分析煤礦測量方法及如何提高測量的準確性

寧鑫

（中煤新集二礦地測科，安徽 淮南 232100）

0 引言

我國屬于能源大國，能源型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會發(fā)展水平之間有著直觀的聯(lián)系，而煤礦的開采不僅需要信息技術(shù)的支撐，還需要構(gòu)建科學有效的管理體系。本文則是以理論分析和文獻研究作為主要方法，探究了煤礦測量方式以及準確性提升策略，這不僅是文章論述的核心內(nèi)容，也是新時期煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展必須要考慮的話題。

1 基礎理論及背景分析

1.1 煤礦開采的特點

煤礦開采是我國能源產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，也是支撐社會生產(chǎn)生活能源供給的重點工程。但是結(jié)合實際情況來看，煤礦開采必然存在較強的安全隱患。例如在開采的過程中會受到粉塵、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、瓦斯、地下水等多種因素的影響，不僅有著較高的危險系數(shù)，整體的工作內(nèi)容較為復雜，工作環(huán)境較為惡劣[1]。在這樣的條件下進行開采工作，必須要明確了解整體煤礦的發(fā)育程度以及實際位置，這就依靠煤礦測量方法，為實際的開采作業(yè)提供精準的數(shù)據(jù)。

1.2 煤礦測量的重要性分析

首先，科學有效的煤礦測量工作可以深化煤炭施工作業(yè)的質(zhì)量和效率，尤其可以加強內(nèi)部各個環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)力度，進一步降低施工過程中出現(xiàn)的誤差，對于提升煤礦安全生產(chǎn)和施工具有極強的促進作用[2]。

其次，落實煤礦測量工作創(chuàng)新能夠大大增強煤礦施工的安全性，煤礦工程大部分為井下作業(yè)，施工環(huán)境惡劣且較為復雜，在這樣的環(huán)境下進行安全生產(chǎn)施工，不僅要考慮煤礦工程本身的運行需求，還需要考慮周邊環(huán)境帶給施工的影響。而科學的煤礦測量工作不僅包含了規(guī)模和發(fā)展趨勢的測量，還包含施工期間的各項變化因素測量。工作人員可以及時確定施工過程中的各個點位發(fā)展現(xiàn)狀，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)資源配置，還可以及時地進行風險控制[3]。

綜合來講，落實煤礦測量作業(yè)，能夠及時掌握煤礦開采和生產(chǎn)過程中的各項信息，打造全過程以及持續(xù)性的動態(tài)控制體系，大大提升了煤礦生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性以及綜合效益。

2 煤礦井下導線測量技術(shù)的具體應用

我國的煤礦開采體系已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，煤礦測量工作也有了極為豐富的經(jīng)驗和成果，結(jié)合不同煤礦開采的實際需求以及周邊環(huán)境的特點，可以打造不同類型的煤礦測量技術(shù)，而在當前的絕大部分煤礦開采期間，井下測量技術(shù)優(yōu)先選擇導線測量技術(shù)，該項技術(shù)體系應用較為簡便且技術(shù)研發(fā)成果較多，有著較多的可調(diào)整空間能夠提升測量的精準度和實際效率，綜合其具體的應用流程來看，可以從以下角度展開分析[4]。

為了進一步提升煤礦井下測量作業(yè)的規(guī)范性和安全性，需要明確具體的測量任務以及操作細節(jié)，在測量設備選擇和應用的角度，也需要進行全方位的質(zhì)量把控，詳細的執(zhí)行情況如下。

2.1 明確井下測量任務

為了更好地開展井下測量工作，需要從提高測角、量邊等各個方面提高測量精度。同時結(jié)合井下的具體工程，從業(yè)務保安出發(fā)，從提供可靠的基礎資料、數(shù)據(jù)出發(fā)，針對性做好測量工作。除此之外，還需要結(jié)合礦山開采期間的各項復雜技術(shù)問題，有針對性地開展測量工作。隱患排查、預測、預報工作是測量工作服務于煤礦安全工作最直接的體現(xiàn)[5]。

2.2 分析井下測量的特點

首先，在礦區(qū)井下測量工作開展的過程中，工作條件較為復雜。井下陰暗潮濕且較為狹窄車輛和行人進出較為困難。在這樣的環(huán)境下進行測量，需要合理地選擇測量方法和測量儀器。

其次，對于精準度的要求較高。煤礦測量工作的開展主要是為煤礦開采以及一系列管理工作的落實提供數(shù)據(jù)依據(jù)，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)精準性不高或者遺漏問題，必然會造成礦區(qū)生產(chǎn)開采安全問題。因此，要嚴格地進行測量作業(yè)的規(guī)范性管理，全面提升精準度是核心原則。

最后，嚴格執(zhí)行測量過程中的相關(guān)程序。要結(jié)合不同的測量工程，按照規(guī)范的程序進行測量，井下的導線測量工作需要遵循高級控制低級、測量精度應滿足工程要求、每項測量有檢查等基本原則。大規(guī)模的測量工作則需要分段進行控制和測繪，必須要確保環(huán)環(huán)相扣，進一步提升測量結(jié)果的精準性。

