淺談測(cè)量新技術(shù)在礦山深部大型貫通工程中的應(yīng)用

任洪文　韓智堯　劉兆富

摘要：礦山深部大型貫通是每個(gè)礦山開(kāi)拓工程中的重中之重，稍有不慎將可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，確保深部大型工程順利貫通對(duì)于礦山的后續(xù)生產(chǎn)有著重要的意義。文章以山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦兩礦區(qū)間-630m水平運(yùn)輸巷貫通為例，介紹了測(cè)量新技術(shù)在礦山深部貫通工程中起到的巨大作用，為礦山相似工程的貫通提供了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：測(cè)量新技術(shù)；礦山開(kāi)采；大型貫通；貫通設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)處理 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD1 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0214-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.105

山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦從生產(chǎn)施工、井下排水、運(yùn)輸成本消耗等各個(gè)方面出發(fā)，優(yōu)化我礦的運(yùn)輸系統(tǒng)，達(dá)到降本增效的目的，設(shè)計(jì)了-630中段主礦區(qū)至分礦運(yùn)輸大巷。本工程全長(zhǎng)1500余m，供需測(cè)設(shè)導(dǎo)線4000余m，屬長(zhǎng)距離大型貫通工程，且在地下-630m水平，需經(jīng)過(guò)多級(jí)豎、斜井才能到達(dá)該水平地點(diǎn)，無(wú)論是方位、坐標(biāo)傳遞還是高程導(dǎo)入都對(duì)我們的測(cè)量工作提出了巨大的挑戰(zhàn)。為了縮短工期，采取兩頭同時(shí)施工，這將縮短一半的時(shí)間，但也加大了貫通難度，為了高效、高質(zhì)量貫通，避免因施工錯(cuò)誤造成浪費(fèi)，我們采用了測(cè)量工程中的新技術(shù)、新方法。該工程最終高質(zhì)量貫通，經(jīng)后期連測(cè)，在貫通點(diǎn)處測(cè)量貫通實(shí)際偏差值，計(jì)算各項(xiàng)閉合差，其中坐標(biāo)閉合差fx=+0.122m、fy=+0.151m，即在中線上的實(shí)際偏差值f=0.194m（限差為0.5m）；高程閉合差即在腰線上的實(shí)際偏差值fh=0.051m（限差為0.2m），完全符合測(cè)量規(guī)程要求。此規(guī)模工程的順利貫通離不開(kāi)先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)。

1 嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的測(cè)量貫通設(shè)計(jì)是貫通的首要條件

貫通工程，尤其是重要的貫通工程，關(guān)系到整個(gè)礦井的設(shè)計(jì)、建設(shè)與生產(chǎn)。選擇合理的測(cè)量方案和測(cè)量方法，以保證巷道正確貫通。設(shè)計(jì)書(shū)內(nèi)容包括以下五項(xiàng)：

第一，井巷貫通工程概況。

第二，貫通測(cè)量方案的選定。

第三，貫通測(cè)量方法。本項(xiàng)目的貫通誤差預(yù)計(jì)一律采用電算過(guò)程，其原理是利用Autocad軟件在圖上獲取導(dǎo)線各點(diǎn)坐標(biāo)、貫通點(diǎn)坐標(biāo)，并將其導(dǎo)入Excel表格中，再利用Excel的強(qiáng)大計(jì)算功能來(lái)輕松完成。經(jīng)過(guò)計(jì)算，我們所選方案在水平方向的誤差為±0.14m，高程的預(yù)計(jì)誤差為±0.05m，均未超過(guò)容許的貫通偏差值。

第四，貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)。繪制比例尺1∶2000的貫通測(cè)量設(shè)計(jì)平面圖如圖1所示。

第五，貫通測(cè)量成本預(yù)計(jì)。本項(xiàng)目預(yù)計(jì)1年半的時(shí)間完成貫通，其中用于測(cè)量的時(shí)間需占用18天，供需工次5人/日，按每天200元，需費(fèi)用1.8萬(wàn)元；儀器折舊及保養(yǎng)費(fèi)用為1萬(wàn)元；材料消耗費(fèi)用0.5萬(wàn)元；其他費(fèi)用1萬(wàn)元；供需費(fèi)用4.3萬(wàn)元。

另外，通過(guò)實(shí)際施測(cè)，發(fā)現(xiàn)在制定方案時(shí)所沒(méi)有考慮到的一些細(xì)小問(wèn)題，都在施測(cè)過(guò)程中得到了逐步的改進(jìn)，使得方案得到完善。

