煤礦井下巷道貫通精度控制的探討

王鵬

鐵煤公司大興煤礦 遼寧調兵山 112700

巷道指的是煤礦井下為采礦提升、運輸、通風、排水以及動力供應而掘進的通道，按照巷道的長軸線與水平面的關系，可將巷道分為直立巷道、水平巷道及傾斜巷道3種形式[1]。作為礦山測量的重要組成部分，巷道貫通測量能指導煤礦開采，是煤礦開采的基礎工作。隨著煤礦開采工作難度不斷增加，對煤礦井下巷道貫通精度的要求不斷提高，精度等級低的巷道貫通極易發(fā)生安全事故，造成極大的經濟損失。為了提高煤礦井下巷道的安全性，對煤礦井下巷道貫通精度控制進行探討，這能改善傳統(tǒng)精度控制方法預計誤差偏差數(shù)值過小的問題。在煤礦井下巷道貫穿精度控制方面，國外發(fā)達國家研究起步較早，在21世紀初就制定了多項礦山的發(fā)展計劃，現(xiàn)已形成多項無人化礦山自動化設計。國內針對巷道精度控制的研究起步較晚，但在中國研究人員不斷的努力下，現(xiàn)已得到了多個研究成果[2]。為了迎合巷道貫通精度的現(xiàn)代化需求，探討煤礦井下巷道貫通精度控制是很有必要的。

1 貫通測量方案設計

為了確保巷道貫通測量精度，在測量工作開展前應制訂相應的測量技術方案。5202主運巷貫通測量屬于井內貫通測量，井下測量導線按照《煤礦測量規(guī)程》中有關測量要求開展。在井下布置的導線宜沿著巷道中線布置，導向邊長相近、測角采用測回法。測量儀器采用TS02全站儀，該全站儀測角精度在為2″，采用三角高程測量方式測量高度，為提高測量精度均需獨立測量兩次。根據礦井測量需要，制訂下述測量方案：根據已有巷道內測量導線進行貫通測量，且不加測陀螺定向邊。采用上述測量技術方案可大幅減少測量工作量，測量效率高，但是測量精度偏低。文中就對測量技術方案的測量精度進行分析，當測量精度滿足不了現(xiàn)場施工需要時，通過復測導線點、提高測角精度來提高貫通測量精度，對測量方案進行優(yōu)化，從而使得測量精度滿足5202主運巷貫通測量需要。

2 設定井下導線測量方式

不同的煤礦井下有著不同的施工實際[3]。將巷道測角的精度劃分為2個級別：7″及15″。對應2個級別的技術控制指標如表1所示。

表1 技術控制指標

根據表1所示的各項參數(shù)，在煤礦井下每隔1.0km設置1個加測陀螺定向邊，計算測角產生的誤差，計算公式可表示為：

m為測角誤差，°；mv為照準誤差，°；m0為讀數(shù)誤差，°；n為測回數(shù)。針對測角產生的誤差，測量人員測量導線長度時應遵守測量規(guī)范，計算數(shù)值誤差較大的，視情況改變測量程序或重新測量。保持井下儀器對中整平，在測量儀器外部設置擋風裝置，減小巷道內風力產生的影響。設置導線測量次數(shù)為3次，反復核對觀測結果的準確率。結合光電測距的方式，采用儀器測定導線測量設備元件老化的程度，改正或縮短元件產生的內部距離。測量人員應時刻關注煤礦井下巷道內的氣象參數(shù)，根據測量設施的默認參數(shù)修改檢測到的信息。受到測量設備自身誤差與幅相誤差的影響，側相誤差與照準誤差應采用多次測量取平均值的方式進行改進。控制井下導線測量方式，并減小誤差，間接控制巷道貫通精度。

3 完成精度控制

在完成精度控制前，設定1個導線與測量邊角精度匹配規(guī)則，合理化地匹配煤礦井下測量邊角。在設定精度匹配規(guī)則時，導線邊長設置為測量儀器中誤差測角的1/3。當導線的邊長數(shù)值小于1/3的誤差測角數(shù)值時，提高測量儀器的測量精度。根據精度參數(shù)，得到1個導線最短邊控制參數(shù)。實際匹配時，以最短邊20m為計算標準，相鄰2個邊的長度相對誤差控制在0.05m之內，對應得到不同測量等級巷道貫通測量角的數(shù)值。可以采用長邊傳遞角度，增設陀螺定向邊控制貫通誤差的積累，采用布設支導線的形式，在不同陀螺定向邊處形成一個自動控制的形式。對于測角誤差、邊長誤差及導線誤差，該部分誤差與測量環(huán)境、測量儀器有關，數(shù)值控制的效果較弱。相鄰導線夾角屬于人為控制，在設定該部分匹配規(guī)則時，首先根據陀螺定向邊設定1個方位角，根據方位角，得到1個附和導線作為該導線的延長線，得到最終夾角，完成匹配規(guī)則的設定。綜合上述處理，最終完成對煤礦井下巷道貫通精度控制的探討。

（1）在煤礦井下巷道貫通測量中，為了確保巷道貫通測量精度，首先需要針對工程實際制訂合理的測量技術方案，并進行測量誤差估算。但是，發(fā)現(xiàn)制訂的測量方案測量精度無法滿足巷道掘進施工需要。

（2）提出通過提高測角精度來提高貫通測量精度，對測量方案進行優(yōu)化，并對優(yōu)化后的測量誤差進行估算，測量精度可滿足現(xiàn)場巷道掘進貫通需要。

（3）優(yōu)化后的測量方案不僅可滿足巷道貫通測量精度要求，而且可降低貫通測量勞動強度及測量費用，取得顯著的應用效果。

4 結語

在高精儀器的測量下，煤礦井下巷道貫通精度依然受到多項因素影響，探討煤礦井下巷道貫通精度控制方法，能改善傳統(tǒng)精度控制方法對精度指標控制效果不明顯、產生的貫通誤差數(shù)值過大的不足。但所設計的精度控制方法無法明確地指出高精度儀器具體產生誤差的位置，還需要不斷研究改進。