井巷貫通測量方案及精度控制分析

陳興隆

（鄭州商學院建筑工程學院，河南 鄭州 450000）

為保證井下巷道能夠按照設計精確掘進貫通而做的測量工作叫貫通測量。貫通測量由平面與高程貫通測量組成[1-2]。平面貫通測量是為保證巷道在橫向和縱向上的貫通精度，其中橫向貫通精度指在巷道貫通時左右兩側巷幫與貫通位置的橫向偏差量，縱向貫通精度指在巷道貫通時與貫通位置間的距離差量；高程貫通測量是為保證巷道在豎直方向上的貫通精度，是指巷道在貫通時與貫通位置的豎向偏差量[3]。主要任務包括地面近井點聯測、井下控制網聯測、巷道導線聯測、巷道掘進方向和坡度放線。

1 工程概況

伯方煤礦羊圈港進風斜井與二水平西翼軌道大巷貫通工程全長5 km，屬于大型貫通測量工程。進風斜井在經過700 m 施工，至井下二水平設計變平位置后停止，在西翼軌道大巷向進風斜井變平位置施工聯絡巷，最終精確貫通。此次大型貫通測量任務井下導線聯測全長6171 m。圖1 為進風斜井貫通示意平面圖。

圖1 進風斜井貫通示意平面圖

2 貫通測量技術方案

2.1 近井點聯測

井口近井點精度對井下貫通測量有重要意義，影響最終貫通結果。為避免近井點誤差對井下貫通測量精度帶來影響，要保證在水平方向上精度誤差不超過±80 mm，方位角在后視方向上誤差不超過±12″，井口高程基點測量要采用四等水準測量進行，保證進風斜井貫通測量精度要求[4]。

為保證近井點聯測可靠性，根據國家測繪法規定，近井點平面控制測量需具備相關測繪資質。伯方煤礦進風斜井近井點測量數據詳見表1。

表1 平面控制測量數據成果

井口高程基點初測數據為H1，1 032.021；H2，977.340。進風斜井近井點PK3高程起測點為二等水準高程點，按照四等高程導線相關要求，采用光電測距高程導線測量方式施測，以符合導線形式測量至近井點PK3。獨立進行兩次高程導線測量，測量組6 人，觀測儀器1 人，數據記錄1 人，前視后視各兩人。

2.2 井下測量

2.2.1 井下測量等級

《煤礦測量規程》規定井下大巷導線點測量等級為7″級，工作面到導線點測量等級為15″，由5 人進行井下大巷導線聯測工作，選用全站儀精度標準為1 mm+1 ppm.D，配備三角支架3 個、棱鏡以及基座2 套、鋼卷尺3 把，該儀器誤差為1 mm，測量距離每增加1 km，則誤差增加±1 mm，能夠滿足進風斜井貫通精度。設計導線測量類型為符合導線，根據井下巷道實際掘進情況，進行支導線測量，當巷道具備條件時，隨時進行符合導線布設[5-6]。7″級導線技術參數見表2。

表2 7″首級基本控制導線技術指標

2.2.2 井下導線邊長測量

在井下進行導線邊長測量時，首先要對所使用的全站儀進行校正，測量井下測量現場的溫度、濕度、氣壓等數據，并輸入全站儀中進行改正，避免影響儀器狀態而造成不必要的誤差。每條測邊必須進行2 個測回，嚴禁單測回測量，單獨邊長測回限差為±15 mm，同邊長測量限差為1/6000。在實際測量過程需要注意保護儀器，注意頂板淋水和活矸，保證人員及儀器安全，儀器觀測人員需按照全站儀使用規定進行測量。

在實際測量中，測至西翼軌道大巷陀螺邊時，需對陀螺邊導線點進行復測，保證導線測量精度。巷道每掘進500 m 需要延長一次導線，導線延長前，需要對最前方導線點進行檢校，保證最前方導線點水平角數據誤差不超過15″。7″級導線要進行2次以上獨立測量，確保導線成果可靠性[7]。

