煤矿井下导线控制测量方案及成果分析

张净净

（晋能控股集团晋华宫矿地测科，山西 大同 037016）

在矿井贯通中，巷道贯通测量直接影响矿井的安全生产经营效率。贯通测量目的是要确保巷道贯通点处的相关参数测量误差小于规定的标准值，满足规程和相关生产单位的要求[1]。在进行巷道贯通时，由于外界等因素，会存在很多干扰，使参数出现误差，进而影响施工方案的设计，因此要设计合理的贯通测量方案。

随着测量技术的不断发展，测量的精度和效率都有所提高，但在实际制定方案时，要综合考虑精度、成本、效率等问题[2]，因此，对矿井贯通测量方案和误差进行分析。

1 工程概况

矿井在进行资源整合后，要批量开采3号、13号、15号煤层，矿井的总面积为8.66 km2，开采的煤层深度为+1283～1100 m，年产煤约为45万t，其中，3号煤层的平均煤层厚度为1.24 m，主斜井的平均坡度为30°，斜面长度为450 m，井筒的净断煤层面积为10.1 m2，副斜井的平均坡度为30°，斜面长度为403 m，井筒的净断煤层面积为5.36 m2。在开采时，采用短壁式采煤法进行开采[3]，采用中央并列抽出式通风方式进行通风。

为了达到开采要求，矿井已基本完成对3106工作面的辅助巷道贯通建设工程，布设好贯通需要的切眼，但3017工作面的主运输巷道还没有实现与切眼的完全贯通，预计贯通相遇点K与切眼之间的距离为80 m，要实现巷道的完全贯通，需对两端进行对称挖掘，在工作面上共布设6847 m的导线，设计29个导线点，点与点之间距离为238 m，工作面的贯通路线如图1所示。

图1 贯通路线布置

贯通测量工程是一项工程量较大的工程，根据施工要求，闭合点在贯通方向X轴上的允许误差为0.3 m。

2 井下导线控制测量方案设计

为了确保巷道的顺利贯通，在进行贯通前，要对贯通的测量方案进行设计，由于本次巷道贯通的路线较长、精度要求较高[4]，因此，根据巷道的实际情况，确定贯通的测量技术方案为：

1）对矿井巷道进行掘进，使用全站仪施工测量采区30″级的控制导线以及施工方向和中腰线的标定，每个测量的点距为30～50 m。

2）巷道掘进300～500 m后，再次使用全站仪施工测量采区15″级的基本控制导线，确保测量点的间距在300 m左右，并与采区原来的测量点进行比较，看是否重合。

3）继续掘进，在基本控制导线点的基础上，施工测量采区的控制导线，每掘进300～500 m，就进行一次基本控制导线测量，直到回风斜井与主斜井的巷道贯通后结束。

4）在巷道贯通后，按照基本控制导线的方法计算导线联测的平差。

巷道每掘进300～500 m，进行两次基本导线闭合测量，一次是测量采区控制导线，一次是测量基本控制导线，两次测量以实现互相检核，与基本控制导线形成闭合环。

由于对矿井的井下测量有一定的特殊性，在时，按照支导线的形式来布设导线，由于没有对已知边进行约束，造成误差在一个方向上逐渐堆积，随着导线的不断延伸，使得测量精度大大降低，因此，为了对测量的累计误差进行有效控制，在导线延长一定距离时，加测陀螺边进行优化，其陀螺经纬仪的定向限差如表1所示。

表1 陀螺经纬仪定向限差

在井下测量过程中，在测量段距离为1.5～2.0 km时，就需要加测陀螺边，提高测角精度。在图2中，A点到J3点，导线的长度约1.5 km，因此需要在J3-J4段之间加测一个陀螺边，J3点到F4点，导线的长度约1.2 km，由于要开采一段向东的工作面，然后继续向北延伸，为了便于布设导线，控制待开采巷道的导线测量精度，需要在F4—F5段之间加测一个陀螺边，而F5闭合点到已知点的距离虽然大于1.5 km，但由于中间有重复测量的，因此可以根据第一次的测量成果，对导线测量误差进行控制。

图2 闭环导线分布图

3 井下导线控制测量成果分析

在井下贯通测量方案中，采用多种测量技术进行配合作业，由于每种技术所用的设备不同，使测量精度存在很大的差异，因此，要得到一个统一的测量结果，需要对每个测量值都进行加权平均，对结果进行平差。将同组测量人员的测量结果取平均值，然后将不同组测量人员的测量结果取加权平均值，得到全站仪的测角中误差；根据两次测回的观测误差取对中值，得到陀螺仪的定向误差。在对数据进行分析时，对带有误差方向的数据进行平差处理，同时按照掘进方向进行定位修正，确保测量精度。

根据导线结构设计图，XQ1-J4是方向附和导线，其余是定向边导线，最终形成一个相对闭合的导线，计算每个导线闭合点的点位误差，得到XQ2-J4、J4-F5、F5-XQ1的三段的重心坐标为：

建立一个以F13为原点的测量导线重心结构图，重心O1、O2、O3均匀分布在结构图中，如图3所示。

图3 导线重心图

计算各导线点到本段导线重心O的距离在X轴和Y轴上的投影长度，得到如下结果：

由于测量导线的全长约6387 m，3107工作面主运输巷在导线闭合点井下贯通方向X轴上的测量误差为0.085 m，小于预计误差±0.178 m和允许误差0.3 m，总体精度能达到巷道贯通的需求，所以此方案符合相关的规程要求。

4 结论

1）采用全站仪和加测陀螺边的测量方法，对导线的测量误差进行控制，并对最终的测量成果进行分析。

2）实际应用表明，3107工作面主运输巷在导线闭合点井下贯通方向X轴上的测量误差为0.085 m，小于预计误差±0.178 m，总体精度能达到巷道贯通的需求。