2.3 測量設備的選擇和應用

針對煤礦井下測量工作來講，設備的選擇必然會影響測量結(jié)果的精準性，也會提升測量便捷程度，當前應用較為廣泛的井下測量設備，通常以全站儀為主。有時會用到水準儀。需要針對不同測量工作需要選用不同精度的全站儀開展測量工作，同時要使用經(jīng)過檢定合格的全站儀開展工作，以確保儀器的可靠性。針對有些該工程需要高程精度較高時，則需要使用水準儀進行測量，具體根據(jù)實際情況決定。

2.4 依托全站儀進行井下測量的要點

（1）高程測量。煤礦井下高程測量通常以全站儀配合水準儀完成。通過當前的大部分案例來看，利用全站儀進行測量的精準度更高，但是在測量操作的過程中還需要進行細節(jié)控制，例如，設置全站儀和反射棱鏡的過程中需要進行整平作業(yè)，尤其是要結(jié)合測量環(huán)境中的外界影響因素進行調(diào)整。三角高程測量儀器的高度和標高必須要確保一致，且在觀測前后分別進行一次校準，兩次校準的誤差需要控制在4mm 以下，將其平均值作為主要的測量結(jié)果。

丈量儀器高時，可使望遠鏡豎直，量出測點至鏡上中心的距離。同時，三角高程測量要往返進行，相鄰兩點往返測量互差不應大于（10＋0.3L）mm，（L 為導線水平邊長）。高差符合具體的標準之后才可以取其平均值作為最終的結(jié)果。

（2）角度測量。井下測角時，需要在測量點位上安置好測量儀器，并且在與之相鄰的點位前后視點上懸掛垂球線，將其作為瞄準的標志。為了進一步降低礦井下風流，對于全球產(chǎn)生的影響可以選擇重量更大的大錘球，重量控制在1～2kg，并且將其放置在水桶或者擋風布中。

在瞄準的過程中，首先用望遠鏡進行觀測，瞄準照亮垂球線的燈光之后再進行對光調(diào)整，能夠快速在視線內(nèi)找到追求線，由于井下巷道的燈光較為復雜，為了避免目標定位錯誤，可以按照常規(guī)的井下“燈語”與前后視人員聯(lián)系。在這個過程中需要注意的是全站儀不能直接正對照明光源，避免由于光線導致儀器操作者無法尋找測量目標。

在水平角觀測的過程中，為了進一步提升觀測的精準度，需要觀測多組數(shù)據(jù)，以減弱度盤分劃誤差對觀測方向值的影響。全站儀內(nèi)置程序左右角設置，避免來回轉(zhuǎn)換正倒鏡，在測角時利用此程序可以消除正倒鏡的2 次誤差。

（3）距離測量。在煤礦井下距離測量的過程中為提高測量精度，最主要的方法進行距離改正，通常包括氣象改正、高斯改正（只有在高差相差較大時需要）、加乘常數(shù)改正等，還可以通過往返測量取平均數(shù)，采用相對固定的儀器測量等方法提高相對測量精度滿足工作需要等。

（4）坐標測量。依托全站儀進行煤礦井下測量，最大的優(yōu)勢便是可以通過內(nèi)部軟件進行自動化計算，顯示具體的測算坐標能夠大大降低人工壓力，也可以提升計算結(jié)果的精準性。在坐標計算的過程中，通常會選擇以下兩種方式，一方面是在普通模式下結(jié)合儀器自身的設置點位進行坐標計算，另一方面則是針對儀器點坐標和后視方向測量得到的綜合性坐標，第二種坐標可以作為檢查工程準確性和進度的方式，一旦發(fā)現(xiàn)施工期間存在各項問題，能夠快速地進行糾正。

以上這些坐標和數(shù)據(jù)的獲取可以直接作為數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理的依據(jù)，進一步縮短了測站架設時間，也提升了井下測量的效率。

3 提升煤礦測量準確性的策略

3.1 做好圖紙測繪工作

礦圖主要反映礦區(qū)地物、地貌情況、各種巷道、硐室、工作面等空間位置關(guān)系，它是根據(jù)礦山測量實測資料進行繪制的，是礦山設計及其他系統(tǒng)圖件編制的基礎，是煤礦重要的技術(shù)圖件。

礦圖按照用途和性質(zhì)不同，可分為基本礦圖、專用礦圖、日常生產(chǎn)用圖和生產(chǎn)交換圖四類。其中井田區(qū)域地形圖、工業(yè)廣場平面圖、井底車場圖、采掘工程平面圖、主要巷道平面圖、井上下對照圖、井筒斷面圖、主要保護煤注圖等是礦井必備的基本圖紙，均需及時或定期測繪更新。對于生產(chǎn)用圖，要對停采、停掘位置、硐室、盲巷要及時全面收集資料，進行填圖、建立臺賬。另外測量圖紙是地質(zhì)、防治水、通防、機電、設計、生產(chǎn)調(diào)度等相關(guān)專業(yè)繪制專用礦圖的基礎，指導煤礦各項安全生產(chǎn)工作。

