王莊煤業(yè)3506工作面長(zhǎng)距離貫通測(cè)量方案優(yōu)化

孫逸華

(晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 王莊煤業(yè)，山西 長(zhǎng)治 047100)

巷道貫通測(cè)量是礦井生產(chǎn)過程中最為常見的技術(shù)工作，測(cè)量方案、測(cè)量參數(shù)的正確性直接影響貫通質(zhì)量的好壞，測(cè)量誤差太大會(huì)導(dǎo)致巷道貫通失敗，給礦井生產(chǎn)造成巨大損失，影響到礦井的正常生產(chǎn)接續(xù)工作[1-3]。因此在巷道貫通測(cè)量過程中，要進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，控制測(cè)量誤差，保證巷道貫通質(zhì)量。

1 工程概況

王莊煤業(yè)位于山西長(zhǎng)治市，主要開采3號(hào)煤層， 3506工作面位于3號(hào)煤層35采區(qū)南部，布置在斷層F1、F2之間的地塹中，受兩斷層限制，設(shè)計(jì)為刀把型，切眼1設(shè)計(jì)寬度75.5 m，切眼2設(shè)計(jì)寬度117.69 m，切眼3設(shè)計(jì)寬度100 m，有效回采長(zhǎng)度1 947.2 m，可采儲(chǔ)量136.2萬t。3506運(yùn)輸巷道北邊為F2斷層，煤柱30 m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2 959 m。目前3506回風(fēng)巷道2段經(jīng)掘176 m，3506運(yùn)輸巷道2段已掘進(jìn)完成，3506運(yùn)輸巷道3段已掘進(jìn)516 m，根據(jù)采掘計(jì)劃安排，該貫通屬于一井內(nèi)相向貫通，預(yù)計(jì)貫通點(diǎn)位于3506回風(fēng)巷道3段2 164 m處。巷道掘進(jìn)示意圖如圖1所示。

該工作面地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層穩(wěn)定，兩巷道均沿著3號(hào)煤層頂?shù)装寰蜻M(jìn)，一次成巷，因此本次貫通是沿煤層頂?shù)装遑炌ǎ恍枰紤]巷道貫通在高程方向上的誤差問題，需重點(diǎn)考慮巷道貫通點(diǎn)在水平重要方向上的誤差。

2 貫通測(cè)量方案與方法

2.1 測(cè)量方案選擇

測(cè)量起始數(shù)據(jù)采用35采區(qū)7″級(jí)基本控制導(dǎo)線，兩巷道均以同一起始點(diǎn)永L3、同一起始方位a永L3-永L2開始，本次貫通測(cè)量導(dǎo)線全長(zhǎng)5 350 m，屬于一井內(nèi)大型貫通，為保證巷道貫通精度，本次貫通測(cè)量方案分兩步進(jìn)行設(shè)計(jì)：

第一步：從起算數(shù)據(jù)分別向兩巷道布設(shè)7″級(jí)支導(dǎo)線，至3506回風(fēng)巷道2段與3506工作面聯(lián)絡(luò)巷貫通后，與3506運(yùn)輸巷道2段導(dǎo)線先形成一個(gè)小閉合導(dǎo)線①，閉合導(dǎo)線①全長(zhǎng)1 320 m，7″級(jí)導(dǎo)線完全能滿足貫通要求，故無需對(duì)①進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)，導(dǎo)線閉合后進(jìn)行聯(lián)測(cè)并簡(jiǎn)易平差。

第二步：利用閉合導(dǎo)線①平差后的導(dǎo)線成果，以同一起始點(diǎn)陸12、同一起始方位α陸12-巖12分別向兩巷道繼續(xù)布設(shè)7″級(jí)支導(dǎo)線至貫通相遇點(diǎn)K，并進(jìn)行兩次獨(dú)立測(cè)量，取其平均值作為最終結(jié)果參與計(jì)算，貫通后形成閉合導(dǎo)線②，閉合導(dǎo)線②全長(zhǎng)4 228 m，因此本設(shè)計(jì)只需對(duì)閉合導(dǎo)線②進(jìn)行誤差預(yù)計(jì)即可。

