巷道貫通測(cè)量方案設(shè)計(jì)及精度控制

邵冬冬

(晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048000)

0 引言

巷道貫通是指按照設(shè)計(jì)要求將2個(gè)或多個(gè)指定井巷通過(guò)井巷掘進(jìn)的方式相互聯(lián)通起來(lái)，稱之為貫通。巷道貫通質(zhì)量的好壞受巷道貫通測(cè)量參數(shù)的影響。測(cè)量參數(shù)的誤差大小，決定了巷道貫通質(zhì)量的達(dá)標(biāo)與否。而不論是井上測(cè)量還是井下測(cè)量，其測(cè)量參數(shù)的誤差都會(huì)受到嚴(yán)格的控制。保證和控制巷道貫通測(cè)量的精度事關(guān)礦井在日常作業(yè)中的安全及巷道貫通的順利實(shí)施。如果測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差，很可能影響巷道的貫通，給礦井造成巨大損失。所以在巷道測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量人員一定要高度謹(jǐn)慎，具備高度的責(zé)任心。

1 巷道貫通測(cè)量的意義

1.1 保證進(jìn)度及節(jié)約成本

巷道貫通測(cè)量參數(shù)的精度越高，越能加快巷道的掘進(jìn)進(jìn)度，使2個(gè)或多個(gè)需要貫通的巷道快速的貫通，縮短巷道的建設(shè)周期，保證工程進(jìn)度，節(jié)約企業(yè)成本。其實(shí)在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見(jiàn)到許多礦井因測(cè)量參數(shù)精度不足而造成返工，甚至報(bào)廢[1]。所以在巷道貫通測(cè)量精度上一定要高度重視。

1.2 保證施工安全

在礦井施工過(guò)程中，巷道的貫通測(cè)量直接影響著工程施工的順利實(shí)施和安全保障。巷道貫通測(cè)量精度的不準(zhǔn)確，造成巷道與巷道之間不能做到準(zhǔn)確連接，并且對(duì)貫通工作來(lái)說(shuō)在工程安全上也受到很大影響。所以，在整個(gè)巷道貫通測(cè)量工作中測(cè)量技術(shù)人員一定要保證測(cè)量參數(shù)的精確度，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定和設(shè)計(jì)方案的要求。

2 巷道貫通測(cè)量方案設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)量方案設(shè)計(jì)

在巷道貫通測(cè)量過(guò)程中，高水平的測(cè)量設(shè)計(jì)方案可以有效保證整個(gè)貫通工程的實(shí)施。

如圖1所示，該斷面為東六盤區(qū)6302工作面專用瓦斯抽放巷，巷道內(nèi)布置有一趟在用風(fēng)筒和一趟備用風(fēng)筒，同時(shí)在巷道東向西方向的右?guī)筒贾糜袃商送咚构苈?，在布置中線位置的正下方布置有一趟排矸皮帶，該工作面布置有4臺(tái)瓦斯抽放鉆機(jī)，分左右?guī)烷g隔布置，鉆機(jī)布置位置與中線延伸距離重合，鉆機(jī)鉆桿對(duì)測(cè)量視線造成遮擋。在6302工作面西側(cè)是東翼回風(fēng)一巷，2個(gè)巷道都未進(jìn)行掘進(jìn)貫通。

圖1 瓦斯抽放巷斷面示意圖

以東六盤區(qū)6301工作面和東翼回風(fēng)一巷為例，為了保證該巷道貫通工程的順利實(shí)施，可以采用先進(jìn)的GPS全球定位技術(shù)，從理論上來(lái)說(shuō)，該技術(shù)有著全天候、精度高、覆蓋面廣的特點(diǎn)。并且GPS技術(shù)在很多行業(yè)和地區(qū)都得到了廣泛應(yīng)用，在巷道貫通測(cè)量時(shí)可以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