2.2.3 井下導線高程測量

當巷道坡度在8°以下時，進行水準高程測量，當巷道坡度高于8°時，進行三角高程測量。水準高程測量需配備人員4 人、水準儀1 臺、標尺2 根。在實際測量時，單站距離不超過45 m，不小于10 m，前后視距差要小于2 m，兩次測量儀器高相差要超過0.2 m，兩次讀數高程誤差限差應小于±5 mm，水準測量往返測高差互差不超過50 mm 才能滿足要求。在進行三角高程測量時，為保證豎直角測量精度，選擇單向測量方式，三角高程測量豎直角角度誤差不能超過15″[8]。

3 貫通精度計算

伯方煤礦進風斜井完全貫通后，對其進行貫通誤差測量，并對結果進行分析。經實測，貫通巷道橫向誤差106 mm，豎向誤差49 mm，角度閉合差-16″，角度閉合差容許誤差可通過公式（1）進行計算：

式中：n為導線測量站數，取值37。

經計算，角度閉合差容許誤差fβ容=±85″，實際角度閉合差為-16″，小于容許誤差，角度閉合差滿足精度要求。

式中：K為導線全長相對閉合差，Σl為導線全長，取值6171 m。

經計算，導線全長相對閉合差K=1/100 016，小于導線全長相對閉合差1/8000，滿足精度限差要求。

經實測，巷道貫通高程誤差閉合差fH為±139 mm，高程容許閉合差可通過公式（3）進行計算：

式中：L為導線長度，km。

經計算，fh容為±0.248 m，巷道貫通高程誤差閉合差fH小于高程容許閉合差fh容，滿足高程精度限差要求。通過進風斜井巷道貫通誤差實際測量及誤差計算，該貫通巷道誤差在誤差允許范圍之內，貫通測量符合限差要求。

4 井下貫通測量精度控制措施

（1）測量技術及儀器。巷道貫通測量是一項復雜且精細的工作，從儀器選擇方面需要考慮到所選儀器本身是否能夠滿足貫通測量精度要求，選用的萊卡TCRM1201 高精度全站儀，儀器精度為1″級，能夠滿足井下導線貫通測量高精度要求。在測量技術方面采用高精度GPS 定位技術，保證地面近井點點位精度。在井下導線測量過程中，對西翼軌道大巷陀螺邊復測，進一步降低測量誤差，提高了測量精度。

（2）原始數據及起測數據。為避免起測點數據出現錯誤，在進行測量任務之前，需要對起測點進行實地檢查，保證起測點沒有遭到破壞，并復測起測點對比原始數據，確保精度達到要求。

（3）數據計算。對測量數據進行計算時，必須保證2 次以上獨立計算，數據計算需要不同人員進行，確保貫通測量導線成果可靠性。

除了上述幾點需要注意之外，測量人員必須要求專業素質達標，各項測量任務需要嚴格遵守相關測量規定。在測量過程中，測站距離盡量放長，可以使用三架法降低儀器對中誤差，在巷道轉彎處需要前視人員提前規劃測站位置，盡量避免前后測站視距相差過大。

5 效果分析

伯方礦進風斜巷貫通測量施測及計算過程嚴格遵守規程要求，通過精度控制測量誤差能夠滿足貫通需要。伯方礦進風斜巷在設計位置貫通后，對貫通誤差進行了現場實測，貫通平面縱向誤差為+0.063 m，橫向誤差為-0.14 m，貫通高程誤差為+0.11 m，貫通精度較高，滿足巷道使用條件。

6 結語

伯方煤礦進風斜井大型貫通工程順利貫通，不僅解決伯方煤礦二水平供風困難問題，還保證了礦井生產接替計劃實施，使井下工作面盡快進入生產狀態，實現礦井早日盈利。通過本次貫通測量方案得出井巷大型貫通工程貫通測量設計以及精度控制方法，為礦井今后貫通測量工作打下基礎。