井下多頭掘進及箕斗井貫通測量誤差控制

吳富奇 吳越

摘要：為了提高箕斗井施工速度確保施工質量和施工安全，采用不同（高度）中段同時施工一條井，在太白金礦取得了理想的效果。本文通過箕斗井施工管理和多年來貫通測量經驗，闡述箕斗井貫通測量技術措施和誤差控制方法，以及在施工管理中應注意事項。

關鍵詞：施工質量；誤差控制；組織管理

一、 箕斗井施工的目的與意義

主豎井建成后，采礦工程下移，1200中段開始供礦。主豎井承擔人員及材料輸送和廢石與礦石的提升，隨著地表以上平硐礦石生產能力不足，逐漸加大了豎井提升負擔。為了解決日益嚴重的供礦矛盾，太白金礦與蘭州有色冶金設計院研究決定，提前施工箕斗井，要求盡最大能力在較短時間內完成該工程，確保礦山生產持續、穩定，和經營目標的實現。

1.1 現有工程及開拓情況

豎井工程從地表1306m掘至1130m，分別建有1290、1250、1200、1150等4個中段，中段高度50m，并于2000年完成所有開拓工程。1150中段與1200中段建有廢石井和溜礦井，裝礦平臺位于1150中段。豎井內所有礦石和廢石從1150中段提升至1290中段，經1290中段平硐運至地表。

1.2 箕斗井工程設計

箕斗井工程由蘭州有色設計研究院設計，經我礦與設計單位研究后作了局部調整。箕斗井與豎井直線距離25m，箕斗井斷面設計半徑1m，井中心標定誤差20mm，從地表1312m掘至1150中段，與1150中段開拓工程相通，井深162m。在1200中段建一些溜礦井與箕斗井裝礦巷道于1185m相通，礦石在1185m裝礦，提升至1305m，經自卸裝置倒入礦倉，由1290中段運出。在1150建礦石回收倉，將回收礦石由豎井提升。箕斗井穿過巖層的巖石硬度系數f=7.6，較穩固，除局部用混凝土支護外其余井筒不用任何支護。利用現有工程采用多頭掘進施工井筒是最合理、最有效、最安全的方法，由作者提出方案經設計部門和本單位批準，同意從1150、1200、1250、1290等4個中段同時反掘，地表1312m采用正掘施工。（見示意圖1）

1.3箕斗井工程施工組織

2001年6月成立箕斗井工程指揮部。為了確保施工質量和施工進度，制定了嚴密的施工計劃，認真做好了貫通前的預計工作并優選了貫通測量施策方案，從我礦調配了優秀的施工隊伍，由測量人員具體管理、監督施工質量和施工進度。

二、 井下掘進箕斗井貫通測量誤差控制

2.1箕斗井貫通測量技術保證

在礦山測量中經常遇到平巷、斜巷貫通測量，貫通面只是一個。且縱向誤差對其沒有任何影響，而在箕斗井貫通中是多個工作面的整體貫通，每一個工作面的點位誤差都將影響箕斗井貫通精度。而工作面中心的點位誤差又由導線的縱、橫誤差引起，況且標定井筒中心難度大。因此，目前礦山還沒有采用此方法掘進豎井。通過仔細分析，發現影響箕斗井貫通測量誤差來源主要是單井定向所帶來起始方位角誤差、復測支導線測角和測邊引起的放樣控制點誤差、放樣井筒中心時的標定誤差等。而在這5個工作面中，由于各中段支導線長度以及測站數相近，可以認為支導線引起的誤差相等，標定點的采用方法和使用儀器相同，所以標定精度也相同。而在1150中段采用幾何定向，鋼絲最長，鋼絲受井下側壓風和水珠的擊打最大，容易產生晃動，觀測條件最差，那么它的定向精度最低。因此，貫通點誤差來源較大的是1150中段中心點位誤差，地表1312m最小。取最大（1150中段）為例加以分析和研究，依據國家計委、經委頒發的《礦山生產地質和測量工作暫行規定》和《煤礦測量規程》對于10〃導線等級，復測支導線測角與測邊引起的點位誤差分別為：

圖1太白金礦箕斗井設計施工示意圖

（1） （2）

（1）式中M—導線測角中誤差引起的點位差，mm；mα—測角中誤差，這里取值10〃；ρ—一弧度對應的秒206265；L —觀測邊長度，mm。

（2）式中Mi—井下導線測邊中誤差引起的點位差，mm；

α平—邊偶然誤差系數，這里取值為0.0005；α斜—量斜邊偶然誤差系數，這里取值為0.001；p—井下量邊系統誤差系數0.00005；L直—兩井之間直線距離，25m。一井定向所產生的起始方位角，這里取值2′，引起的導線點位誤差應為：

=±14.5（mm）。

貫通面預計點位誤差為：

=316.4；

±17.79mm。

預計誤差小于設計誤差20mm ，況且在正常情況下，一般預計誤差均偏大于實際誤差，說明測量貫通方案可行。在技術上給予了保證。

2.2 在實施過程中誤差控制方法

從誤差預計中發現，誤差主要來源于定向和測角，因此，在定向觀測中盡量取較有利的圖形條件，將連接點適當靠近垂線，但不能小于望遠鏡的明視距離2m。觀測工作應井上、井下同時進行。在復測導線中應盡量減少短邊，否則應增加觀測測回，采用兩次獨立對中觀測等方法提高該站的觀測精度。