根據(jù)東六盤區(qū)巷道貫通測(cè)量要求和工程需要，利用GPS全球定位技術(shù)在6301工作面和東翼回風(fēng)一巷工作面建立統(tǒng)一的控制網(wǎng)。并分別將2個(gè)工作面敷設(shè)聯(lián)測(cè)導(dǎo)線，用經(jīng)緯儀測(cè)角進(jìn)行拋面控制測(cè)量。針對(duì)6301工作面和東翼回風(fēng)一巷工作面2個(gè)巷道的不同深度進(jìn)行鋼絲投點(diǎn)和深井法施工，深井法施工不定向。采用長(zhǎng)鋼尺及光電測(cè)距法導(dǎo)入高程。獨(dú)立進(jìn)行2次測(cè)量，互差不大于巷道深度的1/8000?？偠灾鶕?jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)合適的巷道貫通測(cè)量方案，保證巷道貫通工程的順利施工。

2.2 測(cè)量誤差預(yù)計(jì)

在巷道貫通測(cè)量中，地面平面控制方面會(huì)引起測(cè)量誤差。由于GPS全球定位技術(shù)布置的控制網(wǎng)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不會(huì)太大，因此對(duì)巷道貫通不會(huì)產(chǎn)生太大影響[2]。

地面近井點(diǎn)鏈接導(dǎo)線測(cè)量誤差引起A點(diǎn)在X′方向上的誤差：

M2xβl=(mβ上/ρ)2×(∑副R2y′+∑風(fēng)R2y′)+∑副ml2cos2α′+∑風(fēng)ml2cos2α′=0.000 563 m

貫通點(diǎn)在高程上的誤差同樣可以預(yù)計(jì)，地面水準(zhǔn)測(cè)量誤差引起A在高程上的誤差為：

導(dǎo)入高程誤差引起A在高程上的誤差：

MH=±h副/22 000=±21.6 mm

MH=±h風(fēng)/22 000=±16.6 mm

井下水準(zhǔn)測(cè)量誤差引起A在高程上的誤差：

從誤差預(yù)計(jì)結(jié)果分析，A點(diǎn)在水平重要方向X′軸上的預(yù)計(jì)誤差小于規(guī)定的允許偏差0.5 m；A點(diǎn)在高程方向上的誤差小于規(guī)定的允許偏差0.3 m。因此可以看出，該貫通測(cè)量方案可以實(shí)施。

3 巷道貫通測(cè)量技術(shù)要求及精度控制

3.1 巷道貫通測(cè)量技術(shù)要求

在巷道測(cè)量過(guò)程中形成上下統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)以及將GPS坐標(biāo)系統(tǒng)傳入井下至關(guān)重要，需要副井上下進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量工作。依據(jù)副井的深度，可以采用鋼絲投點(diǎn)，定向儀器選用GAK-1型陀螺經(jīng)緯儀。副井采用長(zhǎng)鋼尺導(dǎo)入高程，并獨(dú)立進(jìn)行2次，互差應(yīng)小于井深的1/8000。在施工過(guò)程中應(yīng)減少井下導(dǎo)線測(cè)角誤差對(duì)貫通精度的影響，所以，在合理地點(diǎn)加上陀螺定向邊作為堅(jiān)固方位，并用經(jīng)緯儀按照逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行觀測(cè)。儀器常數(shù)的測(cè)定選擇在地面GPS近井點(diǎn)測(cè)量，外業(yè)觀測(cè)嚴(yán)格按《煤礦測(cè)量規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作。注意在操作過(guò)程中所觀測(cè)誤差都要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，不得超限。考慮到有些受風(fēng)流影響比較大，為提高定向精度，采取對(duì)向觀測(cè)；觀測(cè)過(guò)程中，對(duì)個(gè)別超限的測(cè)回及時(shí)進(jìn)行了重測(cè)。在該次陀螺定向測(cè)量中，第一次測(cè)量回陀螺方位角中誤差是±6.7″，在陀螺定向測(cè)量中井下定向邊測(cè)量誤差為±5.4″。

