超千米深井高地壓易變形巷道貫通測量技術(shù)研究

李勝

（河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司石人溝鐵礦地勘作業(yè)區(qū)，河北 唐山 064200）

1 引言

對(duì)井下各巷道進(jìn)行控制測量，是確保巷道施工準(zhǔn)確的重要途徑，是更好地提高巷道施工安全性的重要保障。隨著我國煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展，礦井采掘深度逐漸加深，而井下巷道的施工質(zhì)量，直接影響著采掘作業(yè)的安全性。論文以某煤礦軌道巷貫通工程為例，分別對(duì)貫通測量技術(shù)與基本誤差參數(shù)進(jìn)行了分析。

2 工程概況

某煤礦軌道巷貫通工程，地面上兩個(gè)礦井之間的直線距離為5030m，每個(gè)礦井上下閉合的導(dǎo)線長度接近16000m；礦井深度超過千米，井下巷道的壓力比較大，已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重變形，且導(dǎo)線點(diǎn)存在頻繁位移。

3 貫通測量方案研究

針對(duì)該礦井的實(shí)際情況，結(jié)合貫通測量工作的實(shí)際需求，制定針對(duì)性的貫通測量方案，具體如下。

3.1 貫通測量的技術(shù)路線以及測量流程

貫通測量技術(shù)路線與測量流程詳見圖1。

圖1 貫通測量技術(shù)路線與測量流程

3.2 技術(shù)設(shè)計(jì)

3.2.1 四等水準(zhǔn)測量

在進(jìn)行地面GPS點(diǎn)四等水準(zhǔn)聯(lián)測時(shí)，需要利用精度在DS3型水準(zhǔn)儀及以上的儀器，對(duì)雙面區(qū)格式木質(zhì)標(biāo)尺的測量起到配合作用[1]。

3.2.2 地面GPS控制測量

地面GPS控制測量技術(shù)的點(diǎn)位布設(shè)，必須滿足以下幾點(diǎn)要求。第一，視野廣闊，方便接收設(shè)備的安置，便于設(shè)備操作，且點(diǎn)位周圍15°之上不存在障礙物；第二，地面基礎(chǔ)可靠，利于長期保存；第三，對(duì)舊點(diǎn)進(jìn)行利用時(shí)，必須對(duì)舊點(diǎn)的穩(wěn)定性、完好性進(jìn)行檢查與必要的糾正。

3.2.3 地面連接測量

在投點(diǎn)正式開始前，利用2"級(jí)全站儀實(shí)行測量工作。地面連接系統(tǒng)利用徠卡TS-06全站儀，按照5"級(jí)導(dǎo)線精度要求，測角中上下誤差不超過5"，一次對(duì)中4個(gè)測回，同時(shí)，2C互差不超過13"。

3.2.4 井下陀螺定向

井下陀螺的定向，借助全自動(dòng)化的陀螺經(jīng)緯儀，陀螺方位角中的誤差應(yīng)不超過15"。首先，布設(shè)陀螺方位邊，而陀螺常數(shù)的測量通常是通過固定的兩地面近井點(diǎn)[2]。其次，用來測定儀器的常數(shù)的地面近井點(diǎn)，位于三、四等三角網(wǎng)或者測邊的基礎(chǔ)上，通過插網(wǎng)以及經(jīng)緯儀導(dǎo)線等，進(jìn)行測量。最后，相對(duì)于其起算而言，近井點(diǎn)精度中點(diǎn)位的誤差上下不可以超過7cm。

3.2.5 井上下聯(lián)系測量

在井上下聯(lián)系測量時(shí)，投點(diǎn)所用的鋼絲必須是直徑小，且強(qiáng)度高的鋼絲。首先，利用標(biāo)尺法，明確垂線穩(wěn)定時(shí)，垂線在標(biāo)尺上的位置，讀取次數(shù)在13次之上，且為奇數(shù)次數(shù)，之后利用左右讀數(shù)的平均值，找出標(biāo)尺上穩(wěn)定位置；其次，根據(jù)上述方法重復(fù)進(jìn)行兩次，保證兩次測量結(jié)果的互差不超過1mm，并取平均值；再次，利用鋼尺法進(jìn)行高程測量。

3.2.6 井下導(dǎo)線測量與三角高程測量

井下導(dǎo)線測量指的是井下敷設(shè)高精度的支導(dǎo)線，巷道每掘進(jìn)30m至100m之間，導(dǎo)線便延長一次，而已經(jīng)掘進(jìn)的巷道，則要按照7"的導(dǎo)線施測。當(dāng)巷道的掘進(jìn)進(jìn)行到300m至500m之間時(shí)，敷設(shè)7"級(jí)控制導(dǎo)線，利用控制導(dǎo)線對(duì)已敷設(shè)的導(dǎo)線的正確性進(jìn)行檢查[3]。

4 貫通測量技術(shù)的誤差分析

4.1 貫通測量允許偏差的確定

本次研究中，預(yù)計(jì)該礦井貫通測量的誤差主要是橫向誤差，同時(shí)伴有高程誤差。在此基礎(chǔ)上，選擇合理的測量技術(shù)，并制定出科學(xué)、有效的測量方法，盡可能地降低貫通帶來重要方向之上的誤差。按照工程的實(shí)際情況，貫通點(diǎn)與兩中線的偏差不得超過0.3mm[4]。

表1 礦井貫通測量的基本誤差參數(shù)

4.2 基本參數(shù)誤差的確定

在進(jìn)行貫通誤差預(yù)計(jì)的過程中，首先要做的是明確各種測量的基本誤差參數(shù)，即測角中誤差、礦井定向誤差、單位長度高差的誤差、兩邊誤差系數(shù)以及導(dǎo)入高程誤差[5]。這些誤差參數(shù)，可以通過理論公式計(jì)算求得，詳見表1。

5 結(jié)論

貫通測量結(jié)果的準(zhǔn)確與否，既與貫通測量方案以及采用的貫通測量技術(shù)有關(guān)，同時(shí)也與施測工作的實(shí)際質(zhì)量有密切聯(lián)系。所以，在實(shí)際測量過程中，必須按照實(shí)際測量的結(jié)果，對(duì)此次測量的精度進(jìn)行科學(xué)評(píng)定，同時(shí)對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確地檢查、核實(shí)，并及時(shí)填圖。除此之外，在實(shí)際施工過程中，還要采取有效措施，對(duì)貫通巷道的方向與坡度實(shí)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測，必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，以此來對(duì)巷道的施工誤差進(jìn)行有效控制，盡可能地提高其施工準(zhǔn)確性，為后續(xù)采掘工作的開展提供安全性保障。