礦山井下工程施工測(cè)量及新方法分析

秦喬靈

（云南錫業(yè)集團(tuán)（控股）有限責(zé)任公司，云南紅河 661000）

0 前言

研究表明，作為實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)目標(biāo)的前提，礦山測(cè)量與平衡生產(chǎn)、提高采礦效率存在著密切聯(lián)系。近幾年，不斷發(fā)展的科技，使井下工程數(shù)量及內(nèi)容發(fā)生了翻天覆地的變化，測(cè)量工作需要滿足的條件也更加嚴(yán)格，原有方法所能發(fā)揮的作用有限，充分利用先進(jìn)理念與基礎(chǔ)，在舊方法的基礎(chǔ)上，對(duì)新方法進(jìn)行制定并投入使用，其現(xiàn)實(shí)意義有目共睹。

1 礦山井下測(cè)量?jī)?nèi)容

對(duì)礦山井下工程而言，測(cè)量工作需要完成的任務(wù)，主要體現(xiàn)在以下方面：①通過(guò)建立控制系統(tǒng)的方式，為后續(xù)工作提供高效開(kāi)展所需起算數(shù)據(jù)；②按照設(shè)計(jì)方案所提出要求，逐一測(cè)量管線、土建、機(jī)電安裝、井上生產(chǎn)系統(tǒng)；③根據(jù)巖層、地表和附近建筑所展現(xiàn)出特點(diǎn)，對(duì)變形觀測(cè)站進(jìn)行建立，在確保沉陷問(wèn)題能夠得到綜合治理的前提下，為環(huán)境保護(hù)及相關(guān)目標(biāo)的達(dá)成助力；④基于礦區(qū)范圍展開(kāi)地籍測(cè)量工作；⑤按照不同生產(chǎn)階段的需求，實(shí)時(shí)跟進(jìn)項(xiàng)目施工情況，確保潛在問(wèn)題能夠被盡數(shù)發(fā)現(xiàn)并得到處理；⑥充分利用現(xiàn)有資料，針對(duì)生產(chǎn)和改造工作可能面臨的問(wèn)題，提出切實(shí)可行的解決方案，確保即便有礦山災(zāi)害發(fā)生，相關(guān)單位也能夠根據(jù)現(xiàn)有方案，將災(zāi)害所帶來(lái)影響降到最低[1]；⑦對(duì)測(cè)量圖件的測(cè)繪工作引起重視，使其價(jià)值得到最大限度發(fā)揮；⑧以巖層位移、地表變形參數(shù)為依據(jù)，修改原有煤柱。

2 礦山井下測(cè)量方法分析

2.1 前期準(zhǔn)備工作

2.1.1 準(zhǔn)備資料

礦山井下測(cè)量需要提前準(zhǔn)備的東西，主要是資料和工具。要想使這一現(xiàn)象得到準(zhǔn)確且有效的處理，關(guān)鍵是將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，通過(guò)合理分工的方式，避免出現(xiàn)漏用測(cè)量工具或類似情況。另外，還有兩方面內(nèi)容需要引起重視：①科學(xué)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，為日后的查看和使用提供便利，確保測(cè)量工作能夠得到順利開(kāi)展；②如果項(xiàng)目有定向掛線處理坐標(biāo)的需求，測(cè)量人員應(yīng)當(dāng)提前檢查現(xiàn)場(chǎng)情況及測(cè)量流程，通過(guò)科學(xué)計(jì)算的方式，明確坐標(biāo)掛線的情況，在避免計(jì)算誤差出現(xiàn)的前提下，確保測(cè)量所得的數(shù)據(jù)真實(shí)且準(zhǔn)確。

2.1.2 準(zhǔn)備工具

由于礦山井下施工較為復(fù)雜，外界因素帶來(lái)影響的情況無(wú)法避免，不僅施工質(zhì)量難以得到保證，人員安全也會(huì)受到威脅。要想降低上述情況出現(xiàn)的概率，最有效的方法就是以項(xiàng)目所展現(xiàn)出特點(diǎn)與需求為依據(jù)，對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行科學(xué)選用。

目前，業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)可的問(wèn)題規(guī)避方法，主要是提前測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和地質(zhì)情況，確保測(cè)量數(shù)據(jù)詳實(shí)且準(zhǔn)確，為日后所開(kāi)展施工環(huán)節(jié)的安全性提供保證。在對(duì)上述方法加以落實(shí)時(shí)，有幾方面內(nèi)容需要引起重視：首先，提前確定能夠使項(xiàng)目需求得到滿足的測(cè)量?jī)x器；其次，檢查工具是否齊全，不存在缺少筆、記錄本和垂球的情況；再次，如果使用儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，存在指標(biāo)超過(guò)相應(yīng)范圍或氣泡偏移中線等問(wèn)題，則需要測(cè)量人員以實(shí)際情況為依據(jù)，及時(shí)檢查并對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)；最后，實(shí)時(shí)跟進(jìn)儀器運(yùn)行情況，通過(guò)分析儀器固定程度的方式，制定可使定期檢查工作發(fā)揮出應(yīng)有作用的詳細(xì)措施，最大限度保證工具準(zhǔn)確且儀器有效，避免誤差等問(wèn)題出現(xiàn)，給測(cè)量工作帶來(lái)不利影響。

2.2 重視放樣與測(cè)量

放樣與測(cè)量對(duì)礦山生產(chǎn)有重要作用，這是因?yàn)榫镓炌ň韧鶝Q定著礦井生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)礦山井下項(xiàng)目進(jìn)行施工時(shí)，要想確保放樣及測(cè)量準(zhǔn)確，一方面要提前做好準(zhǔn)備，另一方面要為測(cè)量人員提供完整的放樣流程，使各項(xiàng)工作有據(jù)可依[2]。在實(shí)際施工時(shí)，測(cè)量人員應(yīng)做到放樣正確，再結(jié)合放樣所得水準(zhǔn)點(diǎn)與中線，確定斷面中心點(diǎn)，只有這樣才能使設(shè)置做到科學(xué)且有效。如果巷體已經(jīng)初步成型，則需要測(cè)量人員以實(shí)際情況為依據(jù)，利用中線完成放樣、襯砌施工等環(huán)節(jié)，避免出現(xiàn)不必要的問(wèn)題。當(dāng)然，上述工作也可以選擇巷道貫通后開(kāi)展，這樣做能減小測(cè)量結(jié)果與實(shí)際情況存在的誤差，即便有誤差存在，測(cè)量人員也能做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)與調(diào)整。

除此之外，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜、情況特殊的項(xiàng)目，對(duì)放樣所提出要求通常較高，此時(shí)，測(cè)量人員可選擇貫通測(cè)量或類似方法，確保測(cè)量工作高效開(kāi)展，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整測(cè)量誤差。這樣做所帶來(lái)積極影響，通常體現(xiàn)在以下方面：①使放樣誤差得到有效控制；②通過(guò)及時(shí)調(diào)整的方式，避免不必要問(wèn)題出現(xiàn)。如果測(cè)量?jī)?nèi)容為高程坐標(biāo)與平差坐標(biāo)，測(cè)量人員通常會(huì)采取實(shí)地測(cè)量法，最大限度保證測(cè)量所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、翔實(shí)且有效。當(dāng)然，施工所用設(shè)備同樣需要進(jìn)行測(cè)量，而測(cè)量設(shè)備的目的，主要是確保其能長(zhǎng)期處于穩(wěn)定且安全的運(yùn)行狀態(tài)。

作為測(cè)量人員，要想達(dá)成上述目標(biāo)，既要不斷提高自身素質(zhì)和技能水平，還要樹(shù)立正確的責(zé)任意識(shí)，真正做到為后續(xù)施工提供真實(shí)且準(zhǔn)確的參考依據(jù)，通過(guò)科學(xué)分析測(cè)量所得數(shù)據(jù)的方式，在提高工作質(zhì)量的前提下，為測(cè)量有效性提供有力保證。如果條件允許，相關(guān)企業(yè)還可以選擇以信息技術(shù)為依托，對(duì)管理系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)并投入使用，通過(guò)及時(shí)處理測(cè)量所得數(shù)據(jù)的方式，達(dá)到合理平差的效果。首先，確保該系統(tǒng)能夠管理數(shù)據(jù)庫(kù)，降低資料查找和計(jì)算機(jī)繪圖工作的難度；其次，利用簡(jiǎn)單且可視的計(jì)算機(jī)，完成處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的工作；最后，加大安全管理力度，確保測(cè)量數(shù)據(jù)得到充分利用，使日后所開(kāi)展工作的安全性獲得有力保證。

2.3 控制及高程測(cè)量

在項(xiàng)目進(jìn)行到施工階段后，測(cè)量人員需要根據(jù)施工方案所指出技術(shù)與流程，通過(guò)放樣測(cè)量的方式，確保項(xiàng)目能夠嚴(yán)格按照方案展開(kāi)施工。

一般來(lái)說(shuō)，礦山井下項(xiàng)目的控制測(cè)量，主要分為井下控制與井上控制，通過(guò)聯(lián)測(cè)的方式，獲得高程系統(tǒng)及坐標(biāo)完全一致的控制網(wǎng)。對(duì)單井平面進(jìn)行聯(lián)測(cè)的方法，則是利用重錘對(duì)鋼絲進(jìn)行投放，在確定投放點(diǎn)坐標(biāo)、連線方位角的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算的方式得到井下導(dǎo)線[3]。近幾年，上文所提到的幾何聯(lián)測(cè)法，逐漸被光學(xué)投點(diǎn)儀和激光處準(zhǔn)儀替代，這也是相關(guān)行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。