圖1 巷道掘進(jìn)示意

2.2 測(cè)量方法選擇

本次測(cè)量采用賓得R-422防爆全站儀施測(cè)，儀器測(cè)角精度為2″、測(cè)距精度為2+2×10-6×D，棱鏡為與全站儀相匹配的單棱鏡，棱鏡常數(shù)-30 mm。根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》要求，選擇水平角觀測(cè)采用7″級(jí)導(dǎo)線要求，具體作業(yè)要求見表1。

表1 水平角觀測(cè)作業(yè)要求

在整個(gè)工作面巷道施工過程中，均采用賓得R-422全站儀進(jìn)行邊長(zhǎng)測(cè)量，測(cè)量邊長(zhǎng)時(shí)氣壓、溫度選用自動(dòng)模式，每條邊長(zhǎng)的測(cè)量次數(shù)不少于2次，單向觀測(cè)，一測(cè)回讀數(shù)較差不得大于10 mm，單程測(cè)回間較差不得大于15 mm,并且每隔500 m進(jìn)行一次復(fù)測(cè)。

3 測(cè)量誤差預(yù)計(jì)

3.1 誤差參數(shù)的確定

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)本次貫通測(cè)量誤差參數(shù)確定如下：①測(cè)角中誤差為mβ=±7″；井下光電測(cè)距中誤差：mL=(A+BL)=2 mm+2×10-6×L。其他參數(shù)或限差規(guī)定按《煤礦測(cè)量規(guī)程》相關(guān)要求執(zhí)行。

3.2 貫通測(cè)量相遇點(diǎn)誤差預(yù)計(jì)

根據(jù)測(cè)量過程中各導(dǎo)線終點(diǎn)的點(diǎn)位誤差預(yù)計(jì)公式，由導(dǎo)線的測(cè)角誤差引起K點(diǎn)在假定的X重要方向上的誤差為[4]：

(1)

式中：mβ為導(dǎo)線的測(cè)角誤差；Ry為K點(diǎn)到各導(dǎo)線點(diǎn)連線在假定的Y軸上的投影長(zhǎng)度；ρ為1弧度對(duì)應(yīng)的秒值，取值206 265;井下導(dǎo)線∑Ry2參數(shù)計(jì)算如表2所示：

將表中相關(guān)參數(shù)帶入式(1)，得到

由導(dǎo)線的量邊誤差引起K點(diǎn)在假定的X重要方向上的誤差為[5]：

(2)

式中：mL為各導(dǎo)線邊量邊誤差;α為導(dǎo)線邊與X軸上的夾角。

各項(xiàng)誤差引起貫通相遇點(diǎn)K在X軸上的總中誤差為：

(3)

導(dǎo)線獨(dú)立測(cè)量2次，則Mxk平=Ry=±0.179 m

各項(xiàng)誤差引起K點(diǎn)在X軸上的預(yù)計(jì)誤差，取兩倍中誤差為預(yù)計(jì)誤差，則:

Mxk預(yù)=2Mxk=±0.179×2=±0.358 m

通過各項(xiàng)誤差預(yù)計(jì)計(jì)算，3506回采巷道貫通相遇點(diǎn)誤差符合《煤礦測(cè)量規(guī)程》相關(guān)要求，該貫通測(cè)量方案設(shè)計(jì)科學(xué)、可靠。

表2 井下導(dǎo)線ΣRy2計(jì)算

表3 井下光電測(cè)距

表3(續(xù))

4 貫通精度分析

3506工作面順利貫通后，特對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行了坐標(biāo)閉合和角度閉合精度分析，角度閉合公式如下：

∑β=180°×(n-2)=8 100°

fβ實(shí)=8 100°-8 099.992°=0.008°

式中：∑β為角度閉合理論值；fβ實(shí)為角度閉合實(shí)測(cè)值；fβ允為角度閉合允許值。

fβ實(shí)

5 結(jié) 語

王莊煤業(yè)3506工作面實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)貫通，雖然導(dǎo)線長(zhǎng)度5 350 m，但從測(cè)量方案、測(cè)量方法等方面進(jìn)行了精確設(shè)計(jì)，使得預(yù)計(jì)誤差為0.358 m，遠(yuǎn)小于貫通允許誤差0.5m的要求。貫通完畢后分別對(duì)導(dǎo)線角度閉合差、坐標(biāo)閉合差值進(jìn)行了驗(yàn)證，均滿足7"導(dǎo)線要求。該貫通測(cè)量方案能夠保證工作面高精度優(yōu)質(zhì)貫通。