一井內(nèi)巷道相向貫通測量的成功實(shí)踐

羅剛

摘要：煤礦一井內(nèi)或兩井間貫通，一般是兩個(gè)或兩個(gè)以上的工作面相向或同向掘進(jìn)，有利于加快掘進(jìn)施工進(jìn)度，有利于礦井通風(fēng)系統(tǒng)快速形成，更有利于保證采掘接替。為了使兩個(gè)相向工作面在預(yù)定空間點(diǎn)正確的接通，巷道貫通測量就尤為重要。

關(guān)鍵詞：礦山測量;一井內(nèi)貫通;成功實(shí)踐

引言

煤礦井巷貫通工程關(guān)系到整個(gè)礦井的建設(shè)和安全生產(chǎn)，影響重大，必須結(jié)合巷道對(duì)貫通精度具體要求，選擇適宜的導(dǎo)線測量方案并嚴(yán)格施測，以確保巷道順利貫通。

1貫通測量概述

1.1貫通測量基本方法

通過地面控制點(diǎn)延伸至井下，測算出將要進(jìn)行貫通的巷道兩端控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，計(jì)算出待貫通巷道的中線的坐標(biāo)方位角和腰線的坡度，再計(jì)算出待貫通巷道兩端點(diǎn)處的指向角，運(yùn)用以上數(shù)據(jù)與測量儀器在待貫通巷道兩端分別標(biāo)出中線與腰線，指引巷道兩端向著設(shè)計(jì)的方向和坡度進(jìn)行掘進(jìn)，直至工作面在巷道設(shè)計(jì)貫通相遇點(diǎn)處正確接通巷道。

1.2貫通測量主要環(huán)節(jié)及任務(wù)

（1）根據(jù)待貫通巷道的類型，誤差要求，確定合理的測量方法與測量方案。

（2）根據(jù)確定的測量方法與測量方案，逐步進(jìn)行各項(xiàng)測量工作的實(shí)施，獲得井下測量導(dǎo)線控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，測量的結(jié)果要進(jìn)行檢驗(yàn)校對(duì)。

（3）根據(jù)井下貫通導(dǎo)線的測量成果與定向的精度，計(jì)算分析測量精度，如果精度不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該重新測量。

（4）根據(jù)測量所得數(shù)據(jù)，求得貫通巷道需要標(biāo)定的幾何要素，并且實(shí)地標(biāo)出待貫通巷道的中線與腰線。

（5）根據(jù)實(shí)際工作情況，實(shí)時(shí)標(biāo)出待貫通巷道的中線及腰線。按期進(jìn)行測量數(shù)據(jù)檢核，及時(shí)根據(jù)測量數(shù)據(jù)檢核結(jié)果調(diào)整中線及腰線。

（6）巷道正式貫通之后，要立刻測量貫通實(shí)際的偏差值，連接兩側(cè)導(dǎo)線，計(jì)算閉合差，對(duì)巷道的最后一段中線及要求進(jìn)行調(diào)整。

（7）貫通工程完工后，要求測量工作進(jìn)行整理，對(duì)于測量精度進(jìn)行分析，對(duì)于測量技術(shù)做出技術(shù)總結(jié)。

1工程概述

新疆屯南煤業(yè)有限責(zé)任公司三分公司一號(hào)井，面積5.78km2，是一座年產(chǎn)60萬噸的現(xiàn)代化礦井，礦井采用斜井分區(qū)開拓的方式，布置有主斜井、副斜井及回風(fēng)斜井，3條井筒落底標(biāo)高均為+700m水平。采用綜采一次采全高采煤方法。礦井2021年采掘布局為“一采兩掘”方式，其中掘進(jìn)工作面主要布置在12采區(qū)。12采區(qū)位于礦井南部區(qū)域，根據(jù)12采區(qū)設(shè)計(jì)方案， 必須首先開掘三條采區(qū)上山（12采區(qū)軌道上山、12運(yùn)輸上山和12回風(fēng)上山）準(zhǔn)備巷道，以滿足采區(qū)布置要求，三條上山巷道均有礦綜掘隊(duì)負(fù)責(zé)掘進(jìn)施工。考慮到巷道用途和后期設(shè)備安裝等輔助工程需求，其中12采區(qū)運(yùn)輸上山，首次采取兩端相向施工方法，同時(shí)布置兩個(gè)掘進(jìn)工作面，以加快掘進(jìn)進(jìn)度，縮短工期，確保通風(fēng)安全系統(tǒng)的提早形成。

12采區(qū)運(yùn)輸上山上端開口位置位于+714m水平煤倉位置，方位角155°，以+5°坡度掘進(jìn)，預(yù)計(jì)在約410m位置進(jìn)入B10煤層之后再沿B10煤層底板負(fù)坡度掘進(jìn)，該段掘進(jìn)工作面井下標(biāo)高+700～+760m。12采區(qū)運(yùn)輸上山其下端開口位置位于+700m水平12采區(qū)上山聯(lián)絡(luò)巷61m處，方位角為335°，沿B10煤層底板爬坡掘進(jìn)。該段掘進(jìn)工作面井下標(biāo)高+700～+760m。

12采區(qū)運(yùn)輸上山斷面為直墻半圓拱型，采用錨桿+錨索+平焊網(wǎng)+噴漿支護(hù)。巷道凈高3.3m，凈寬3.6m，墻高1.5m，凈斷面10.5㎡。毛斷面巷道，高3.5m，寬3.8m，墻高1.6m，拱高1.9m，毛斷面11.7㎡，巷道主要用途為皮帶運(yùn)輸、通風(fēng)和行人。

該巷道測量放線工作由地測科負(fù)責(zé)，本項(xiàng)工程為一井內(nèi)的重要貫通工程，經(jīng)初步估計(jì)，該條巷道的貫通距離約1.6km。

2貫通誤差預(yù)計(jì)

2.1掌握情況并收集相關(guān)資料

接到測量任務(wù)后，首先向屯南煤業(yè)公司生產(chