淺析礦山測(cè)量在井下巷道質(zhì)量控制中的應(yīng)用

（山東黃金歸來(lái)莊礦業(yè)有限公司，山東 臨沂 273300）

井下巷道的主要任務(wù)是保證在礦山施工過(guò)程中的各個(gè)連接點(diǎn)之間相互貫通[1]，為接下來(lái)的礦山掘進(jìn)工作奠定基礎(chǔ)，所以井下礦道的質(zhì)量高低直接影響礦山掘進(jìn)工作的效率，基于此，必須將井下巷道施工的測(cè)量誤差降到可接受范圍之內(nèi)，以保證井下巷道的質(zhì)量。目前，國(guó)內(nèi)外常用的控制井下巷道質(zhì)量的方法還比較傳統(tǒng)，因?yàn)槠洳僮骱?jiǎn)單，對(duì)機(jī)械設(shè)備要求不高而被大多數(shù)企業(yè)所用，但是科學(xué)家們也正在研究更加高效的方法來(lái)提高井下巷道的質(zhì)量，鑒于礦山測(cè)量[2]與井下巷道之間的緊密聯(lián)系，提出基于礦山測(cè)量的井下巷道質(zhì)量控制方法，礦山測(cè)量法在井下巷道質(zhì)量控制中的應(yīng)用就是，測(cè)前準(zhǔn)備、預(yù)估、制定完整方案，最終根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)整，完成控制，該方法使用的儀器要求更加精密，過(guò)程更加嚴(yán)謹(jǐn)，所以能夠有效提高井下巷道的質(zhì)量。

1 基于礦山測(cè)量的井下巷道質(zhì)量控制方法設(shè)計(jì)

基于礦山測(cè)量的井下巷道質(zhì)量控制流程要求十分嚴(yán)格，所以最重要的前提條件是，需要參與測(cè)量的人員本身具備專業(yè)性較高的知識(shí)儲(chǔ)備和技術(shù)，以確保測(cè)量過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度?；诘V山測(cè)量，對(duì)于井下巷道質(zhì)量的控制，首先是在準(zhǔn)備測(cè)量前必須要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，第一，利用全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)[3]確定經(jīng)緯儀的所有導(dǎo)線點(diǎn)，并且找到巷道的中心線；第二，制定合理的方案，明確井下巷道的所有開切點(diǎn)；第三，精準(zhǔn)測(cè)量，了解井下巷道每一段巷道的長(zhǎng)度。把握好所有步驟的精確度，才能把最終的質(zhì)量誤差控制在最小范圍內(nèi)。

1.1 測(cè)量井下巷道主要的幾何要素

要進(jìn)行對(duì)井下巷道質(zhì)量的控制，首先得到使用礦山測(cè)量方法所需要的幾何要素的值，該幾何要素主要有井下巷道的高度、中心線和井下巷道每一個(gè)測(cè)量段的傾斜角度，如圖1所示。

圖1 井下巷道模型

得到上述主要的幾何要素之后可以采用幾何分析法，并基于反坐標(biāo)運(yùn)算法進(jìn)行解析。井下巷道幾何要素測(cè)量完成之后，為了提升井下巷道的施工效率，需要根據(jù)巷道施工的進(jìn)度、每一段井下巷道施工所需時(shí)間和每一段井下巷道之間的距離，來(lái)確定相對(duì)工作面的作業(yè)點(diǎn)。在實(shí)際的井下巷道施工過(guò)程中，必須要結(jié)合實(shí)際情況，并且參考上述已經(jīng)計(jì)算完成的井下巷道的中心線指向角、巷道坡度和巷道傾斜角度，對(duì)井下巷道的中線和腰線進(jìn)行標(biāo)記，并且還要結(jié)合下場(chǎng)井下巷道的施工情況隨時(shí)調(diào)整中線和腰線，可以做適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)處理，從而方便在施工過(guò)程進(jìn)行對(duì)井下巷道質(zhì)量的控制。

1.2 測(cè)量數(shù)據(jù)誤差分析

井下巷道施工的質(zhì)量誤差主要有三個(gè)方面，第一，在地面上進(jìn)行各類數(shù)據(jù)測(cè)量的時(shí)候，由于地面不平等因素，會(huì)出現(xiàn)與事先計(jì)算數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)誤差；第二，井下測(cè)量人員利用導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量時(shí)，沒(méi)能掌握好導(dǎo)線的長(zhǎng)度導(dǎo)致導(dǎo)線不夠筆直，從而出現(xiàn)測(cè)量誤差；第三，在使用豎井投點(diǎn)法[4]進(jìn)行定向測(cè)量時(shí)，由于投點(diǎn)沒(méi)有選擇準(zhǔn)確而產(chǎn)生誤差。所以，在實(shí)際施工過(guò)程中，必須針對(duì)上述三種測(cè)量數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行有效的分析，誤差分析中要求所得到的井下巷道施工預(yù)估誤差與真正施工設(shè)計(jì)要求的可接受誤差之間進(jìn)行比較，若井下巷道預(yù)估誤差比設(shè)計(jì)要求的可接受誤差小，則說(shuō)明當(dāng)前制定的施工方案是可行的，可以有效控制井下巷道質(zhì)量，但是若井下巷道預(yù)估誤差比設(shè)計(jì)要求的可接受誤差大，如表1所示。

表1 井下巷道施工預(yù)估誤差與設(shè)計(jì)要求誤差數(shù)據(jù)表

從表1可以看出預(yù)估誤差無(wú)論是水平還是豎直的誤差都比設(shè)計(jì)要求的誤差大很多，水平誤差甚至高出一倍，所以就需要進(jìn)行重復(fù)多次測(cè)量，如果每次結(jié)果依然是相同的，則表明必須改善當(dāng)前的施工方案直到再次測(cè)量得到的誤差在可接受范圍之內(nèi)。最終根據(jù)調(diào)整之后的設(shè)計(jì)確定井下巷道施工方案，并根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整，以此更高效地控制井下巷道的質(zhì)量。

1.3 實(shí)現(xiàn)井下巷道質(zhì)量控制

完成上述計(jì)算幾何要素、和測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差分析、確定井下巷道施工方案這些準(zhǔn)備工作之后，進(jìn)行實(shí)際的井下巷道施工工作。首先基于礦山測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，嚴(yán)格把控測(cè)量精度，針對(duì)之前井下巷道預(yù)估誤差最大的地方加大投入，使用先進(jìn)的施工儀器，確保井下巷道質(zhì)量。隨著井下巷道施工不斷深入，地面穩(wěn)定性會(huì)越來(lái)越差，所以為了保證井下巷道的質(zhì)量，在地面建立一個(gè)控制網(wǎng)[5]，在進(jìn)行礦山測(cè)量法過(guò)程中，利用專業(yè)的礦山挖掘儀器構(gòu)建精密的井下導(dǎo)線，并且布置好三角網(wǎng)[6]，對(duì)地面進(jìn)行進(jìn)一步加固，以保證井下巷道質(zhì)量不受影響。

2 實(shí)驗(yàn)研究

為了證明本文提出的基于礦山測(cè)量的井下巷道質(zhì)量控制方法的有效性，設(shè)計(jì)對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將井下巷道作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將本文提出的基于礦山測(cè)量的井下巷道質(zhì)量控制方法作為實(shí)驗(yàn)組，將傳統(tǒng)方法作為對(duì)照組，使用兩種方法分別對(duì)井下巷道進(jìn)行質(zhì)量控制。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程的公平可靠性，實(shí)驗(yàn)前保證兩種方法進(jìn)行作業(yè)時(shí)的其他外部因素是一致的，并且保證除了特定要求的礦山測(cè)量專用儀器外，其他儀器的參數(shù)是一致的。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，本文采用第三方軟件進(jìn)行對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析和數(shù)據(jù)處理，通過(guò)比較兩種方法得到的井下巷道的使用效率來(lái)驗(yàn)證井下巷道質(zhì)量的高低，為了確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加可靠，分別進(jìn)行70次測(cè)量，實(shí)驗(yàn)得到結(jié)果數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 兩種方法的井下巷道使用效率對(duì)比圖

根據(jù)圖1可以看出，70組實(shí)驗(yàn)中，本文方法實(shí)驗(yàn)組的井下巷道的使用效率平均在70%～100%之間，并且每組數(shù)據(jù)波動(dòng)平穩(wěn)，并無(wú)大范圍的上下起伏，說(shuō)明誤差較小，并且運(yùn)行穩(wěn)定；而傳統(tǒng)方法對(duì)照組的井下巷道使用效率在20%～60%之間，兩者相差至少30%，并且對(duì)照組的數(shù)據(jù)波動(dòng)明顯，說(shuō)明傳統(tǒng)方法誤差較大，并且不夠穩(wěn)定。以上結(jié)果表明本文提出的基于礦山測(cè)量的井下巷道質(zhì)量控制方法能夠保證作業(yè)過(guò)程穩(wěn)定，從而有效控制井下巷道質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

本文研究了礦山測(cè)量在井下巷道質(zhì)量控制中的應(yīng)用，對(duì)該方法進(jìn)行了有效的方法設(shè)計(jì)，使之完成對(duì)井下巷道的質(zhì)量控制，并且設(shè)計(jì)了對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)該方法和傳統(tǒng)方法進(jìn)行了比較，結(jié)果證明了基于礦山測(cè)量的井下巷道質(zhì)量控制方法更加穩(wěn)定，并且對(duì)井下巷道的質(zhì)量控制更加高效，本次研究提高了井下巷道質(zhì)量，進(jìn)而增加了井下巷道的使用效率，在一定程度上，能夠幫助企業(yè)更加充分地利用資源，減緩資源消耗的速度。