大型深部基建礦井測量方法與應用

梁 偉 韜

(國投新集能源股份有限公司，安徽 亳州 236744)

·測量·

大型深部基建礦井測量方法與應用

梁 偉 韜

(國投新集能源股份有限公司，安徽 亳州 236744)

針對國投新集口孜東礦在基建過程測量工作中遇到的問題，研究了其具體的解決方案，并對高深度基建礦井的測量方法進行了歸納總結，以提高測量工作水平，從而保證礦井的安全生產。

礦井，測量，控制點，全站儀

1 概述

口孜東礦位于淮南煤田西部，為淮河沖積平原，地形平坦，海拔標高+23.52 m～+27.58 m左右，地表凍結深度一般為4 cm～12 cm。工業廣場內布置主井、副井、風井，采用凍結法施工的方式。礦井第一水平標高為-967 m，按5.0 Mt/年礦井設計生產能力計，礦井服務年限有60.2年。在礦井建設階段主要進行平面與高程控制測量、地面施工放樣、鑿井施工測量、巷道施工測量、提升設備安裝測量和重要建筑物的變形監測等，下面就施工測量中遇到的問題及解決辦法進行闡述。

2 平面與高程控制測量

2.1 平面和高程控制點設計

平面與高程控制點與井筒十字中線點的設計位置很重要，必須根據工業廣場的設計圖紙進行整體的布設。按照《煤礦測量規程》的要求，采用凍結法施工的井筒，點位離井筒的距離不得小于30 m，十字線垂直度小于10″。控制點位既要避開井筒周圍永久地面建筑物和構筑物，又考慮到后期恢復點位聯測的方便性，所以布設點位要進行統籌考慮，盡量減少點位的恢復工作，避免盲目設置點位造成破壞帶來大量人力、物力和財力的損失，同時也能保證點位精度的統一性。

口孜東礦四等平面控制網南部點位較多，北部點位較少，控制點位布置不均勻，造成聯測十字中心線一級導線點平差后南部點位誤差小，北部點位誤差大。同時針對十字中心線布點情況，為了避開永久建筑物和道路施工，造成局部點位距離較近，雖然點位設置避開了永久性建筑，但是井筒開挖過程中臨時絞車、穩車基礎和上料臺的設置、地下管路施工同樣會造成點位的破壞和點位間的不通視，給井架安裝和井筒中線的檢查工作帶來了很多的困難。當局部點位破壞后需要及時恢復被破壞的點位可以減少大量的野外測量工作，保證了系統精度的統一性，進而確保了監測結果的正確性。

2.2 控制點點位移動變形分析

口孜東礦三井井筒采用凍結法施工，凍結深度達到了700多米，高強度的凍結給工業廣場十字中心線點造成了一定的影響，其點位先后經歷了膨脹和收縮兩個過程，工業廣場內最大的點位移動達到了32 mm。

十字中心線點間距離變化情況如表1所示。

表1 十字中心線點間距離變化情況 mm

根據表1的數據可以看出井筒兩側且離井筒距離越近的十字中心線點受凍結的影響越大，距離沿十字中心線方向增大，最大可達58 mm；同側的十字中心線點位離井筒越近的影響越大，彼此間距變化比井筒兩側點間距變化要小。在變形監測過程中不僅點位間間距發生了變化，同時點間角度也會在10″～25″之間變動，從而影響了十字中心線的垂直度要求，給井架安裝，絞車房預埋件的留設和后期絞車安裝帶來了困難。為了避免安裝過程中造成錯誤，必須每次安裝前對所有點位進行檢測并進行必要的修改，杜絕盲目用點現象的發生。

為了保證工業廣場十字中心線點每次聯測的可靠性，主要應做好以下幾個方面的工作：

1)控制點點位選擇合理，可根據凍土層的深度采用整體混凝土整體澆筑的方法布點，加強點的穩定性。為避免各類施工車輛的破壞可以設置護欄和警示標語。

2)在不受凍結和后期采動影響的礦區周圍布設永久性控制點，實時監控工業廣場內部的點位變化情況。外部點位布設要合理，保證其與十字中心線聯測過程中十字中心線點位精度的統一性。

3)每次聯測結束后要對數據進行整體的分析，并與上次的觀測的數據進行比較。根據比較結果確定兩次觀測數據是兩次觀測系統誤差還是個別十字中心線點發生了移動，從而確定點位是否需要修正。

