全站仪在矿井巷道贯通测量中应用实践

＊王俊福 王昭

（1.晋能控股煤业集团 挖金湾煤业有限公司 山西 037000 2.晋能控股煤业集团 安全管理部 山西 037000）

为了提升巷道掘进效率矿井长距离巷道多采用对掘方式，掘进过程中需要不断的测定，从而确保巷道可精准贯通[1-2]。贯通测量是矿井测量中的一项重要工作，高精度的贯通测量工作可提升矿井巷道掘进速度、掘进质量。随着矿井测量技术的不断发展，测量设备也朝功能多样化、全自动化以及数字化等方向发展[3-7]。文中就以山西某矿+800m东大巷贯通为工程背景，提出采用TC402全站仪（莱卡全站仪）应用到巷道贯通测量中，实现了巷道的高精度贯通需要，现场取得较为显著的应用成果。

1.工程概况

山西某矿设计产能为260万t/a，井田面积为18.5km2，所采的3#、5#、9#煤层均为优发热量高、低硫的优质炼焦煤。现阶段主采的5#煤层厚度平均2.3m，倾角2-10°。根据矿井生产安排，下阶段需要开采6采区5#煤层，现阶段已经完成6采区5#煤层6502轨道巷铺设，该巷长度总计1560m。6502巷需要与矿井+800m东大巷联通，从而形成完整的采区轨道运输系统，贯通路线长度达到2970m，全岩巷贯通。贯通测量采用矿区独立坐标系。

2.贯通测量设备及测量路线

贯通测量路线从+800m东大巷处开始，贯通路线除6505轨道巷采用7″级经纬导线以外，其余巷道均采用15″级经纬导线。贯通测量中使用的主要测量设备包括有2台经纬仪（型号分别为DJ2型、DJ6型）、一把50m钢卷尺、两个铅锤球、一把3m钢尺、以及若干记录簿及记录板。贯通测量时在贯通面上中线偏差在0.3m以内、腰线偏差在0.2m以内。

水平角观测：当为7″导线时测量仪器为DJ2型经纬仪，采用测回法进行观测，当测量的导线边长在15m以内时对中、测回数均为3次，当测量导线边长在15-30m时对中、测回数均为2次，当测量导线边长在15-30m时对中数1次、测回数2次；当为15″导线时测量仪器为DJ6型经纬仪，采用复测法或者测回法观测，导线边长15m以内时对中、测回数均为2次，边长在15m以上时，对中1次、测回2次。具体采用的经纬仪测量精度及限差要求见表1、表2所示。

表1 水平角观测限差

表2 垂直角观测限差

根据井下实际情况确定的测量路线为：+800m东大巷透点→+800m东大巷→3506运输巷→5采集中运输巷口→1306巷上口→3105轨道巷进风口→3105轨道巷→联络巷→6502轨道巷→6502轨道巷透点。

3.贯通精度分析

(1)允许偏差值确定

井下巷道贯通测量可分为井内巷道贯通、立井贯通以及两井间贯通3种类型。若是通过一条导线起算边开始，通过铺设导线到达贯通巷道两端的均为井内巷道贯通；立井贯通是指从地面施工的立井或者从井下延伸的立井贯通；两井间贯通是指巷道贯通前不能从一条起算边向贯通的巷道两边铺设测量导线，仅能从两个井口通过地面、井下联系测量，再到贯通巷道两端的测量，简单来说就是贯通测量包括有地面、井下联系测量环节。通过上述分析可知，6502巷需要与矿井+800m东大巷联通属于巷道贯通测量。

巷道贯通测量时在贯通位置测量偏差包括3个方向[8]：①水平面方向沿着巷道中线的长度偏差；②水平面垂直巷道中心线上的左、右偏差（△x）；③垂直面在巷道腰线上的上、下偏差（△h）。上述偏差中，水平面方向沿着巷道中线的长度偏差仅会影响巷道贯通距离，对巷道贯通质量影响相对较小；水平面巷道中心线上的左、右偏差以及垂直面在巷道腰线上的上、下偏差会对巷道贯通质量产生直接影响，因此称为贯通重要方向的偏差。

根据《煤矿测量规程》相关规定并结合贯通巷道的测量精度要求，最终确定贯通巷道在水平重要方向上允许偏差在±0.3m、高程重要方向的允许偏差为±0.3m。

(2)测量误差分析

测量精度对贯通巷道质量有显著影响，因此必须根据相关规程要求，认真对贯通测量方案进行设计并精心组织施工。由于矿井巷道贯通属于大型贯通工程，因此建议采取下述方式提高贯通质量：采用陀螺全站仪实现矿井测量侧向，通过光电测距导线构建地面独立控制网、提高地面及井下联系测量精度，贯通测量加测陀螺定向边并进行平差计算。

根据6502轨道巷与+800m东大巷贯通后的联测，得到高度闭合差在-48mm，表明6502轨道巷导线测量取得较好的精度控制效果。

矿井贯通巷道高度测量采用全站仪+前视悬挂棱镜方法，此测量方法与常规的三角高程测量方法有显著差异，测定误差需要根据实际累积测量的数据分析得出。根据测量路线实测有20个闭合导线，根据测量结果并结合误差公式即可计算得到实际测量误差。

采用全站仪+前视悬挂棱镜方法测量获取的单位长度高差中误差可通过下述公式计算：

将各参数带入到上式中即可计算得到：

mho=±144.7（mm）

依据单位长度三角高程测量路线的高差中误差计算：

两次测量获取到的测量均值中误差可通过下式计算：

预计+800m东大巷与6502轨道巷贯通时的重要方向贯通误差MH预=2，MH平=±353mm。

4.巷道测量精度保障措施

在巷道掘进贯通过程中应每隔30-40m通过使用经纬仪对中线的测量精度进行校核。校核过程中应先将经纬仪布置在被校核点位置，检查该点与附近的其他点位是否在同一水平直线上。当发现检查点中线偏差在80″以内时，则巷道继续掘进；若偏差在80″以上时则采取依据预先制定的措施纠正巷道掘进中线偏差。巷道贯通前50-60m时，将整个测量导线进行一次全方位复测，根据复测结果确定最后一组中线方向，从而最大程度的消除测量误差，提高贯通测量精度。

贯通导线测量复测可根据下述要求开展：依据巷道掘进进尺情况，每隔3-4个月进行一次导线复测，并通过严密平差法对导线精度进行复核，以便精准控制导线方向；通过导线网进行导线复测，将导线网按照要求布置成若干彼此连接的导线环，对导线网中的所有角、边等进行复测，复测时应布置2组人员采用2组不同的仪器进行，以便后期对复测数据进行核验。

在巷道贯通后应尽快安排人员对矿井相关图纸进行更新，并组织人员分析测量数据，计算导线全长闭合差以及角度闭合差，并将计算值与允许值进行比对。

5.总结

文中对山西某矿6502巷与+800m东大巷贯通测量工程进行研究，根据现场实际情况对贯通测量方案进行合理选择，后依据测量限差要求对测量时出现的误差进行估算，采用先进的测量方法以及测量设备进行现场实测。

采用南方CASS等专业软件对现场测量得到的数据进行处理，通过Excel软件对测量误差进行计算，从而实现对测量数据的验证。测量过程中三角高程测量长度、高程路线的高差中无误差分别为±144.7mm、±249.3mm，预计贯通误差为±353mm，精度可满足贯通测量要求。

在巷道贯通测量中应及时对测量数据进行校核，从而提升测量精度。贯通测量后应依据新老导线进行等权平差处理，不仅可达到测量数据检验目的而且可提升测量精度。