2 先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器是高速度、高質(zhì)量貫通的必備神器

2.1 運(yùn)用GPS儀器進(jìn)行地表控制網(wǎng)的建立

焦家礦區(qū)與望兒山分礦間隔2000余m，兩地之間建筑物較多，地貌地物復(fù)雜，通視較差，不利于用邊角測(cè)量方法建立地表控制網(wǎng)，而GPS儀器選點(diǎn)靈活，無(wú)需通視，且定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短。本次我們所做GPS控制點(diǎn)靜態(tài)精度平面為3mm+1ppm，高程精度為5mm+1ppm。

2.2 用先進(jìn)的陀螺全站儀定向

在本次的長(zhǎng)距離大型貫通工程中，要測(cè)設(shè)很長(zhǎng)距離的井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線，導(dǎo)線在巷道轉(zhuǎn)彎處往往又有一些短邊，由于井下測(cè)角誤差積累的結(jié)果，往往難以保證較高精度的貫通要求，而在井下要大幅度提高測(cè)角精度是比較困難的，為了保證工程順利貫通，我們采用了兩井間幾何定向與陀螺定向相結(jié)合的測(cè)量方法來(lái)建立井下平面控制，它可以在不增加測(cè)角工作量以提高測(cè)角精度的前提下，顯著減小測(cè)角誤差對(duì)于經(jīng)緯儀導(dǎo)線點(diǎn)位誤差的影響。

本次采用了先進(jìn)的定向儀器索佳GP3ST22陀螺全站儀，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）操作簡(jiǎn)便：自動(dòng)化程度高，測(cè)量過(guò)程無(wú)須任何手工記錄、計(jì)時(shí)或計(jì)算，所有工作只需要通過(guò)對(duì)鍵盤(pán)的簡(jiǎn)單操作即可輕松完成。它觀測(cè)簡(jiǎn)單方便、效率高，兼有全站儀和陀螺儀的全部功能；（2）快速高效：可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)或條件下快速測(cè)定出正北方向，無(wú)需考慮通視和氣象情況，無(wú)需提供已知點(diǎn)，在地下工程中更是其他儀器無(wú)法替代的理想選擇；（3）精確性與穩(wěn)定性：精度高，一次定向中誤差5"，儀器常數(shù)穩(wěn)定性高；采用磁懸浮支撐技術(shù)，大大提高了儀器的穩(wěn)定性和耐用性；采用CCD精確測(cè)量失準(zhǔn)角，減少人為誤差。

具體的作業(yè)過(guò)程如下：（1）在地面已知邊上測(cè)定儀器常數(shù)；（2）在井下定向邊上測(cè)定陀螺方位角；（3）儀器上井后重新測(cè)定羅盤(pán)方位角；（4）求算子午線收斂角；（5）求算井下定向邊的方位角。

2.3 激光指向儀的應(yīng)用

由于工期緊，傳統(tǒng)的標(biāo)定中腰線方法不能適應(yīng)快速的掘進(jìn)要求，故我們?cè)谥本€段采用了YBJ-800激光指向儀。該儀器具有體積小、重量輕、便于安裝使用、紅綠光隨意選擇、穿透力強(qiáng)、亮度高視場(chǎng)清晰等優(yōu)點(diǎn)。

指向儀的安置如圖2所示：（1）用經(jīng)緯儀在巷道中標(biāo)設(shè)一組中線點(diǎn)A、B、C，并在中線垂球線上標(biāo)出腰線位置。B、C兩點(diǎn)間距為30～50m；（2）在安置指向儀的中線點(diǎn)處的巷道頂板上按一定的尺寸固定四根錨桿，再將帶有長(zhǎng)孔的兩根角鋼安在錨桿上；（3）將儀器的懸掛裝置用螺栓與角鋼鏈接，根據(jù)儀器前后的中線A和B移動(dòng)儀器，使之處于中線的方向上，然后把螺栓固緊；（4）接通電源，激光束射出，利用水平調(diào)節(jié)按鈕使光斑中心照準(zhǔn)垂球線，使B、C兩點(diǎn)處激光束至腰線的垂距d相同為止。這時(shí)紅色激光束即是與腰線平行的一條巷道中線，然后鎖緊儀器，激光束指示巷道的掘進(jìn)方向。