全站儀在礦井巷道貫通測量中應用實踐

＊王俊福 王昭

（1.晉能控股煤業集團 挖金灣煤業有限公司 山西 037000 2.晉能控股煤業集團 安全管理部 山西 037000）

為了提升巷道掘進效率礦井長距離巷道多采用對掘方式，掘進過程中需要不斷的測定，從而確保巷道可精準貫通[1-2]。貫通測量是礦井測量中的一項重要工作，高精度的貫通測量工作可提升礦井巷道掘進速度、掘進質量。隨著礦井測量技術的不斷發展，測量設備也朝功能多樣化、全自動化以及數字化等方向發展[3-7]。文中就以山西某礦+800m東大巷貫通為工程背景，提出采用TC402全站儀（萊卡全站儀）應用到巷道貫通測量中，實現了巷道的高精度貫通需要，現場取得較為顯著的應用成果。

1.工程概況

山西某礦設計產能為260萬t/a，井田面積為18.5km2，所采的3#、5#、9#煤層均為優發熱量高、低硫的優質煉焦煤。現階段主采的5#煤層厚度平均2.3m，傾角2-10°。根據礦井生產安排，下階段需要開采6采區5#煤層，現階段已經完成6采區5#煤層6502軌道巷鋪設，該巷長度總計1560m。6502巷需要與礦井+800m東大巷聯通，從而形成完整的采區軌道運輸系統，貫通路線長度達到2970m，全巖巷貫通。貫通測量采用礦區獨立坐標系。

2.貫通測量設備及測量路線

貫通測量路線從+800m東大巷處開始，貫通路線除6505軌道巷采用7″級經緯導線以外，其余巷道均采用15″級經緯導線。貫通測量中使用的主要測量設備包括有2臺經緯儀（型號分別為DJ2型、DJ6型）、一把50m鋼卷尺、兩個鉛錘球、一把3m鋼尺、以及若干記錄簿及記錄板。貫通測量時在貫通面上中線偏差在0.3m以內、腰線偏差在0.2m以內。

水平角觀測：當為7″導線時測量儀器為DJ2型經緯儀，采用測回法進行觀測，當測量的導線邊長在15m以內時對中、測回數均為3次，當測量導線邊長在15-30m時對中、測回數均為2次，當測量導線邊長在15-30m時對中數1次、測回數2次；當為15″導線時測量儀器為DJ6型經緯儀，采用復測法或者測回法觀測，導線邊長15m以內時對中、測回數均為2次，邊長在15m以上時，對中1次、測回2次。具體采用的經緯儀測量精度及限差要求見表1、表2所示。

表1 水平角觀測限差

表2 垂直角觀測限差

根據井下實際情況確定的測量路線為：+800m東大巷透點→+800m東大巷→3506運輸巷→5采集中運輸巷口→1306巷上口→3105軌道巷進風口→3105軌道巷→聯絡巷→6502軌道巷→6502軌道巷透點。

3.貫通精度分析

(1)允許偏差值確定

井下巷道貫通測量可分為井內巷道貫通、立井貫通以及兩井間貫通3種類型。若是通過一條導線起算邊開始，通過鋪設導線到達貫通巷道兩端的均為井內巷道貫通；立井貫通是指從地面施工的立井或者從井下延伸的立井貫通；兩井間貫通是指巷道貫通前不能從一條起算邊向貫通的巷道兩邊鋪設測量導線，僅能從兩個井口通過地面、井下聯系測量，再到貫通巷道兩端的測量，簡單來說就是貫通測量包括有地面、井下聯系測量環節。通過上述分析可知，6502巷需要與礦井+800m東大巷聯通屬于巷道貫通測量。

