井下采区巷道贯通测量技术及成果分析

郭晓敏

（晋能控股煤业集团有限公司燕子山矿，山西 大同 037037）

巷道贯通是指按照设计方案进行巷道掘进时，在特定的区域与另一条巷道贯通，要确保巷道掘进的终点是在预先设定的区域内，且巷道连通的路线和方法没有误差[1-3]。为保证燕子山矿生产能力的稳定性和连续性，解决矿区通风问题，设置进回风立井以及安全出口，二号风井建设项目主要是两井间贯通，包括二号进风立井与回风立井的贯通和副立井与二号风井的贯通。由于巷道贯通测量过程的复杂性，对测量数据的精度要求较高，且副立井与二号风井的贯通距离长，对技术的要求也比较高。为确保顺利贯通，对燕子山矿巷道贯通测量方案进行设计，确保巷道贯通的精度要求。

1 地质概况

同煤集团燕子山矿矿井规模为5.0 Mt/a，地质储量为819.75 Mt，可采储量为395.44 Mt，井田东西走向长度为8.1 km，南北走向宽度为6.5 km。其中，二号风井和副立井的水平距离为3 823.23 m，井下导线长度为5 511.79 mm，贯通竖井长度为395.81 m。因此设计贯通测量技术方案，实施立井联系测量与掘进巷道导线测量，确保巷道顺利贯通。

2 贯通测量不利因素

根据《煤矿测量工程》以及矿区地质概况，巷道贯通横向误差小于±0.3 m，高程误差小于±0.2 m[4]。结合各类影响因素，具体分析二号风井和副立井贯通测量的不利因素。

2.1 贯通测量线路超长

燕子山矿二号风井到广场的直线距离为5 km，井下的巷道长度大于8 km，导致井下导线超长。因此，要提高井下导线的测量精度。

2.2 超深井筒的竖井联系测量

受大气流的影响，常常会使钢丝垂线产生偏斜，随着井筒深度的增加，气流对其影响也随之增大[5]。燕子山矿副立井的深563.3 m，井筒直径为8.5 m，二号风井的深度为763 m，井筒直径为7.5 m，属于超深井筒。因此，要减少投点时钢丝的摆幅，从而提高投点精度。

2.3 井下导线测量不利条件

燕子山矿为高瓦斯突出矿井，井下所需供风量较大，在测量时会造成仪器对中误差和观测误差，影响测量精度[6-7]。在进行井下导线测量的同时，要尽量减少巷道内风流对测量的影响。

3 贯通测量技术

3.1 地面控制测量

燕子山矿矿井平面位置如图1。平面控制网中有4 个保存完好的GNSS 网点，即J001、J002、PGE1、PGE2，5 个 高 程 点， 即PS01、PS02、PS03、J001、J002。在二号风井广场内布设4 个控制点，与地面原始控制点一起形成一个贯通测量控制网。按照D 级控制网技术要求进行平面测量，按照四等水准测量技术要求进行高程测量[8-9]，二号风井与广场的水准路线长度约12 km。

图1 燕子山矿矿井平面位置示意图

3.2 立井联测

平面联测使用钢丝投点，起点方位角测量使用陀螺定向测量法，高程测量使用长钢尺进行。由于立井井深大于500 m，在进行钢丝投点时，采用单重摆动投点，减少钢丝的摆动幅度，例如，加大垂球的重量、增加浸泡垂球的液体密度，以此提高投点精度。

3.3 井下导线测量

进行井下导线测量时，共布设55 个导线点，导线平均边长为150 m，采用防爆型全站仪测量边长较短的导线边，按照7″级基本控制导线要求，进行2 次独立测量。在测量时，为了减少气流对测量结果的影响，采用挡风板阻挡气流。为减小设备的中误差，采用三架法减少对中次数。在光电测距时，根据实际测量出的气压和温度来计算距离。

3.4 陀螺定向测量

在二号风井和副立井的井底进行陀螺定向测量，各测定1 条陀螺边提供导线起始方位角，在井下导线测量线路中每隔1.5～2.0 km 加测一条陀螺边，共加测7 条陀螺定位边进行测量。

4 贯通测量成果

4.1 地面测量成果

根据地面贯通测量结果，得到地面控制网成果表见表1。

表1 贯通地面控制成果表

4.2 导线测量成果

（1）成果精度。井下导线测量误差是造成贯通测量的主要误差，如果以贯通的最大横向误差的2 倍作为导线全长闭合差，则导线全长闭合差f及相对闭合差分别为：

式中：n是导线测站数，取40；N是导线测量次数，取2；Δα是导线最末边两次测量的方位角差，取32″。

根据计算结果可以看出，井下导线的测角中误差符合7″级导线精度要求。

（2）测量成果。根据导线测量结果，得到贯通导线测量成果见表2。

表2 导线测量成果表

4.3 陀螺定向成果

使用SOKKIA GP1/96914+SET2 130R3 D22818陀螺全站仪进行测量，根据陀螺方位测量结果，得到贯通测量陀螺定向成果见表3。

表3 贯通测量陀螺定向成果表

根据测量误差引起贯通相遇点的误差预计公式，计算出在水平方向上的贯通误差为0.466 m，在高程上的贯通误差为0.126 m，满足规定的在水平方向贯通误差小于0.5 m，在高程上误差小于0.2 m 的精度要求，因增加了陀螺边测量，提高了贯通精度。

5 结论

（1）贯通测量路线长和井筒超深是影响二号风井和副立井贯通测量的不利因素，采取措施减少钢丝的摆动幅度，提高投点精度，从而减小测量误差。

（2）采用地面控制测量、井下导线测量以及定向陀螺边测量技术进行贯通测量作业设计，得到贯通测量成果表，为矿井的贯通提供数据。