在井下導(dǎo)線觀測(cè)中，采用防爆觀測(cè)儀進(jìn)行觀測(cè)，為了降低誤差，讓不同的人員進(jìn)行獨(dú)立第二次觀測(cè)。2C值與測(cè)回間要控制在一定范圍內(nèi)，光電測(cè)距往返測(cè)量。觀測(cè)前溫度與氣壓要進(jìn)行測(cè)量并做記錄，并輸入DTM-352C防爆全站儀，所有導(dǎo)線都要進(jìn)行2次測(cè)量，保證每次測(cè)量的獨(dú)立性，將2次測(cè)量的平均值進(jìn)行平差作為最后的結(jié)果[3]。

6301工作面和東翼回風(fēng)一巷工作面的高程測(cè)量采用DS3水準(zhǔn)儀和3 m水準(zhǔn)尺按《規(guī)程》規(guī)定的要求進(jìn)行測(cè)量。按照“紅—黑—紅—黑”、“前—前—后—后”的順序進(jìn)行觀測(cè)，在測(cè)量過(guò)程中保證上、中、下3絲都能讀數(shù)[4]。利用東翼回風(fēng)一巷近井點(diǎn)高程作為起算數(shù)據(jù)，最終要符合6301水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求，見(jiàn)表1。

表1 水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求

從井底高程起算點(diǎn)開(kāi)始按照《規(guī)程》要求標(biāo)準(zhǔn)分2段進(jìn)行測(cè)量，使第一段與第二段在往返測(cè)量過(guò)程中形成閉合水準(zhǔn)路線，且都是進(jìn)行2次獨(dú)立觀測(cè)，最后結(jié)果取2次獨(dú)立觀測(cè)的平均值。其他地方采用三角高程測(cè)量，中絲法單項(xiàng)觀測(cè)，導(dǎo)線測(cè)量與三角高程測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。高程測(cè)量要獨(dú)立測(cè)量2次，最終結(jié)果取2次獨(dú)立測(cè)量的平均值作為最終結(jié)果[5]。

3.2 巷道貫通測(cè)量技術(shù)的精度控制

對(duì)于6301工作面和東翼回風(fēng)一巷工作面的貫通工程來(lái)說(shuō)，保證巷道貫通的精度，降低對(duì)該工程井壁的破壞程度，降低該巷道貫通工程刷幫挑頂?shù)墓こ塘?，是?shí)施該項(xiàng)目的前提，根據(jù)《煤礦測(cè)量工程》規(guī)定，結(jié)合6301工作面和東翼回風(fēng)一巷工作面巷道貫通工程的實(shí)際情況，各種誤差參數(shù)的數(shù)值主要依據(jù)《規(guī)定》要求控制在一定范圍內(nèi)，并最后確定。貫通前A點(diǎn)在水平重要方向預(yù)計(jì)誤差為±0.275 m，在高程方向上的預(yù)計(jì)誤差為±0.156 m，經(jīng)過(guò)測(cè)驗(yàn)巷道貫通后坐標(biāo)閉合差fx=-0.105 m，fy=0.135 m，f=0.176 m，即貫通點(diǎn)A在水平方向上的實(shí)際偏差為0.175 m，高程方向?qū)嶋H偏差為0.124 m。相對(duì)來(lái)說(shuō)都小于預(yù)計(jì)誤差與規(guī)定范圍偏差，因此在巷道貫通測(cè)量的精度上得到了有效控制[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

在整個(gè)巷道貫通測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量技術(shù)人員應(yīng)該秉承著嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實(shí)事求是的工作態(tài)度，利用精密的現(xiàn)代高科技儀器，并針對(duì)整個(gè)工程的實(shí)際情況制定切實(shí)有效的測(cè)量方案，對(duì)巷道貫通工程進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的論證測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中采用先進(jìn)的GPS全球定位技術(shù)、高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)、全站儀光電測(cè)距法等技術(shù)保證坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一。并在測(cè)量過(guò)程中還可以采用其他專業(yè)的儀器設(shè)備和科學(xué)測(cè)量方法，比如陀螺全站儀、光學(xué)對(duì)點(diǎn)器、四架法等。通過(guò)這次巷道貫通測(cè)量工程的順利實(shí)施，可以為以后的工程施工積累豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。