巷道貫通測量時在貫通位置測量偏差包括3個方向[8]：①水平面方向沿著巷道中線的長度偏差；②水平面垂直巷道中心線上的左、右偏差（△x）；③垂直面在巷道腰線上的上、下偏差（△h）。上述偏差中，水平面方向沿著巷道中線的長度偏差僅會影響巷道貫通距離，對巷道貫通質量影響相對較小；水平面巷道中心線上的左、右偏差以及垂直面在巷道腰線上的上、下偏差會對巷道貫通質量產生直接影響，因此稱為貫通重要方向的偏差。

根據《煤礦測量規程》相關規定并結合貫通巷道的測量精度要求，最終確定貫通巷道在水平重要方向上允許偏差在±0.3m、高程重要方向的允許偏差為±0.3m。

(2)測量誤差分析

測量精度對貫通巷道質量有顯著影響，因此必須根據相關規程要求，認真對貫通測量方案進行設計并精心組織施工。由于礦井巷道貫通屬于大型貫通工程，因此建議采取下述方式提高貫通質量：采用陀螺全站儀實現礦井測量側向，通過光電測距導線構建地面獨立控制網、提高地面及井下聯系測量精度，貫通測量加測陀螺定向邊并進行平差計算。

根據6502軌道巷與+800m東大巷貫通后的聯測，得到高度閉合差在-48mm，表明6502軌道巷導線測量取得較好的精度控制效果。

礦井貫通巷道高度測量采用全站儀+前視懸掛棱鏡方法，此測量方法與常規的三角高程測量方法有顯著差異，測定誤差需要根據實際累積測量的數據分析得出。根據測量路線實測有20個閉合導線，根據測量結果并結合誤差公式即可計算得到實際測量誤差。

采用全站儀+前視懸掛棱鏡方法測量獲取的單位長度高差中誤差可通過下述公式計算：

將各參數帶入到上式中即可計算得到：

mho=±144.7（mm）

依據單位長度三角高程測量路線的高差中誤差計算：

兩次測量獲取到的測量均值中誤差可通過下式計算：

預計+800m東大巷與6502軌道巷貫通時的重要方向貫通誤差MH預=2，MH平=±353mm。

4.巷道測量精度保障措施

在巷道掘進貫通過程中應每隔30-40m通過使用經緯儀對中線的測量精度進行校核。校核過程中應先將經緯儀布置在被校核點位置，檢查該點與附近的其他點位是否在同一水平直線上。當發現檢查點中線偏差在80″以內時，則巷道繼續掘進；若偏差在80″以上時則采取依據預先制定的措施糾正巷道掘進中線偏差。巷道貫通前50-60m時，將整個測量導線進行一次全方位復測，根據復測結果確定最后一組中線方向，從而最大程度的消除測量誤差，提高貫通測量精度。

貫通導線測量復測可根據下述要求開展：依據巷道掘進進尺情況，每隔3-4個月進行一次導線復測，并通過嚴密平差法對導線精度進行復核，以便精準控制導線方向；通過導線網進行導線復測，將導線網按照要求布置成若干彼此連接的導線環，對導線網中的所有角、邊等進行復測，復測時應布置2組人員采用2組不同的儀器進行，以便后期對復測數據進行核驗。

在巷道貫通后應盡快安排人員對礦井相關圖紙進行更新，并組織人員分析測量數據，計算導線全長閉合差以及角度閉合差，并將計算值與允許值進行比對。

5.總結

文中對山西某礦6502巷與+800m東大巷貫通測量工程進行研究，根據現場實際情況對貫通測量方案進行合理選擇，后依據測量限差要求對測量時出現的誤差進行估算，采用先進的測量方法以及測量設備進行現場實測。

采用南方CASS等專業軟件對現場測量得到的數據進行處理，通過Excel軟件對測量誤差進行計算，從而實現對測量數據的驗證。測量過程中三角高程測量長度、高程路線的高差中無誤差分別為±144.7mm、±249.3mm，預計貫通誤差為±353mm，精度可滿足貫通測量要求。

在巷道貫通測量中應及時對測量數據進行校核，從而提升測量精度。貫通測量后應依據新老導線進行等權平差處理，不僅可達到測量數據檢驗目的而且可提升測量精度。