矿井特大型贯通测量工作探析

赵毅彪

（晋能控股煤业集团马脊梁矿，山西 大同 037003）

随着煤矿开采的不断发展，矿井建设的水准与规模逐渐提高，井巷工程的复杂性也随之提高。若想满足相关生产需要，则需降低工人的劳动程度，完成特大型贯通工作，同时保证特大型贯通具有特殊贯通点、较短工期、较高测量精度等优点。因此，本文结合晋能控股煤业集团近几年来的部分大型贯通案例，把进行特大型贯通测量时的测量施工、设计方案，以及系统建立的方法与经验提出来，从而保障贯通测量工作能够安全、快速、顺利进行。

1 前期准备探讨

1.1 地面控制系统的再次创建

近几年中，特大型贯通工作面临着贯通难度较大、测量精度要求高、时间紧、任务重等难题。因为导线的距离比较长，所以对地面控制系统而言，精度确定有着很大的重要性。系统工作时，可将其用作开始数据的C 级GPS 点，由于GPS 点属于山西省创建的CURS 基站，且C 级GPS 点的数量是3 个，若想测量与控制有关的近井点，则可以选取GPS 静态定位模式，从而使创建的地面控制系统的精度更高。

1.2 人员与仪器设备投入

对贯通工程来说，最主要的因素就是设备与人员。在日常中，培养测量人才的重要性非常大，保质保量人员是特大型贯通所必须具备的要素。因为矿井中有部分仪器设备无法满足工程所需求的精度，一定要把工程精度得到满足的仪器配备好，若有需要可以先租赁所需的仪器。当未实施贯通测量时，要把仪器设备给专业性强的鉴定机构进行鉴定，并由测量技术员进行检测，若有问题出现应马上进行解决，以免由于仪器设备问题而导致贯通的精度受到影响。

2 特大型贯通测量方案设计

2.1 贯通点的选择

按照生产设计制定施工计划，在生产要求得到满足的前提下，贯通点最佳选取位置为巷道与巷道交错处，不可由人为规定贯通位置。

2.2 贯通测量设计的编制

矿井在竖直方向与水平方向上所允许偏差受井巷作用、运输方法与类型及施工计划的影响。按1∶2 000 的比例绘制巷道贯通工程平面图，而后对有等高线的绘底板进行分析，预设导线边长与控制点，明确导线全长。选用能够测量高程与坐标的仪器与措施，估计在竖直与水平方向上的贯通点所存在的误差。若满足了贯通允许偏差，就可确定导线所处级别。此外，一般需把陀螺定向加在合适位置，用于加强边。

2.3 所设计贯通测量的批复和论证

针对设计的特大型贯通方案，将公司内部的专家组织起来召开关于技术的论证会，出具批复建议。在测量贯通导线时，施测所使用的是防爆型全站仪，明确水平角观测限差数据，且在高程测量的水准较差要在50 mm 以下。高程点之间的距离单位为km，光电测距三角高程的边长、垂直角每项的互差中关于限差的规定应满足有关要求。

3 特大型贯通的测量施工

3.1 选择地面控制点，并创建井下联系控制系统

为高效、准确地将地面控制输送至井下控制，可以通过选择最好的联系测量路径来实现，并且最好路径的选择还是保证井下开始控制点准确度的关键。结合晋能控股煤业集团下属煤矿贯通测量的案例，选择的巷道可以联系测量5〞级导线，而且要求所选巷道具备风速不大、没有边坡、有较好的通视条件等。若巷道容易受风速的干扰，其测量方法可以采取三架法或地面投点，永久导线点应该选择在巷道顶板风速不大的位置，同时也可将其作为最根本的控制点。

3.2 测量井下导线

在稳定性较好的巷道顶板的岩石处等设置导线点，并设置永久点，其相邻永久点的距离是300～500 m。对导线单独施测3 次，选用合适的挡风方法以减少对中误差。将单独施测的边长在最大程度上均匀延长，减少测站数量，从而降低测角误差。观测与进行高程测量所选用的方法分别为光电测距三角高程及四等水准。在进行施工时，需根据相关要求及时进行复测与测量，并且要3 人同时计算获得的测量数据。在计算角度时一定要使测量平差严谨，并对投影、气压、倾斜、仪器常数、温度加入了边长改正。当处于最佳观测地方时，最大程度地提高导线精度，以促进导线的精度存在一定的冗余。

