復(fù)雜條件下兩井貫通測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用

趙學(xué)軍

摘要：為保證兩井之間巷道的正確貫通，兩井的測(cè)量數(shù)據(jù)必須統(tǒng)一，即采用同一坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，為此，需在井上進(jìn)行地面控制測(cè)量，使兩個(gè)井筒置于同一控制網(wǎng)中；為了使井上、下使用同一坐標(biāo)系統(tǒng)，需要進(jìn)行礦井聯(lián)系測(cè)量把地面的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下；然后利用井下導(dǎo)線測(cè)量把井下起始方位和坐標(biāo)延伸到相向掘進(jìn)的兩個(gè)頭面。

Absrtact： In order to ensure the correct passage between the two wells， the measuring data of the two wells must be unified， that is， the same coordinate system and elevation system should be adopted. For this reason， the ground control survey should be carried out on the well， so that the two boreholes can be placed in the same control network. In order to use the same coordinate system under the well， it is necessary to carry out the mine contact survey to transfer the coordinate system and the elevation system of the ground to the underground. Then the starting direction and coordinate are extended to the two heads of the heading by underground traverse survey.

關(guān)鍵詞：復(fù)雜條件；兩井貫通；測(cè)量技術(shù)

Key words： complex condition；two-well-through；measuring technology

中圖分類號(hào)：TD175 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）10-0106-02

0 引言

陶二礦-711北大巷是為了解決陶二煤礦深部煤層的開采而在東副井開掘的一條主要運(yùn)輸大巷，該巷道施工線路長(zhǎng)，通風(fēng)困難，為改善其通風(fēng)條件，決定在其中部開掘12430泄水巷與陶二礦四下采區(qū)12430下聯(lián)巷貫通，12430泄水巷下頭開口于-711北大巷，上頭開口于12430下巷，巷道全長(zhǎng)約650m左右，由于2214工作面的回采，2214下巷遭到破壞，使得由12430下聯(lián)巷通過2214下巷-首采皮帶下山-711北大巷-12430泄水巷這一貫通測(cè)量路線不再可能實(shí)施。這樣就不能在巷道貫通前由一條起算邊向貫通巷道的兩端敷設(shè)井下導(dǎo)線，而只能由東副井和陶二新副井兩個(gè)井口，通過地面聯(lián)測(cè)、聯(lián)系測(cè)量，再布設(shè)井下導(dǎo)線到待貫通巷道兩端，進(jìn)行貫通測(cè)量，也就是兩井貫通測(cè)量。

地面兩井口直線距離2100m，新副井井深450m，東副井井深860m，井下7″導(dǎo)線全長(zhǎng)5450m左右。

根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》第77條、78條規(guī)定，在布設(shè)井下基本控制導(dǎo)線時(shí)，一般每隔1.5～2.0km應(yīng)加測(cè)陀螺定向邊，而陶二礦進(jìn)行此項(xiàng)工作需請(qǐng)外單位有資質(zhì)、有儀器的單位進(jìn)行。由于當(dāng)前效益不好，資金緊張，陶二礦決定不再進(jìn)行此項(xiàng)工作，由此，此項(xiàng)貫通工程上升為復(fù)雜條件下的兩井貫通測(cè)量工程。

1 科學(xué)原理

為保證兩井之間巷道的正確貫通，兩井的測(cè)量數(shù)據(jù)必須統(tǒng)一，即采用同一坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，為此，需在井上進(jìn)行地面控制測(cè)量，使兩個(gè)井筒置于同一控制網(wǎng)中；為了使井上、下使用同一坐標(biāo)系統(tǒng)，需要進(jìn)行礦井聯(lián)系測(cè)量把地面的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下；然后利用井下導(dǎo)線測(cè)量把井下起始方位和坐標(biāo)延伸到相向掘進(jìn)的兩個(gè)頭面。

2 新成果的創(chuàng)新點(diǎn)及解決的方法（具體的方法措施）

2.1 技術(shù)路線與技術(shù)關(guān)鍵

①各種誤差參數(shù)的選擇。

2.2 地面控制測(cè)量

陶二礦地面控制點(diǎn)有三個(gè)，服務(wù)樓，小學(xué)和近1（已知高程點(diǎn)），陶二礦新副井和東副井的近井點(diǎn)都是基于此三點(diǎn)建立起來的。東副井近井點(diǎn)是于2005年3月由邯鄲市卓寶測(cè)繪有限公司建立的，點(diǎn)名K1。陶二新副井近井點(diǎn)服務(wù)樓點(diǎn)于2006年3月由邯鄲市計(jì)量檢測(cè)中心第九站重新測(cè)量。

