淺析礦山測量在井下巷道質量控制中的應用

（山東黃金歸來莊礦業有限公司，山東 臨沂 273300）

井下巷道的主要任務是保證在礦山施工過程中的各個連接點之間相互貫通[1]，為接下來的礦山掘進工作奠定基礎，所以井下礦道的質量高低直接影響礦山掘進工作的效率，基于此，必須將井下巷道施工的測量誤差降到可接受范圍之內，以保證井下巷道的質量。目前，國內外常用的控制井下巷道質量的方法還比較傳統，因為其操作簡單，對機械設備要求不高而被大多數企業所用，但是科學家們也正在研究更加高效的方法來提高井下巷道的質量，鑒于礦山測量[2]與井下巷道之間的緊密聯系，提出基于礦山測量的井下巷道質量控制方法，礦山測量法在井下巷道質量控制中的應用就是，測前準備、預估、制定完整方案，最終根據現場施工調整，完成控制，該方法使用的儀器要求更加精密，過程更加嚴謹，所以能夠有效提高井下巷道的質量。

1 基于礦山測量的井下巷道質量控制方法設計

基于礦山測量的井下巷道質量控制流程要求十分嚴格，所以最重要的前提條件是，需要參與測量的人員本身具備專業性較高的知識儲備和技術，以確保測量過程中的所有數據的準確度。基于礦山測量，對于井下巷道質量的控制，首先是在準備測量前必須要進行充分的準備工作，第一，利用全球定位導航系統[3]確定經緯儀的所有導線點，并且找到巷道的中心線；第二，制定合理的方案，明確井下巷道的所有開切點；第三，精準測量，了解井下巷道每一段巷道的長度。把握好所有步驟的精確度，才能把最終的質量誤差控制在最小范圍內。

1.1 測量井下巷道主要的幾何要素

要進行對井下巷道質量的控制，首先得到使用礦山測量方法所需要的幾何要素的值，該幾何要素主要有井下巷道的高度、中心線和井下巷道每一個測量段的傾斜角度，如圖1所示。

圖1 井下巷道模型

得到上述主要的幾何要素之后可以采用幾何分析法，并基于反坐標運算法進行解析。井下巷道幾何要素測量完成之后，為了提升井下巷道的施工效率，需要根據巷道施工的進度、每一段井下巷道施工所需時間和每一段井下巷道之間的距離，來確定相對工作面的作業點。在實際的井下巷道施工過程中，必須要結合實際情況，并且參考上述已經計算完成的井下巷道的中心線指向角、巷道坡度和巷道傾斜角度，對井下巷道的中線和腰線進行標記，并且還要結合下場井下巷道的施工情況隨時調整中線和腰線，可以做適當的延長處理，從而方便在施工過程進行對井下巷道質量的控制。

1.2 測量數據誤差分析

井下巷道施工的質量誤差主要有三個方面，第一，在地面上進行各類數據測量的時候，由于地面不平等因素，會出現與事先計算數據不一致的現象，從而出現誤差；第二，井下測量人員利用導線進行測量時，沒能掌握好導線的長度導致導線不夠筆直，從而出現測量誤差；第三，在使用豎井投點法[4]進行定向測量時，由于投點沒有選擇準確而產生誤差。所以，在實際施工過程中，必須針對上述三種測量數據誤差進行有效的分析，誤差分析中要求所得到的井下巷道施工預估誤差與真正施工設計要求的可接受誤差之間進行比較，若井下巷道預估誤差比設計要求的可接受誤差小，則說明當前制定的施工方案是可行的，可以有效控制井下巷道質量，但是若井下巷道預估誤差比設計要求的可接受誤差大，如表1所示。

表1 井下巷道施工預估誤差與設計要求誤差數據表

從表1可以看出預估誤差無論是水平還是豎直的誤差都比設計要求的誤差大很多，水平誤差甚至高出一倍，所以就需要進行重復多次測量，如果每次結果依然是相同的，則表明必須改善當前的施工方案直到再次測量得到的誤差在可接受范圍之內。最終根據調整之后的設計確定井下巷道施工方案，并根據實際情況及時調整，以此更高效地控制井下巷道的質量。

1.3 實現井下巷道質量控制

完成上述計算幾何要素、和測量數據的誤差分析、確定井下巷道施工方案這些準備工作之后，進行實際的井下巷道施工工作。首先基于礦山測量方法進行測量，嚴格把控測量精度，針對之前井下巷道預估誤差最大的地方加大投入，使用先進的施工儀器，確保井下巷道質量。隨著井下巷道施工不斷深入，地面穩定性會越來越差，所以為了保證井下巷道的質量，在地面建立一個控制網[5]，在進行礦山測量法過程中，利用專業的礦山挖掘儀器構建精密的井下導線，并且布置好三角網[6]，對地面進行進一步加固，以保證井下巷道質量不受影響。

2 實驗研究

為了證明本文提出的基于礦山測量的井下巷道質量控制方法的有效性，設計對比仿真實驗進行驗證。在實驗過程中，將井下巷道作為實驗對象，將本文提出的基于礦山測量的井下巷道質量控制方法作為實驗組，將傳統方法作為對照組，使用兩種方法分別對井下巷道進行質量控制。

2.1 實驗準備

為了保證實驗過程的公平可靠性，實驗前保證兩種方法進行作業時的其他外部因素是一致的，并且保證除了特定要求的礦山測量專用儀器外，其他儀器的參數是一致的。

2.2 實驗結果分析

在實驗過程中，本文采用第三方軟件進行對實驗的分析和數據處理，通過比較兩種方法得到的井下巷道的使用效率來驗證井下巷道質量的高低，為了確保實驗數據更加可靠，分別進行70次測量，實驗得到結果數據如圖2所示。

圖2 兩種方法的井下巷道使用效率對比圖

根據圖1可以看出，70組實驗中，本文方法實驗組的井下巷道的使用效率平均在70%～100%之間，并且每組數據波動平穩，并無大范圍的上下起伏，說明誤差較小，并且運行穩定；而傳統方法對照組的井下巷道使用效率在20%～60%之間，兩者相差至少30%，并且對照組的數據波動明顯，說明傳統方法誤差較大，并且不夠穩定。以上結果表明本文提出的基于礦山測量的井下巷道質量控制方法能夠保證作業過程穩定，從而有效控制井下巷道質量。

3 結語

本文研究了礦山測量在井下巷道質量控制中的應用，對該方法進行了有效的方法設計，使之完成對井下巷道的質量控制，并且設計了對比仿真實驗，對該方法和傳統方法進行了比較，結果證明了基于礦山測量的井下巷道質量控制方法更加穩定，并且對井下巷道的質量控制更加高效，本次研究提高了井下巷道質量，進而增加了井下巷道的使用效率，在一定程度上，能夠幫助企業更加充分地利用資源，減緩資源消耗的速度。