冬瓜山副井延深工程測量精度的探討

任富強

(銅陵有色金屬集團控股公司, 安徽銅陵市 244000)

冬瓜山副井延深工程測量精度的探討

任富強

(銅陵有色金屬集團控股公司, 安徽銅陵市 244000)

冬瓜山工程設計有 5口 1000m豎井,其中冬瓜山副井(1023m)由原混合井延深改造而成,在混合井正常生產的情況下,延深部分按設計全斷面一次成井,然后破巖柱貫通并上、下同時進行安裝,測量工作量和工作難度大,采用多測回和導線聯測等方式,有效地滿足了施工對測量貫通精度的高要求,取得了各項數據符合設計要求的良好結果。

千米立井延深;測量標定;貫通測量精度

冬瓜山副井由原獅子山銅礦混合井延深改造而成。該井位于冬瓜山礦床的南端,老鴉嶺北坡上,上段(+107～-396m)由銅陵有色設計院設計,1978年建成投產,設計提升能力為礦石 4000t/d,廢石800t/d,設計提升速度為 9.97m/s,重錘懸吊,鋼絲繩罐道,裝載水平為-340m,井筒內配有 16t底卸式單箕斗和 3800mm×1450mm單層罐籠、井塔設置Φ2.8m×6和Φ2.25m×4塔式提升機各 1臺。北京有色冶金設計研究總院根據冬瓜山工程的需要,提出將井筒延深至-916.0m,井筒凈徑Φ6.8 m,井深 1023m。設計井筒內配置有 5180mm×3000mm雙層單罐帶平衡錘,由落地式布置的Φ3.5 m×6多繩摩擦式提升機(配 900kW電機)提升人員(最大功能 50人 /次,846人 /h)材料、設備(最大載重 10.5t/次)。罐道布置采用柔性罐道,并自-790m以下增設剛柔結合性罐道,提升速度為 8.4 m/s。

1 副井延深影響因素

原獅子山銅礦混合井(+107～-396.9m)保持正常生產,-396.9～-916m段為新延深井筒,急需擔負冬瓜山-850,-875m中段的開拓工程,工程量約 20萬 m3,占總工程量約 1/4。

該井延深在預留 9m保護巖柱下進行施工,要求延深段全斷面掘砌永久井壁并預留各層位的梁窩和各中段馬頭門,施工結束先完成中段開拓,然后停產拆除上段井筒設施及地面設施。

在冬瓜山主井系統投產后立即破除巖柱進行井筒和地面設施的安裝調試,時間緊、任務重、技術要求高。

2 副井延深貫通測量

冬瓜山副井設計要求井筒中心位置的容許偏差為 ±0.03m。

2.1 延深井中恢復與確認

冬瓜山副井延深工程實施前,由業主單位、施工單位和上級主管部門測量專業技術人員共同參與對原混合井恢復井中并實測(+107,-280,-340,-385m)各中段井中坐標值。在《冬瓜山副井延深測量工作會議》上確認采用由-280m中段實測井中坐標值(X=×××5.010m,Y=×××6.996 m),并以此作為下部井筒延深標定井中的依據。經清理淺探確認-396.9m為原井筒井底標高。

2.2 貫通測量誤差預計

冬瓜山副井延深貫通時,測量工作的任務是保證原井中坐標與掘進工作面上所標定出的井筒中心位于一條鉛垂線上,貫通的偏差為破除巖柱后井筒中心的相對偏差。經資料和現場情況分析,認為該井延深貫通時,貫通點的平面位置誤差只受井下(-280,-430m)導線測量和一井定向測量的影響,為此,采用的測量方案和測量方法為:依據現場具體情況,從-280m中段(見圖1)利用實測井中時采用的導線控制點①經團山盲井定向至-430m中段導線點⑥共 6個導線點,全長 120m。其中①號點用以測定副井井底原有井筒中心的坐標,⑥號點用以標定保護巖柱下延深部分的井筒中心位置。導線(測角、量邊)獨立施測 3次,采用 J2級經緯儀測角,經鑒定的鋼尺量邊,(加入氣象和傾斜改正后的平距)每次對中一個測回測角,測回間較差小于10″,量邊往、返各兩個測回,測回間較差不大于 5 mm,往、返測互差不大于邊長的 1/10000。

圖1 測量方案

-280m和-430m中段導線實際的一次測角中誤差為 ±7.2″,3次定向平均值的中誤差為 ±11″,由定向測量引起井下導線終點(即待貫通的立井井中)的終點誤差預計為 ±0.038m。

