陡倾角天井贯通工程精确测量技术的应用

薛广楠

（山东黄金集团蓬莱矿业有限公司， 山东 烟台 265621）

引言

在金属矿山井下开采过程中，天井施工是一项重要的工作，而天井贯通测量至关重要。山东黄金集团蓬莱矿业有限公司施工的天井规格多为1.8 m×1.5 m矩形断面，天井垂直深度50 m 左右，斜长60 m 左右，倾角50°～80°。由于天井贯通测量作业难度大、空间狭小等不利因素的影响，蓬莱矿业研究运用了手持激光测距仪与坡度规、罗盘仪相结合的方式进行天井贯通测量，结果表明，该技术的实用性较好，值得推广应用。

1 工程概况

强家沟分矿工程区域内围岩多为闪长玢岩和花岗闪长岩，比较稳固，在施工过程中，应做好不稳固带的支护。涌水量较小，水文地质条件简单。注意上下盘的构造以及节理，如遇破碎，需根据情况制定合理的支护措施。硬度系数f=8～12，岩石体重2.70 t/m3，松散系数为1.6，自然安息角40°左右，工程技术条件简单。

为了缓解强家沟分矿14 线盲竖井延深期间提升压力，并为将来矿石集中转运至齐家沟分矿创造条件。强家沟分矿设计了16 线采区溜矿天井，设计溜矿天井规格1.8 m×1.5 m，倾角50°～80°。

2 陡倾角天井测量存在的困难

天井贯通测量工作由于在狭小空间内作业，存在安全条件差、全站仪测量难度大等特点，通常采取罗盘+皮尺方式进行测量，指导天井贯通的施工。传统测量方式存在较为明显的缺点：

1）测量精度低、测量影响因素多，如天井设置的爬梯会对罗盘的精度产生一定影响，导致误差较大。

2）密闭狭小空间作业，安全风险较大，并且皮尺测量会受到垂曲影响导致测量误差较大。

3）天井测量与平巷掘进测量方式不同，无法安设中腰线，导致天井施工的方向难于控制，对于精确度要求高的天井工程如强家沟16 线采区溜井，较难进行测量。

4）强家沟16 线采区溜井总长60 m 左右，而且中间存在拐弯变坡位置，无法使用全站仪进行准确测量。

3 陡倾角天井测量方案

3.1 中腰线测量

1）中线测量。对于天井中线的布设，使用挂罗盘初步标定天井施测方位，待天井掘进5 m 以上时，将天井口下部毛石清理干净，通过全站仪在天井开口处顶板布设一对中线点。标定中线点后，天井钻工随着天井的不断掘进，可自行通过手持激光笔将天井中线点随之上引（起始天井中线点位于天井口顶板，后续钻工自己布设的中线点位于天井底板，即爬梯之间的锚杆），测量人员定期进行复核，可保证天井在一个方向施工，如图1 所示。

2）腰线测量。腰线的布设步骤同中线，不同之处则采用激光坡度规标定，激光坡度规与传统坡度规相比，增加了激光指向，其他均一致；使用时需在天井下部布设一组腰线点（腰线点坡度要与设计坡度一致），腰线点间用线绳相连，将激光坡度规悬挂于两个腰线点之间，如下页图2 所示，作业前打开激光，激光指向距离可达100 m，一条天井只布设一组腰线点即可解决问题。

3.2 天井施测

传统测量天井采用皮尺量距、坡度规测角。由于皮尺的自身特点，在实际测量应用过程中，会出现垂曲误差，主要原因是皮尺较软，长距离测量受重力影响较大，形成一个弧型导致垂曲误差。测绳或皮尺测量产生的垂曲影响，如图3 所示。

本项目则采用测绳代替皮尺的方式进行测量，测绳内芯为钢丝，外皮为尼龙加麻，标注的计量单位为“m”，这样测量倾角时大大减弱了垂曲误差。因为测绳不标注“dm”，可以辅助测距仪进行距离记录。

一般天井爬梯都挂在距上部掌子面3 m 处，掌子面下3 m 处没有爬梯，不易攀爬，测量不方便且安全性较差。通常只能预估坡度与距离，而采用测距仪的量角测距功能，不必爬到天井顶部就可以测量距离与坡度，保证了测量数据的准确性。

为了降低铁磁干扰，本项目采用DQL100-G2 防磁挂罗盘来减少误差，并通过增加测量次数（≥3 次）的方式来抵消误差。常规方法测量磁方位干扰误差，如图4 所示。

4 应用效果

针对陡倾角天井贯通工程，采用了激光笔与激光坡度规相结合的方式布设天井中腰线，通过手持激光测距仪+测绳配合坡度规，降低了垂曲等影响，并用增加施测次数来降低磁力影响。这种施测方法不但能提高罗盘导线的精度，同时也能提高测量人员测量天井过程中的安全。手持激光测距仪配合半圆测倾角的方法与传统方法的测量倾角对比数据如表1 所示。

表1 测量倾角对比数据表

5 结语

通过对天井贯通实测数据进行对比分析，蓬莱矿业应用的手持激光测距仪与坡度规、罗盘仪相结合的方式，能够有效优化导线精度、消除井筒金属杂物的干扰，具有实用性强、操作简单、安全系数高的特点，适用于天井贯通测量工作。