3.3 陀螺定向

在该公司近几年的特大贯通的测量案例中，选取陀螺仪跟踪逆转点，来对导线的坐标方向进行检核。当在施工测量时，把陀螺定向边分别加测到巷道的两边，同时确定陀螺定向边的间距是1 500 m。此外，所选设备、人员都是相同的，这样就能最大程度地降低对冗余的影响，使两边都能实现相应数量的单独定向，且可参加平差导线测量。

3.4 标定中腰线

设置中腰线点组，每组设置不少于3 个点，在巷道内，中腰线点间距离应大于5 m，第一个中腰线点距离掌子头30～40 m。标定中线选用的设备是全站仪，其中线是第一次开口的巷道，当掘进到4～8 m时，一定要进行重新标定或检查；随着巷道掘进，每隔30～100 m 需对其中腰线进行一次延测。

4 特大型贯通案例的总结与分析

4.1 18503 工作面贯通

在18503 工作面中，胶带巷与胶轮车运输巷长都是7 100 m，切眼是280 m，切眼和胶带巷相交的点就是贯通点，由于导线的总长在14 km 以上，所以其贯通属超大型的。在进行测量时，受多因素影响，要把联络巷开到2 条巷道中间，而且所开的联络巷的数量是3 条。通过方案优化，将相邻2 条联络巷的距离定为1 800 m，在每贯通1 条联络巷时，实施导线的平差与联测，而后对导线施测，再对贯通进行分解，分解数量是4 个，每个大型贯通的长度都是不大于4 km。同时，贯通误差在竖直方向与水平方向的差值分别是187 mm 与296 mm。

4.2 运煤通道的贯通

在运煤通道中，巷道的总长、导线的总长分别是7 158 m、8 475 m。因为该贯通是两井非沿导向层特大型相向贯通，有2 个地方是导线最开始的控制点，因此在实施时，要在开始的地方再次把地面控制系统建立起来，而且还要把GPS 控制点进行布设，GPS控制点所属等级为D 级，在测量地面的GPS 控制之前与之后一共补测与施测7 次，单独对5〞级导线的基本控制施测5 次。施工导线点都是所选用导线点，有助于检查施工导线。把陀螺定向边加测到巷道的2 条边，并参加导线的平差。在井下进行高程测量，且倾角在8°以下时，使用的测量方法是水准测量；当倾角在8°以上时，使用的测量方法是光电测距三角高程测量。依据四等水准实行来回测量，而且单独施测2 次。贯通误差在竖直方向与水平方向的差值分别是127 mm 与256 mm。

4.3 特大型贯通的安全技术方法分析

为确保贯通的顺利实施，一定要制定安全技术方法，方能使贯通的精度有效提高。

1）一定要最大程度地提高井下导线的精度、井上下的联系测量以及地面控制，否则就无法实现特大型工程准确贯通。

2）当测设时，在不理想的观测条件（如比较大的风速或遇短边）下，需要选取三联架法、底板点来降低由于不理想观测条件中所造成的对中误差，以保证测量导线的精度。

3）为提高精度，避免粗差出现，最佳的处理方法就是把陀螺边定向边加测到贯通巷的两边。

4）把工程进程填绘到贯通工程平面图中，并对错误与测量精度进行检查。

5）在未施测时，就要测量与检验已知点，并确定点位的位置有没有发生位移，确定测点正确与否，证实满足限差的有关规定后才可以采用。

6）当测设时的条件不理想时，需要选取三架法、底板点，增加对中测回次数，从而保障测量导线的精度。

7）及时对停掘、中腰线、开口等通知单进行送发。贯通警报在贯通还剩最后60 m 时就会送发，当贯通还剩最后30 m 时，施工队组进行探眼，而且探眼是顺着中腰线的方向来进行的。等打通探眼以后，对贯通处存在的偏差进行核实，此时就要使用与其相对应的技术方法开始贯通施工。

8）在掘进巷道过程中，需要依据《煤矿测量规程》的有关规定，在出现巷道联通或施工长度大于2 000 m 时实施导线联测，以优化平差。

5 结语

对矿井特大型贯通工作进行了深入探析和测量方法研究，将总结的贯通测量方法应用于实际工作中，大大提高了测量精度及工作效率，很好地保障了特大型贯通测量工作的安全快速进行。