“测量误差预计”在窄间距立交井巷施工中的应用

陈琦 刘文彬 杨安红 牛晓俊

摘 要:在对小煤窑采取了整合重组政策下,及部分老矿井的扩大产能,老资源基地的寻找新资源改造中,煤矿井下井巷改造和增加井巷施工越来越多的出现在煤矿中。这对矿建的施工技术提出了新的要求,尤其是测量技术。本文就测量误差技术在具体施工中的应用展开,通过实际应用可见“测量误差技术”在施工中的重要性。

关键词:误差预计窄间距立交巷施工

中图分类号:TB24 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0095-02

为了确保煤矿安全、高效生产,国家对小煤窑采取了的整合重组政策,同时对部分老矿井提出了技改扩产的要求[1～2]。在这种环境下,煤矿井巷改扩建不可避免的被提上了日程。井巷施工越来越多的出现在煤矿和其他井下采矿行业,这既为建设单位提供了机遇,同时也带来了挑战。老旧矿井改造对施工技术,测量技术水平都是严格的考验,特别是在关键井巷的窄间距立体交叉空间施工中,稍有差错就能导致巷道报废或重大改动,带来较大的经济损失和技术难题,所以测量误差预计技术在煤矿井下施工和改扩建工程中应用越来越重要。在华晋焦煤有限公司沙曲矿的改扩建中,作者曾应用“测量误差预计”技术指导了2#主斜井井筒掘砌巷道顶板立交穿过南一回风大巷的施工,并取得了较好的效果,本文即是在此基础上展开的。

1 施工工程概况

1.1 矿井境况

2#主斜井井筒位于沙曲矿工业广场内,根据蓝图2#主斜井井口坐标为:X=4142372.966、Y=37487806.877、标高+773.983(底),实测坐标与设计坐标相同。蓝图设计为:2#主斜井井口以240°30ˊ00〞方位开始施工;自地面主斜井井筒倾角为-18.8°下山施工至620m;倾角变更为-20°下山施工,施工累深至约1109.058m处2#主斜井井筒与南一回风大巷上山斜交,长度60.9m,顶、底板法线最短距离3.9m。

1.2 主要施工难点

(1)该矿为高瓦斯矿井,南一回风大巷为生产矿井南翼的主要回风大巷,如有误贯通会导致南翼甚至全矿井的通风系统混乱,造成井下瓦斯超限,引发灾难性事故。

(2)2#主斜井为沙曲矿“一矿变两矿”中2#矿的主提升运煤胶带斜井,设计中提升皮带角度为18°,达到了国内胶带提升机的上限提升角度。若巷道方位和高低有偏差,则可能导致2#主斜井报废或重新购置进口设备,对建设方和施工方来说,都是经济损失和重大失误。

(3)由于委托企业施工方案的变更,导致2#主斜井和南一回风巷间顶底板间距由原设计施工间距20m减小到3.9m间距,且南一回风大巷为煤巷底板,服务年限已达到20年(南一回风大巷为沙曲矿南翼临时出煤井的回风巷,1991年投用),施工前观察巷道底板,为岩石毛底,较破碎,给2#主斜井炮掘施工带来难题。

2 测量方案选择

由于2#主斜井与南一回风大巷上山不贯通,方位误差对此巷道误差影响不大,为防止误贯通和偏差,可以认为主要误差影响为高程误差,故而在路线的选择上夜应考虑上述问题。

2.1 导线路线的选择

从康家沟、老办公楼、2#主斜井井口、井筒内控制点主1、主2、主3、主4、主5、主6、主7,导线全长923.759m,导线等级15″,采取两次独立观测,取平均作为最终观测值。

2.2 允许偏差及测量仪器

(1)根据工程需要,水平方向上允许偏差±300mm,竖直方向上允许偏差±200mm[3]。

(2)测角测距均采用Leica(莱卡) TCR802ultra全站仪观测,井下巷道按15″,要求见下表。

(3)高程测量分平巷和斜巷,平巷采用水准仪施测,高差闭合差应小于,(L为平巷总长度,单位为:km),斜巷采用全站仪进行三角高程测量,高差闭合差应小于,(R为斜巷总长度)。(如表表2.1表2.2)

