浅谈如何保证充填投料井贯通测量工程的精度

王抗　胡乃凤

摘要：阐述了大型两井之间贯通工程的施测方案，从整个作业过程及最终成果看，该项目设计方案可行，完全能够满足大型贯通的需要，也为以后的类似贯通工程提供借鉴。

关键词：投料井；联系测量；陀螺定向；贯通精度

1 充填投料井贯通工程概述

皖北煤电恒源股份五沟煤矿根据需要，为了提高煤矿资源储量的回收，对东翼采区回采上限的煤炭进行充填开采。设计从地面做一个投料井，为了确保投料井顺利贯通，测量人员需要对投料井做贯通设计。投料井为垂直井筒，该工程2010年末开工，2011年7月顺利竣工。该工程属于副井和投料井间的大型两井贯通工程，贯通精度要求高，为了减少地面测量误差，以两个近井点为起始边，用GPS控制测量。为了确保井上下测量数据的统一，通过副井进行联系测量，确保井上下的坐标系统一致，确保贯通精度能达到设计要求。本次贯通工程的高程控制也是在副井联系测量时，从副井将地面平面及高程控制系统传递至井下，也确保井上下高程控制的统一性。但是投料井的垂直水平面，由于受孔径的限制，不能直接在投料井中作联系测量，所以投料井在施工中有施工误差，根据设计投料井的施工误差不得大于高度的1/1000，最终的测斜误差也不得超过此标准。

2 具体贯通实际施测方案

2.1 地面D级GPS控制点情况

利用五沟煤矿提供控制点“生产楼”、“1#宿舍楼”为起算点，采用标称精度为3mm+1ppm南方S82双频GPS接收机进行观测。施测了“生产楼”、“1#宿舍楼”，并联测到国家Ⅲ等点。同时考虑到我矿以前的地面和井下数据都是以此边作为起始依据，为了减少误差，尽量以两点作为起始依据，测后以独立基线向量观测值组成GPS网进行平差处理。在各站平差的基础上，计算各点在WGS-84坐标系中的空间三维坐标。将各点的WGS-84坐标系转换为北京54坐标系，经检测各点相对位置关系良好，检测结果完全符合规程要求，可以作为本工程起算数据，施测方案遵循相关规范。

2.2 地面三等水准检测

水准检测自“副W1”、“主E1”施测符合水准路线至原野外水准控制点“N1”，“E1”。施测方案严格遵循测量规程的规定。往返实测两次，结果与原有成果相比较变化很小。因此可以将“副W1”“主E1”作为水准路线的起算点，测量的野外水准控制点“N1”，“E1”最终值作为地面投料井高程标定的水准依据。

2.3 联系测量坐标传递

坐标传递通过罐笼底部的矩形方口，往井筒内下放钢丝、钢尺进行坐标、高程传递。井下铺设厚度50mm的大板，用于放置稳定重铊的大水桶，当重铊挂好后，检查了重铊没有与桶壁、桶底接触，并下放了3个信号圈检查钢丝没有抗线，这时才进行了联系测量。

地面采用了GTS-332型全站仪，按一级导线要求测角，采取全站仪测距配以小钢尺量边。井下采用了GTS-335型全站仪，首先对钢丝进行摆动观测，摆动观测5个逆转点，计算出中值即为角度观测点，角度观测按7″导线要求施测三测回，测回最大互差8″（限差12″），量边时将棱镜放置在钢丝后，采用全站仪测距，再用小钢尺量取砧板至钢丝距离。

第一次观测完后，移动了钢丝大约30mm，重复以上工作，进行了第二测回。两次联系测量中，两测回互差4mm（规程要求不大于±20mm）。

2.4 井下陀螺定向

使用瑞士GAK-1型15″级陀螺经纬仪，采用中天法2（测前地面仪器常数测回数）- 2（井下定向边陀螺方位角测回数）- 2（测后地面仪器常数测回数）的操作程序进行。地面以“生产楼-1#宿舍楼”为起算边，测取地面仪器常数，再测得副井下“JK4-JK5”定向边坐标方位角。井上下都由同一观测者进行观测。

同一定向边两测回陀螺方位角的最大互差12″（限差40″），测前测后仪器常数最大互差13″（限差40″）。测量成果如表1：

2.5 井下高程传递

采用100m比长钢尺连接成的1100m 长钢尺，从地面高程基点副近“W1”“主E1”分别传递至井下高程基点，钢尺下挂比长时的拉力重量15Kg重铊，钢尺固定好后，井上下均采用S3自动安平水准仪同时观测，两次仪器高，观测两测回，两测回最大互差2mm（限差4mm）。移动钢尺重复以上工作，进行第二测回。高程传递两次得到井下JK4点高程互差为4mm，JK5点高程互差为3mm（远小于限差L/8000=400/8000=50mm）。内业计算时加了比长、温度及自重等改正数。

2.6 井下导线测量

井下7″导线测量，采用徕卡TC1202型全站仪（测角：2″，测距：2+2ppm）四架法观测，导线边长及高差采用正倒镜、往返观测。井下导线测角中误差不大于7″，复测支导线全长相对闭合差达1/9000，施测过程中严格遵循相关规范。

2.7 井下三角高程测量

高程测量采用在测井下7″导线时一并测设的三角高程成果。三角高程测量中只量取了仪器高（本工程采用四架法观测，所用全站仪仪器高与棱镜高等高），相邻两点往返测高差均小于规程规定，施测过程中严格遵循相关规范。

3 贯通测量设计实施和精度评定

3.1 设计实施情况

根据设计要求，测量人员首先对地面的控制点检核，然后进行GPS控制点测量，按照设计的投料井的坐标标出地面位置。然后进行副井的联系测量，包括坐标、高程传递以及井下陀螺边定向，在进行井下巷道的7"级导线控制，使井上下的位置控制在误差允许的范围内，保证施工的顺利进行。

3.2 精度的评定

依照设计和允许限差，本次测量方案要求贯通工程在水平重要方向上的误差不超过0.4m，高程误差不超过0.3m，投料井设计井中心坐标为（3713942.672，39467465.929），实测贯通后井中心位置坐标为（3713943.149，39467466.019）。根据贯通设计书设计方案，测量控制在重要方向上的最终误差不超过±0.276m。

实测最终点位误差fX=477mm ，fY=90mm

点位总误差为f=±485mm（包括测量误差和测斜误差）

点位误差在水平重要方向上X′的误差为+378mm，符合限差规定。按照设计施工队伍施工时，井上下平面中心位置不得超过高度的1/1000m，即误差不超过0.3m。施工完成后，经测斜测量出在贯通重要方向上的误差为+265mm，实际测量控制误差即为+123mm，井下路线长度为3410m，最后在重要方向上相对误差：

f/L=1/12800<1/6000（符合测量规程限差规定）

高程最终误差为85mm，也小于设计要求的0.3m。通过对贯通后的投料井的实测位置精度评定，贯通设计和误差预计能够完全满足生产需要，基本方案和测量方法等能够满足设计要求，最终的实际误差在贯通误差预计的范围之内。

参考文献

[1]原能源部颁布的现行《煤矿测量规程》1989年版.

[2]《中短程测量规范》GB16818-97.

作者简介：王抗（1985-），男，安徽濉溪人，助理工程师，主要从事矿山测量技术工作。