2.3 普通鑿井施工測量

普通鑿井施工測量內容包括井筒中心標定、井筒深度的測量、井筒縱剖面圖的測繪及陀螺定向等。口孜東礦分為主、副、風三個井筒，有三家施工單位在同一時間段進行開挖，在施工600多米的表土段期間，各家施工單位均用自己制作的鋼尺導入高程。在進入基巖段施工過程中，隨著礦井硐室和梁窩的增多和二期巷道與井筒預留硐室的需要，三井必須采用統一的高程系統，為保證其標高的統一性，故決定三家施工單位采用同一把經過計量檢測的鋼尺。每次導入高程的過程中，要加入溫度(采用井上、井下溫度的平均值)、比長、拉力和鋼尺自重三項改正，要滿足井下高程基點兩次導入高程的互差不得超過井筒深度的1/8 000。陀螺定向施工測量基準邊盡量選擇礦外穩定的控制點，避免井筒凍結造成的點位移動，給定向結果造成粗差。井下陀螺定向點點位只能滿足井底車場巷道的掘進施工，三井貫通后，進行聯測，分析三井陀螺定向精度。礦井進入二期工程施工后，必須進行二次定向，防止井筒定向因定向邊短、巷壓及施工影響造成的定向誤差，給礦井安全生產造成隱患。

2.4 巷道施工測量

口孜東礦井底車場巷道特點是彎道多、巷道的坡度和斷面變化大，為避免重復揭煤，需要進行大量的貫通測量工作。施工測量的主要任務是把巷道和硐室按照設計圖紙的要求和尺寸標定到巷道上，標定前測量人員必須熟悉各種圖紙資料，檢核設計圖紙上的巷道尺寸、方向、高程和坡度等數據是否正確，進行圖紙的閉合計算和井底車場導線設計。由于礦井地壓大，來壓快，測量控制點破壞嚴重，給測量工作帶來了很多的困難。礦井基本控制導線必須每月進行一次聯測，分析巷道點位移動變化情況，及時糾正移動點位的坐標和高程。井下控制點盡量選擇安裝在錨桿上，確保點位的穩定性。進入二期施工巷道和采區施工前必須選擇巷道巖性較好的區域進行陀螺定向，確保方位的準確性。同時在巷道腰線標定過程中，不能通過測量控制點上的高程來標定腰線，因為大量測量控制點受壓力影響向下運動，最大下沉值可達到400 mm，導致腰線標定出現偏低的現象。

3 大型提升設備的安裝測量

礦井大型提升設備主要包括大型絞車、天輪、罐道和罐梁等。提升設備能否正常運轉取決于它們之間幾何關系的正確性。提升機能否正常運轉，取決于提升機主軸安裝的水平程度以及各對接軸的重合度；鋼絲繩能否在天輪和滾筒上正常運行，取決于天輪與提升機的位置關系。口孜東礦主井提升系統為雙提升系統，分為東西兩個絞車房，井筒十字中心線為提升主軸線。按照安裝規范的要求，提升軸線的誤差不超過5 mm，提升中心線與絞車主軸線的垂直度偏差不超過0.5/1 000。在東絞車房的標定過程中，首先用東側的十字中心線AE1,AE2,AE3，在AE2點架設2″ 級全站儀，直接標定A1點，B1點在絞車房平臺內側不能直接標定，可把儀器轉至A1點，采用直接沿線的方法標定B1點，通過兩次標定互查不超過5 mm，取其平均值作為觀測結果，確保提升中心線控制在5 mm之內。為了滿足其垂直度要求，在A1點架設儀器，后視B1,觀測角度∠B1A1C1;然后在C1架設儀器后視A1撥交900-∠B1A1C1，確定D1位置。最后在D1點架設儀器，檢核角度∠C1D1A1,確保三角形A1B1C1角度為180°，要求誤差的度數能夠滿足垂直度要求，以上各項標定工作均需重復3次，取其平均值作為觀測結果。為保證東西絞車房提升中心線的統一性，采用東側的十字中心線通過東絞車房直接傳至西絞車房，采用與東絞車房相同的方法標定西絞車房。實踐證明，本標定方法可以滿足安裝精度要求，確保了礦井提升系統的安全運行。

口孜東礦主井絞車安裝軸裝示意圖見圖1。

4 結語

隨著現代化特大型礦井相繼投入到建設中，開采深度的增加、凍結強度的提高、解凍時間長造成地面重要建筑物在凍土上施工，不僅僅給測量控制點帶來了破壞，也給地面建筑物的測量定位以及變形監測帶來了很多的困難。同時礦井地質條件比較復雜，巷道巖性較差，井下點位變化復雜，如何合理的布點、用點需要測量工作者前期進行全面的考慮，這也給測量工作提出了更高的要求。

The measurement method and application of large deep capital construction mine

Liang Weitao

(SDICXinjiEnergyLimitedCompany,Bozhou236744,China)

According to the encountered problems of the SDIC Xinji Kouzidong mine in capital construction process measurement work, this paper researched the specific solutions, and summarized the measurement method of high depth capital construction mine, in order to improve the measurement work, so as to ensure the safe production of mine.

mine, measurement, control point, total station instrument

2014-12-29

梁偉韜(1984- )，男，工程師

1009-6825(2015)08-0224-03

TD174

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