3 贯通误差预计

3.1 采用的误差计算参数

a、测角精度:15″b、测距仪测边精度:mm

3.2 高程误差预计

在斜巷采用全站仪三角高程测量,斜巷总长为R=0.97845km,所以K点在斜巷高程上的预计中误差为[4～5]:

K点在高程上的预计中误差为:

2#主斜井井筒设计方位240°30ˊ00〞,实测方位240°29ˊ54〞,实际误差小于允许偏差要求,符合规定。主7设计标高:+456.017,实测标高:+455.97(激光控制顶板),误差+47mm,小于140mm工作面(1020m)设计标高:+441.807,实测标高:+441.72,误差-87mm,小于140mm。经误差预计,2#主斜井目前施工符合测量误差要求。

4 现场施工管理

4.1 施工方案

提前300米对2#主斜井井筒工作面进行一次复测,做好误差预计,南一回风大巷上山受影响段及换装硐室采用钢筋混凝土加固底板,加固厚度不小于400mm,加固措施由华晋公司安排沙曲矿自己负责进行。经误差预计符合后,方可进行2#主斜井井筒施工;该段施工采用边掘边探、短掘短支、复合支护的综合措施。

4.2 探南一回风大巷上山位置

从井深1080m开始,每次掘进施工前,均在井筒工作面顶部布置超前探测孔,探查南一回风大巷上山巷道位置及两巷间距。探孔施工利用风动锚杆钻机在工作面顶部布置,至少施工2个探孔进行探查,钻孔垂直巷道方向向上施工,钻孔距离井筒中心线1.2m左右各布置一个,钻进长度5m。如没有探查到南一回风上山巷道时,继续按照设计向前施工,如探到,必须及时汇报项目部调度,项目部调度室及时汇报。

4.3 短掘爆破施工

从井深1050m开始,缩短循环进尺至1.6m,分次装药爆破,确保不发生漏顶,其他工艺沿用原井筒施工工艺。每次爆破前由当班班长通知项目部调度,由协调小组通知沙曲矿做好警戒工作,待信息反馈、确认警戒按要求布置妥当后,协调小组通知项目部调度,调度及时通知井下爆破;爆破结束后按相应程序通知解除警戒。

4.4 过立交短井筒加强支护

该段井筒采用锚网喷+U36型可缩性支架复合支护,锚网支护规格、工艺、参数同原井筒施工;U36型可缩性支架作为加强支护,规格为5700×4400mm,5节斜腿,棚距800mm。

4.5 施工应急措施

本次井筒立体交叉可能引起2#主斜井井筒与南一回风上山间漏风和误贯通,影响南一回风大巷上山的回风量,引发瓦斯事故,导致矿停产。特规定事故应急措施和发现事故后的汇报程序:爆破后发现冒顶漏风,现场人员立即采用现场施工前准备好的木板、风筒布等进行临时封堵,并迅速就地电话将情况汇报项目部调度室,协调小组通知沙曲矿按照漏风应急方案处理,同时,施工单位立即采取喷射混凝土封闭加固贯通临时封堵处,控制减少漏风。

5 结语

经认真贯彻落实以上措施,严格按照测量误差预计和编制的施工措施执行,2#主斜井井筒掘砌安全顺利准确通过南一回风大巷底板,施工中实测两巷施工间距4.0米,达到了施工目的。同时,此次施工的成功可为以后的复杂施工作为一个借鉴,提前做好施工测量误差预计,确保施工质量。

参考文献

[1] 陈卫洪.关闭小煤窑的经济学和社会学分析M].北京:冶金工业出版社,2010.

[2] 王焕文,等.矿井技术改造[M].北京:煤炭工业出版社,1990.

[3] 崔云龙.建井工程手册[M].北京:煤炭工业出版社,2003.

[4] 张国辉.工程测量实用技术手册[M].北京:中国建材工业出版社,2009.

[5] 邓波,等.煤矿测量[M].北京:煤炭工业出版社,2010.