井下采区大巷贯通测量方案的优化研究

（同煤集团煤峪口矿地测科，山西 大同 037001）

为了满足不断增加的煤炭市场需求、扩大煤炭生产效率，煤峪口矿需要对井下主运输巷实施贯通测量作业。其中1106辅运输巷和1107主工作面内的切眼已经完成，计划将1107的主运输巷与1107切眼72m处进行贯通，贯通距离为740m，煤矿井下的导线长度约为7122 m。在井下巷道内均匀铺设了31个导线点，各处导线上的平均边长约为239m，该贯通工程的贯通路径结构见图1。

图1 1107主运巷贯通结构

该贯通工程规模较大，整个工程导线主要来自二分区的基本控制导线，整体来说相对于独立，因此在进行贯通作业时应使其符合《煤矿测量规程》中关于对独立巷内贯通相遇点的偏差不得超过0.2m的标准规定。现有的井下采区贯通测量方案主要是采用人工全站仪测量的方法，鉴于井下多变而复杂的地质环境，其贯通测量误差往往超过1m，无法满足井下贯通测量的需求。本文提出了一种新的贯通测量方案，经在煤峪口矿应用，效果明显，其具有测量方案简单、精度好的优点。

1 贯通测量方案的设计及误差分析

由于本次贯通测量属于井下独立式的贯通工程，在进行测量时，仅涉及井下巷道的高程测量及导线测量，与地面上的联系定位测量无关。因此在制定井下贯通测量方案时，应把测量导线设置于巷道的中心位置，各个区域导线的边长要基本一致，每个测角采用两个测回方案。在同一个测回中，半测回之间的误差不得大于±21″。导线边测量时，一次测回的数据显示偏差不得大于±9 mm，单程测回之间的差值不得大于±16 mm。为了确保井下测量的精度，采用精度小于2″的全站仪，同时辅以三角高程测量仪，测量时均需要进行独立两次的测量。根据煤峪口矿的实际情况，项目组分别制定了增加测角精度和增加测陀螺边的贯通测量方案。

为了对增加测角精度和增加测陀螺边的测量方案的实际误差情况进行分析，本文设定1107主巷的K点位置作为计算的坐标原点，设主运输巷的方向为Y′轴，将垂直与贯通方向设置为X′轴，贯通的贯通误差为MX，测量中贯通点位的测量误差为M，井下贯通作业过程中的贯通误差预计见图2。其中对导线的边线测量误差约为1/8000，测量过程中的导线测角中误差mβ=±7°，关键点K处的高程贯通测量误差约为其中L表示井下巷道铺设导线的长度。

图2 巷道贯通误差预计

2 各贯通测量方案误差分析

1107主运输巷主要是作1107综采工作面的物料运输的，设置于2015年。为了降低井下贯通作业的费用，在充分分析了煤峪口矿井下贯通作业方案的基础上，根据井下实际测量的数据（见表1），通过对实际测角的分析，确定在实际贯通测量中的误差：

表1 1107巷实测的测角中误差

采用增加测角精度方案贯通测量时，假设各个导向点和贯通相遇点K的连线之间在Y′轴上的投影表示为Ryi（前移），各个导向点和贯通相遇点K的连线之间在X′轴上的投影表示为Rxi（前移），则各个导向点和贯通相遇点K的连线之间在Y′轴上的投影的平方和表示为∑R2yi（前移）=10094041.54，各个导向点和基点K的连线之间在X′轴上的投影的平方和表示为∑R2xi=97380.569。

因此可知煤矿井下贯通测量时测角误差导致贯通相遇点K在X′轴上的误差M′xβ表示为：

式中：ρ为角度和弧度之间的转化常数，取206256″。

井下导线量边的误差而导致的贯通相遇点K在X′轴上的误差M′xL表示为：

煤矿井下导线测量误差而导致的基点K在X′轴上的误差M′x可表示为：

在井下进行贯通测量时，为了确保测量结果的准确性，各项测量均需进行两次，然后求其平均值。因此可知，井下贯通相遇点K在X′轴上的误差：

则在贯通相遇点处的估计误差约为2Mxk=0.165 m。

同理可计算出，当采用增加测陀螺边的方案情况下，其贯通测量相遇点处的估计误差约为0.469m，不满足《煤矿测量规程》中关于对独立巷内贯通相遇点的偏差不得超过0.2m的标准规定。综合分析后选择增加测角精度的井下贯通测量方案。

3 增加测角精度贯通方案的应用效果

增加测角精度贯通方案的应用方案，煤峪口矿在1107巷进行贯通作业时，按实施现场贯通测量图片见图3。根据贯通后测量，在相遇点处的实际偏差约为0.186m，与理论计算结果基本符合，且满足《煤矿测量规程》中关于对独立巷内贯通相遇点的偏差不得超过0.2m的标准规定。1107巷的应用表明，采用提高测角精度替代传统的利用全站仪进行测量的方案，具有显著的优势。

图3 井下贯通测量

4 结语

本文根据现有仅依靠全站仪进行井下贯通测量，存在的效率低下、精度差的难题，提出了一种新的大巷贯通测量方案，即增加测角精度贯通方案，结果表明，利用新的贯通测试方案。实际测量误差仅0.186m，且在施工过程中测量方案简单可行，测试效率高、稳定性好，能够有效地保证井下巷道贯通精度，降低测量周期和费用，具有应用推广价值。