近井點(diǎn)的建立測(cè)量使用儀器為美國(guó)產(chǎn)阿什泰克ProMark2超級(jí)馬克2 GPS測(cè)量系統(tǒng)，該儀器精度指標(biāo)：水平5mm+1ppm；垂直10mm+2ppm。

觀測(cè)作業(yè)的主要任務(wù)，是捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)對(duì)其進(jìn)行跟蹤、接受和處理，以獲取所需的定向和觀測(cè)數(shù)據(jù)。外業(yè)觀測(cè)工作包括天線安置、觀測(cè)作業(yè)、外業(yè)成果記錄和野外數(shù)據(jù)的檢查。

兩個(gè)近井點(diǎn)雖然不是一起建立的，但是在重新測(cè)量陶二新副井近井點(diǎn)時(shí)也把東副井近井點(diǎn)聯(lián)測(cè)在內(nèi)，使它們處在同一E級(jí)GPS網(wǎng)內(nèi)，兩井使用了統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)。

2.3 礦井聯(lián)系測(cè)量

兩井的聯(lián)系測(cè)量由邯鄲市計(jì)量檢測(cè)中心第九站于2006年3月進(jìn)行施測(cè)的。用懸掛鋼絲的方法向井下傳遞平面坐標(biāo)和高程。

地面連接導(dǎo)線用日本產(chǎn)拓普康TOPCON602系列全站儀。按5″導(dǎo)線的要求進(jìn)行施測(cè)。每站四個(gè)測(cè)回，邊長(zhǎng)每條邊測(cè)兩個(gè)測(cè)回，每個(gè)測(cè)回讀數(shù)4次，并進(jìn)行往返邊長(zhǎng)測(cè)量，溫度和氣壓輸入儀器內(nèi)部進(jìn)行自動(dòng)改正。

鋼絲投點(diǎn)使用的是1.6mm直徑的碳素鋼絲、配合測(cè)量小絞車進(jìn)行投點(diǎn)，測(cè)量時(shí)井下掛50kg重砣。

高程傳遞時(shí)掛15kg重砣，并記錄井上、下溫度。高程傳遞井上用瑞士威爾特T2經(jīng)緯儀測(cè)定鋼絲上的標(biāo)記a，井下使用瑞士陀螺經(jīng)緯儀直接測(cè)定井下標(biāo)記b。

井下連接測(cè)量使用拓普康TOPKON602系列全站儀按7″要求進(jìn)行，每站兩個(gè)測(cè)回。并按要求測(cè)得所需距離。陶二新副井井底三個(gè)點(diǎn)分別是A、B、C。東副井井底三個(gè)點(diǎn)分別是F1、F2、F3。

定向使用瑞士WILD廠生產(chǎn)的GAK-1型陀螺經(jīng)緯儀在陶二新副井和東副井分別進(jìn)行陀螺定向測(cè)量，定向時(shí)采用跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法，采用2-2-2的方法進(jìn)行，陀螺北的觀測(cè)每測(cè)回連續(xù)觀測(cè)5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)，計(jì)算3個(gè)陀螺擺動(dòng)中值。各項(xiàng)限差符合《煤礦測(cè)量規(guī)程》要求，經(jīng)計(jì)算，陀螺方位角一測(cè)回測(cè)定中誤差為±4.1″，滿足儀器精度±15″的要求。

2.4 井下導(dǎo)線測(cè)量

由于2010年井底裝修，原有的定向點(diǎn)遭到破壞，陶二新副井底剩下B點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)，在四采石門還有一點(diǎn)D8。曾經(jīng)利用無定向?qū)Ь€把B點(diǎn)到D8點(diǎn)之間的7″導(dǎo)線恢復(fù)。而東副井一個(gè)點(diǎn)也沒有了。只有從原定向點(diǎn)向外引的7″導(dǎo)線點(diǎn)D′點(diǎn)和D10′點(diǎn)。因此，井下導(dǎo)線分別從這幾個(gè)點(diǎn)開始，按《煤礦測(cè)量規(guī)程》中7″導(dǎo)線的規(guī)定施測(cè)，導(dǎo)線獨(dú)立施測(cè)兩次，用DTM-352C型全站儀測(cè)量邊角，測(cè)角精度為±2″，測(cè)距精度為±（2ppm*D）。當(dāng)邊長(zhǎng)大于30m時(shí)，一次對(duì)中兩個(gè)測(cè)回，測(cè)回間互差不超±12″；邊長(zhǎng)在15m～30m時(shí)，兩次對(duì)中，每次對(duì)中測(cè)一個(gè)測(cè)回，測(cè)回間互差不超過±30″；當(dāng)邊長(zhǎng)小于15m時(shí)，三次對(duì)中，每次對(duì)中測(cè)一個(gè)測(cè)回，測(cè)回間互差不大于±30″，每測(cè)回的“2C”互差不大于±15″，同一測(cè)回中半測(cè)回互差不大于±20″，要求測(cè)角中誤差不大于±7″。