除特殊情況外，地面平面控制所依托工具，均為邊角網(wǎng)、側(cè)角網(wǎng)、GPS 網(wǎng)或側(cè)邊網(wǎng)。而引進(jìn)控制測(cè)量的途徑，通常為井口及巷口，如果巷道處于掘進(jìn)狀態(tài)，井下控制測(cè)量也將逐步延伸。由于設(shè)置在井下的控制點(diǎn)，出現(xiàn)位移情況的可能性較井上控制點(diǎn)更高，因此，在對(duì)其加以使用前，測(cè)量人員應(yīng)認(rèn)真檢測(cè)控制點(diǎn)位置和設(shè)計(jì)方案是否存在誤差。對(duì)進(jìn)入施工階段的礦山井下項(xiàng)目而言，隨著巖體被掘空，原有圍巖應(yīng)力必然會(huì)出現(xiàn)變化，這一現(xiàn)象所引起問(wèn)題，主要是巖體隆起/下沉/變形/斷裂，由此可見(jiàn)，測(cè)量人員應(yīng)將地面、井下巖體和附近建筑納入變形觀測(cè)范疇，確保后續(xù)環(huán)節(jié)均能夠得到有序開(kāi)展。

2.4 做到全過(guò)程管理

雖然持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)為采礦行業(yè)提供了強(qiáng)大動(dòng)力，但是長(zhǎng)期的消耗，仍然使多種資源陷入供不應(yīng)求的困境，其中，最需要引起重視的便是礦產(chǎn)資源。在此背景下，少數(shù)企業(yè)出于獲取更多經(jīng)濟(jì)效益的考慮，仍未轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)理念，而是選擇肆意開(kāi)采并使用礦產(chǎn)資源，無(wú)論是對(duì)企業(yè)自身、采礦行業(yè)，還是對(duì)整個(gè)社會(huì)而言，上述做法均會(huì)帶來(lái)極為嚴(yán)重的后果，如何使礦產(chǎn)資源得到科學(xué)開(kāi)采，現(xiàn)已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)開(kāi)采效率有直接影響的測(cè)量工作，自然引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，圍繞其展開(kāi)討論很有必要。

隨著礦井生產(chǎn)范圍的擴(kuò)大，工作面及采掘頭數(shù)量均較過(guò)去更多，出于不給后續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)影響的考慮，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全過(guò)程管理很有必要。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是由測(cè)量人員以實(shí)際情況為依據(jù)，圍繞高程系統(tǒng)建立控制平臺(tái)，達(dá)到提升測(cè)量準(zhǔn)確性及有效性的目的。這是因?yàn)榛诳刂破脚_(tái)展開(kāi)測(cè)量工作，不僅能夠?yàn)榫虾途绿峁?shí)時(shí)溝通的渠道，還可以賦予測(cè)量數(shù)據(jù)更為突出的使用價(jià)值[4]。如果項(xiàng)目類型為斜井施工，測(cè)量人員可以借助三角形測(cè)量法，在對(duì)平面進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量的基礎(chǔ)上，降低高程測(cè)量難度，提高工作效率。此外，持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，無(wú)形中加快了技術(shù)更新?lián)Q代的速度，可供選用的測(cè)量方法自然較之前更多，以光學(xué)投點(diǎn)儀和激光處準(zhǔn)儀為代表的新技術(shù)，現(xiàn)已被廣泛用于測(cè)量及相關(guān)工作的開(kāi)展，其效果也有目共睹。

在測(cè)量地面平面時(shí)，測(cè)量人員往往需要借助側(cè)角網(wǎng)和導(dǎo)線等工具，而高程測(cè)量所依托工具，通常為電磁波及水準(zhǔn)網(wǎng)，這點(diǎn)需要尤為注意。除此之外，測(cè)量人員還要測(cè)量巷道斷面和整體形狀，為日后測(cè)量設(shè)備與技術(shù)的選擇提供參考，確保測(cè)量措施始終處于可控狀態(tài)，以小型采礦項(xiàng)目為例，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量的首選方法為中線控制法和高程控制法，后者需要借助測(cè)距儀達(dá)到有效測(cè)量的目的。事實(shí)證明，酌情引入新技術(shù)以及新方法，一方面能提高測(cè)量的精準(zhǔn)度，另一方面可以做到實(shí)時(shí)調(diào)整測(cè)量現(xiàn)狀，確保測(cè)量誤差始終處于可控范圍。

3 結(jié)論

通過(guò)上文的分析能夠看出，在礦產(chǎn)資源愈發(fā)匱乏的當(dāng)下，井下作業(yè)面臨著復(fù)雜性與危險(xiǎn)性的雙重威脅，只有提前進(jìn)行測(cè)量再開(kāi)采，才能最大限度避免安全事故發(fā)生。由此可見(jiàn)，在開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，測(cè)量人員應(yīng)以現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)為依托，通過(guò)增強(qiáng)數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確性的方式，確保測(cè)量所得數(shù)據(jù)能夠發(fā)揮出應(yīng)有價(jià)值，使礦產(chǎn)企業(yè)具備持續(xù)發(fā)展目標(biāo)達(dá)成所需的先決條件。