2.3 中段導線聯測

上述測量工作完成后,及時與井下-430m中段導線進行了聯測,聯測結果 ⑥點坐標Δx=-0.021,Δy=+0.017,M中=±0.027m。井下最終邊方位角與-430m中段已有導線聯測結果Δα=-25″。

2.4 延深井筒掘砌測量

按照確認的延深井中坐標值,利用-280m中段精密導線通過團山盲井定向至-430m中段的資料標定延深井中,指導掘砌工作。當井筒掘至-520 m中段以下 60m時,在-460m高度安裝第一層測量平臺,采用 1t電動絞車使用Φ6.3mm的鋼絲繩增加懸吊重量。隨著掘砌工程按計劃推進,測量技術人員在-790m中段高度安裝第二層測量平臺,中線繼續采用-460m中段第一層測量平臺上的電動絞車,經檢核精確標定,在第二層測量平臺上加一中線固定孔,防止中線擺動,并增加一根邊線,指導下部中段馬頭門掘進,高程由已開拓的-790m中段高程點控制。

2.5 破除保安巖柱貫通測量

冬瓜山主井按期投入使用后,依據施工組織設計,采取相應的安全措施,破除巖柱,完成掘砌工作,實施全斷面貫通。(其方法和要求不再贅述)。

2.6 延深貫通聯測

該井-396.9m以上井筒部分為原混合井井筒實測資料,對貫通后下部井筒進行了實測,并繪制縱向比例為 1∶500,橫向比例為 1∶100的立井井壁豎直程度斷面圖,經上下井壁實測資料比較,誤差均小于 1.5cm(ΔX=-0.014m,ΔY=+0.011m)。

3 副井安裝測量

井筒全斷面貫通并完成澆注工作后,封閉 +107 m井口同時進行井筒內設施拆除和井塔樓改造工程。由于施工單位在井口地表施工時一夜之間破壞了原有近井點和井筒十字線,造成安裝無依據。

3.1 近井點測量

使用 NTS-202全站儀,在井塔樓 2#點上架設儀器,后視小團山和青山南(兩個高級點)前視 D12點,水平測角兩測回,邊長和高差均采用三測回往返觀測。2#點高程自團山副井近井點采用二測回進行往返觀測。

3.2 恢復井筒十字線

利用近井點設站,采用 NTS-202全站儀,用二個測回測量 S2和 E1點坐標,根據設計方位角,采用正、倒鏡法分別標定 S和 N兩個方向線,按照規范在井口鋼梁上精確標定并刻劃十字線四個方向點。

3.3 測量標定精度

主十字線方位角誤差 fα=-2.1″;十字線垂直度誤差 fβ=+6.5″;井筒中心標定誤差為 fx=+5.8 mm;FY=+13.4mm。

用恢復后的井筒十字線對井筒及井架相對關系進行檢查測量,其誤差均滿足規范和設計要求。

3.4 系統安裝測量

冬瓜山副井安裝工程分上(地表提升系統)、下(井筒罐梁罐道,馬頭門平臺,通訊電纜)兩部分同時進行,最后進行首尾繩投放和電控系統安裝、調試。

(1)井筒設施安裝。利用井口恢復的十字線標定井筒安裝點線,由于該井采用鋼、柔結合性罐道,鋼性(在地面井口,各中段馬頭門部位),柔性是上下貫通,當安裝進行到-790m鋼形罐道時,又將標定線投到-790m測量平臺上用以指導并校對下部鋼性罐道的安裝。

(2)地面提升機機械和控制系統安裝。利用井口恢復的井筒十字線和確定的提升中心標定安裝點線,該井延深后由塔式提升改為落地布置的Φ3.5m×6多繩摩擦式提升系統,井筒內配有目前亞洲最大的 5180mm×3000mm雙層單罐帶平衡錘。

施工結束,一次試車成功,經試運行和投入使用至今,各項數據都符合設計要求。

[1] 張國良,朱家鈺,顧和和.礦山測量學 [M].徐州:中國礦業大學出版社,2001.

[2] 任富強.冬瓜山礦床深井聯系測量方法[J].采礦技術,2008,(2).

[3] 《金屬礦山測量手冊》編委會.金屬礦山測量手冊[M].長沙:湖南科學技術出版社,1995.

2010-01-19)

任富強(1952-),男,安徽安慶人,高級工程師,主要從事礦山測量、采礦技術研究與管理工作,Email:fqren@tlys.cn。