測(cè)角時(shí)采用0.5kg的錘球和擋風(fēng)布進(jìn)行儀器對(duì)中，前后是視采用棱鏡，亦采用0.5kg的錘球和擋風(fēng)布進(jìn)行棱鏡對(duì)中。風(fēng)流過大時(shí)加大錘球重量并用套管擋風(fēng)（套管使用打印圖紙用的卷筒紙的卷筒，屬于廢物利用）。導(dǎo)線點(diǎn)全部設(shè)在頂板上，選點(diǎn)時(shí)根據(jù)巷道具體情況盡量加大邊長(zhǎng)，每隔一定距離設(shè)立一組永久導(dǎo)線點(diǎn)，邊長(zhǎng)采用前后視往返測(cè)量，每次測(cè)量均讀數(shù)三次，互差不大于±2mm，往返互差不大于邊長(zhǎng)的1/6000。

為了加強(qiáng)井下導(dǎo)線的方向控制，減少長(zhǎng)距離貫通導(dǎo)線測(cè)角誤差的累積影響，以確保貫通精度，應(yīng)在必要的地方加測(cè)一到二條陀螺定向邊，但是由于當(dāng)前煤礦效益不好，資金緊張，因此不再加測(cè)陀螺邊，由此本次貫通工程升級(jí)為復(fù)雜條件下的兩井大型貫通工程。

2.5 井下高程測(cè)量

井下高程測(cè)量分別從B點(diǎn)和D′點(diǎn)開始，按《規(guī)程》關(guān)于井下水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)要求，采用S1級(jí)水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)塔尺進(jìn)行。當(dāng)巷道傾角大于8°時(shí)采用三角高程測(cè)量進(jìn)行。

2.6 創(chuàng)新點(diǎn)

①地面控制測(cè)量采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)測(cè)定控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。②礦井聯(lián)系測(cè)量用陀螺經(jīng)緯儀定向。③在井下采用“三架法”“全站儀、水準(zhǔn)儀聯(lián)測(cè)”等多種技術(shù)手段提高測(cè)量精度。④為了解決井下沒有加測(cè)陀螺定向邊而使得導(dǎo)線精度降低的問題，采用加大工作量的方法，每條導(dǎo)線獨(dú)立測(cè)量3遍，盡量使得測(cè)量數(shù)據(jù)平均值接近它的最合適值。

3 成果投入使用的時(shí)間和地點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)效果，成果使用的適應(yīng)性和可靠性

2014年5月份，12430泄水巷準(zhǔn)確貫通，實(shí)測(cè)結(jié)果如下：

而根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，結(jié)合工程需要，規(guī)定貫通相遇點(diǎn)在水平重要方向上的允許偏差不得超過±0.5m，在高程方向上的允許偏差不得超過±0.2m。

實(shí)測(cè)結(jié)果均小于規(guī)程和技術(shù)要求，表明該成果是適用和可靠的。

4 主要效益

本次貫通測(cè)量工作產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是無法用具體數(shù)字來計(jì)算的，如果硬性的非要用數(shù)字來說明，也就是井下沒有請(qǐng)有資質(zhì)的單位加測(cè)陀螺定向邊，節(jié)省資金24000元；再就是假如巷道不貫通或貫通偏差較大，就會(huì)出現(xiàn)廢巷，每米巷道成本按10000元算，則節(jié)省的資金也是相當(dāng)可觀的。其社會(huì)效益就更明顯了，首先，巷道的高精度貫通，為本礦在采掘銜接上提供了有力的保障并奠定了牢固的基礎(chǔ)；其次，測(cè)量人員的認(rèn)真負(fù)責(zé)及先進(jìn)儀器的使用，不僅保證了貫通精度，而且提高了測(cè)量速度，減少了測(cè)量工作占用巷道對(duì)生產(chǎn)的影響，間接加快了生產(chǎn)速度，博得了一致好評(píng)。

5 結(jié)論

井巷貫通測(cè)量工作，必須有精度完全滿足要求的首級(jí)測(cè)量控制網(wǎng)。貫通測(cè)量工作絕對(duì)不能馬虎，不允許有半點(diǎn)差錯(cuò)，要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家頒發(fā)的規(guī)范中各種精度限差要求。在邊角測(cè)量時(shí)最好采用往返獨(dú)立觀測(cè)方法。因?yàn)閷?dǎo)線是支導(dǎo)線形式，沒用更多的檢核項(xiàng)目。因此角度觀測(cè)往返各測(cè)2測(cè)回，增加一個(gè)圓周角的檢核條件。

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