煤礦測量工作只有根據(jù)礦圖才能有效地控制好貫通距離、排查出巷道空間凈垛關(guān)系，控制好巷道改向、變坡并及時標定巷道中腰線；對采掘工作面接近各類邊界（保安煤柱、井田邊界）及危險區(qū)（積水警戒區(qū)、突出危險區(qū)、構(gòu)造極復雜限采限掘區(qū)等）時，排查、控制具體的空間關(guān)系和距離，并進行預測、預報，指導相關(guān)單位提前采取措施，確保各類采掘活動安全。所以，礦圖準確的填繪可以大幅度的提高測量工作的準確性。

3.2 施工放樣及中腰線標定

施工放樣是工程測量建設及生產(chǎn)階段的主要任務，具體到礦山測量工作，主要是中腰線標定。中腰線標定以控制測量成果為基礎，將巷道的中線和腰線標定出來，指導巷道掘進。中腰線標定應符合以下要求。

（1）標定車場巷道中腰線前，應對設計圖紙上的幾何要素進行閉合驗算。對曲線巷道應計算標定要素和進行實地標定，并交施工單位掌握。

（2）主要巷道中線應用測量專用儀器標定，采區(qū)次要巷道中線可用羅盤儀等標定；主要運輸巷道腰線應用水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀或連通管水準器標定，次要巷道腰線可用懸掛半圓儀等標定，急傾斜巷道腰線應盡量用經(jīng)緯儀或全站儀標定，短距離內(nèi)也可用懸掛半圓儀等；先開口的巷道中腰線，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況，用經(jīng)緯儀或羅盤儀等標定，掘進到4～8m 時，應檢查或重新標定中腰線。

（3）中線點應成組設置。腰線點可成組設置也可每30～40m 設置一個，但須在幫上畫出腰線，腰線距巷道底板（軌面）的高度在同一礦井中宜為定值；成組設置中、腰線點至掘進工作面的距離，一般應不超過30～40m。在延設中、腰線點過程中，對所使用的和新設的中、腰線點均須進行檢查。

3.3 提高貫通精度

為了提高貫通精度，應注意以下問題。

（1）注意原始資料的可靠性，起算數(shù)據(jù)應準確無誤。針對具體的貫通工程若巷道只對相對精度要求高，可采用同一起算數(shù)據(jù)提高相對精度；若巷道兩邊起算數(shù)據(jù)不能統(tǒng)一，則需要加測陀螺定向邊，提高測量精度。

（2）各項測量工作都要有可靠的獨立檢校，要進行復測復算，防止產(chǎn)生粗差。

（3）對精度要求較高的重要貫通工程，要采取提高精度的必要技術(shù)措施，如使用較高的測量儀器，增加測回數(shù)、增測陀螺方位角等。

（4）及時對觀測成果進行精度分析，并與預計的貫通誤差進行對比，必要時返工重測。

（5）對能到達的貫通位置，要提前聯(lián)測，標示貫通位置，并觀察巷道狀況，圍巖變形情況，對人不能到達的貫通位置，要根據(jù)礦圖，分析、排查巷道圍巖破壞情況、積水、有害氣體情況，通知相關(guān)部門以便提前進行通風、排水，確保貫通安全。

（6）掘進過程中，要及時進行測量和填圖。并根據(jù)測量成果及時調(diào)整掘進方向和坡度。

（7）在重要貫通測量工作中應考慮下列問題：導線通過傾斜巷道時，經(jīng)緯儀豎軸的傾斜改正問題；導線邊長歸化大地投影水準面的改正和投影到高斯克呂格平面的改正問題。

3.4 提升測量人員的專業(yè)水平

隨著科學技術(shù)的進步，在煤礦井下測量工作開展的過程中，先進的信息技術(shù)已經(jīng)成為推動煤礦向智能化方向發(fā)展的重點，那么進一步提升測量人員的綜合水平和專業(yè)能力，也成為增強煤礦井下測量規(guī)范性的核心任務。以此為基礎，需要加大力度做好測量人員的日常教育和培訓，煤礦企業(yè)也需要組織測量人員，定期進行實踐和理論升級，了解當前先進的測量技術(shù)以及原理，掌握新型測量設備的具體使用方法以及性能優(yōu)化方法，這樣才能為具體的測量工作提供人員保障。

4 結(jié)語

綜上所述，煤礦測量工作是煤礦各項技術(shù)工作開展的基礎，屬基礎性專業(yè)，但是對于煤礦安全工作起著至關(guān)重要的作用。提高測量的精度和準確度是測量技術(shù)人員一直追尋的目標和方向，作者結(jié)合自身工作論述了煤礦測量的關(guān)鍵技術(shù)，望對測量工作者有一定的指導作用。