m，共設(shè)小三角網(wǎng)1個(gè)，鏡下一級(jí)水準(zhǔn)7320M，就貫通來(lái)講，是一項(xiàng)特大貫通工程。

5 貫通精度分析

5.1 副立井至北二斜井的貫通精度分析

在誤差預(yù)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)集中測(cè)量法難的比較，并結(jié)合實(shí)際的施工情況，制定了立井用鋼絲定向投點(diǎn)并傳遞高程，對(duì)斜井采用導(dǎo)線(xiàn)控制的測(cè)量方案。此外，在對(duì)井下的導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮到實(shí)際的需要，應(yīng)在每個(gè)500M左右設(shè)置80-100M的短邊，陀螺邊也需要設(shè)置在距離貫通點(diǎn)大概三分之一的地方。通過(guò)這樣的處理方法，貫通后的實(shí)際誤差為115MM，高程誤差為113MM。

5.2 北二斜井至北三斜井間的貫通精度分析

在北二斜井到北三斜井間的誤差預(yù)計(jì)當(dāng)中，由于在這一段貫通是2斜井間貫通，因此選取了通過(guò)2斜井的導(dǎo)線(xiàn)控制方案，由高程導(dǎo)入標(biāo)高，在本方案當(dāng)中，水平向以及高程的預(yù)計(jì)誤差非別為296MM以及188MM，而在實(shí)際的貫通工程完成之后，實(shí)際的水平以及高程誤差分別為14MM以及12MM，各段的閉合情況如下表所示。

表1 貫通后各段實(shí)測(cè)中腰線(xiàn)偏差以及導(dǎo)線(xiàn)、高程閉合差

5.3 貫通后對(duì)各項(xiàng)誤差的分析

對(duì)本文當(dāng)中的礦井進(jìn)行貫通是一個(gè)比較典型的貫通工程，其內(nèi)容不僅包含低矮面的鏈接測(cè)量，還包含井下測(cè)距導(dǎo)線(xiàn)、陀螺定向等。

由于在該段貫通當(dāng)中，實(shí)測(cè)的中線(xiàn)誤差為115MM，因此地面導(dǎo)線(xiàn)對(duì)貫通的誤差為14MM，而井下導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量誤差對(duì)貫通誤差的影響則為58MM，在本文當(dāng)中，該段井下導(dǎo)線(xiàn)基本選擇為直伸形導(dǎo)線(xiàn)，此外，其測(cè)距邊有著很高的精度，因此可以認(rèn)為，井下導(dǎo)線(xiàn)的誤差都是來(lái)自測(cè)角誤差的影響，也就是說(shuō)，測(cè)角誤差對(duì)貫通誤差的影響實(shí)際為58MM。在測(cè)角誤差當(dāng)中，一般分為測(cè)角方法誤差以及對(duì)中誤差兩種，我們通過(guò)貫通后實(shí)際中線(xiàn)的誤差對(duì)各項(xiàng)誤差的分析，發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在井下的倒下測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，各項(xiàng)誤差的數(shù)值與實(shí)際的觀測(cè)是相符的。

6 提高貫通精度的技術(shù)措施

6.1 建立地面專(zhuān)用控制網(wǎng)

在本文提到的實(shí)例當(dāng)中，沿用的資料為1971年的測(cè)量結(jié)果，如今，隨著地下才沒(méi)的范圍不斷擴(kuò)大，有些三角點(diǎn)已經(jīng)在采空區(qū)上不，這就會(huì)產(chǎn)生可靠性不足的情況，在實(shí)際的工程過(guò)程當(dāng)中，為了保證質(zhì)量，我們重新布設(shè)了控制系統(tǒng)，凈瓶插后該往的誤差為20”，最弱點(diǎn)誤差為21mm。此外，我們?cè)谥胁繙y(cè)設(shè)了一條測(cè)距閉合導(dǎo)線(xiàn)。通過(guò)測(cè)量工作，確保了地面控制網(wǎng)的精度，在對(duì)誤差進(jìn)行預(yù)計(jì)的過(guò)程的當(dāng)中，控制往誤差取多年測(cè)量的誤差均值3.4”，由此預(yù)計(jì)地面誤差為65mm，而從其余三項(xiàng)誤差當(dāng)中，我們分析得出，實(shí)際的地面誤差只有14mm，這證明，提高地面控制精度，能夠有效的提高貫通的精度。

6.2 提高井下導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量精度

在整個(gè)工程當(dāng)中，有著很大的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量工作，在提高精度的過(guò)程當(dāng)中，需要從一下四個(gè)方面進(jìn)行注意：嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程以及技術(shù)要求進(jìn)行施工；采用三腳架法觀測(cè)，提高測(cè)角精度；要求對(duì)中誤差不超過(guò)1mm，；合理利用測(cè)距儀的有點(diǎn)，減少側(cè)站數(shù)。但是，由于需要考慮到標(biāo)定中腰線(xiàn)的方便，就需要在測(cè)設(shè)500m之后測(cè)設(shè)80-100m的短邊。

在實(shí)際的誤差預(yù)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，有關(guān)參數(shù)應(yīng)該按照相關(guān)要求，例如對(duì)中誤差不得超過(guò)1.5mm等，由三響誤差的對(duì)比分析我們發(fā)現(xiàn)，實(shí)際的誤差影響為58mm，這個(gè)豎直與實(shí)際的觀測(cè)豎直要求一直，這說(shuō)明，在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，我們所采用的措施，起到了提高精度的作用。

7 井下導(dǎo)線(xiàn)邊兩項(xiàng)投影改正誤差影響分析

對(duì)于兩井間的貫通工程，需要根據(jù)礦區(qū)所處的位置、控制網(wǎng)的情況等實(shí)際需求，考慮加入井下導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)化。因?yàn)榈孛娼刂凭W(wǎng)的邊長(zhǎng)通常歸化到搞死投影面當(dāng)中，而投影后的邊長(zhǎng)往往會(huì)出現(xiàn)變形的情況，這就會(huì)使得井上與井下的長(zhǎng)度并不一致，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的偏差。

結(jié)束語(yǔ)：建立地面專(zhuān)用的控制往，能夠有效的提高貫通的精確程度，一方面能夠良好的消除一律，另一方面，還可以有效的提高地面的定位進(jìn)度，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，選用加測(cè)陀螺定向邊就是一種很有效的方法，如果在貫通的過(guò)程當(dāng)中，陀螺與導(dǎo)線(xiàn)的方位并沒(méi)有較大的互差，那么并不需要進(jìn)行平差處理，而之是單純的進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)精度的檢核就可以。在實(shí)際的貫通過(guò)程當(dāng)中，采用三腳架法進(jìn)行觀測(cè)，可以減少誤差的影響，從而提升測(cè)角的精確程度。在貫通完成之后，我們對(duì)貫通測(cè)量過(guò)程當(dāng)中的鏈接誤差、井下導(dǎo)線(xiàn)誤差等進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)誤差對(duì)總誤差的影響比例為1:3:4。

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呂文廣/1987年生/男/山東禹城人/本科/助理工程師/研究方向?yàn)榈V山測(cè)量