在標定井中心點時，不要在地板做點。因爆破后產生的廢石將會埋住中心點，出渣時將會毀掉該測點，應用間接方法將點固定在井壁上，呈米字形，其交叉點為井筒中心點，既方便定位和檢查，又不容易損壞，在竣工后利于評定（見圖2所示）。

貫通后應進行閉（附）合聯測、評定，為今后其它貫通工程成果使用提供可靠的依據。由于在箕斗井貫通測量過程中，我們將重點放在點的水平精度控制上，因而在高程上的精度就不一定能達到相同的等級，同樣在隧道貫通中縱向誤差就很難確保，因此，該成果沒有評定之前還不能作為下一個工程的控制點。

2.3 注意事項

認真審核圖紙資料，把好圖紙質量審核關是確保貫通工程順利竣工的前提，也是測量人員在實施貫通測量工程中首先應抓好的大事。一張井巷設計圖紙，雖然由設計部門各級人員層層校核簽字，但最后難免在圖紙上存在著或多或少的錯誤，如果按這些錯誤數據計算標定要素與放樣要素，再以這些要素去定位工程位置及方向，必定會造成工程報廢，甚至由此引發安全事故。

認真做好儀器檢核工作避免因儀器誤差超限而降低貫通精度，做好臺帳和原始資料的管理，是貫通測量不可忽視的基礎工作。保管好測量成果，并按導線等級編號存檔。嚴格執行內外業獨立計算制度，所有測量的內外業成果均須由兩人以上獨立計算后進行校對，發現不符應查找原因，以糾正在計算或者抄錄外業資料中的錯誤。要克服麻疲思想和僥幸心理。

三、施工組織和管理

在箕斗井工程指揮部統一領導下，下設混凝土支護施工組、鑿巖爆破組、材料設備組。測量人員負責組織、安排，并協調混凝土支護組和鑿巖爆破組，材料設備組負責材料的供應和設備采購，以及設備驗收等工作。在我礦箕斗井施工過程中，所有鑿巖爆破工作依據施工指令進行，在井掘進到離貫通面20m時，必須交叉作業，由指揮部統一協調組織。每一中段作業面距貫通面最后2m時采用從上向下鑿巖，也就是正掘，但不裝藥。比如：1200中段向上掘進，在距1250中段貫通面2m時從1250中段向下鑿巖，炮孔完成后用鋼板蓋好，以保護炮孔完整。等到全部完成后，4個貫通面從下向上逐次裝藥爆破。測量在施工管理中的領導作用不可忽視，是保證箕斗井貫通的必要條件，即使井中心控制點精度符合要求，但在施工爆破人員技術水平不高或者責任心不到位，也難以保證貫通精度。因此測量人員在施工管理中應具有一定的管理權，作者就在工程指揮部擔任副總指揮，這也為順利貫通提供了前提基礎。

四、箕斗井貫通后設備安裝調試

在箕斗井全線貫通后，依據井口中心點檢測各貫通面中心偏差，最大偏差為14mm，小于預計誤差17.79mm，做出貫通點平面圖，改正中心點坐標。依據改正后的坐標重新標定井筒中心，安裝設備就依新標定的井筒中心為依據。箕斗井設備有：卷揚機、天輪、側卸式箕斗、管道、管道梁、S型滑槽等。振動放礦機在安裝過程中由測量人員在井口懸掛4個定滑輪，放下細鋼絲，4條細鋼絲連線的交點為井中心點，相鄰連線為管道梁的方向和出礦方向。因此，標定方向和中心也是箕斗井能否投入順利使用的關鍵，同時設備安裝是否準確也需要把好最后一關。依設計制定的設備計劃，設備將按順序陸續到位，根據到位的情況及時調整好安裝計劃，將計劃做到以小時為單位。建立一套設備到位和即將到位的臺帳，并安排好時間表，這點也很重要。

五、結束語

作者在此工程施工測量中最大的收獲：一是多頭反掘施工，在給定井筒中心時采取特殊方法；二是要預先搞好點位誤差預計，且一般實際誤差小于預計誤差；三是井筒整體貫通后實測中心點最大偏差為14mm，小于預計誤差17.79mm，并對中心點坐標進行改正，再安裝井筒設備以保證該箕斗井正常作業。工作應認真、細致，并提倡精益求精才能達到更高的技術要求。

箕斗井貫通工程在建井中有很大的使用潛力，首先大大節約了成本，一改過去經常正掘的施工方法，變成反掘。其次不必要在掘進當中還使用提升設備，影響施工進度。還有掘進效率高，可以同時作業，掘進高度大大降低，增大了安全系數，降低了勞動強度，在每一中段做好漏斗，無需人工出渣。隨著測繪科學技術的進步豎井貫通的精度會越來越高，應用會更加廣泛。例如：采用陀螺儀定向，那么相距有較大距離兩條井也可以取得理想的效果。

（作者單位：陜西太白黃金礦業責任有限公司）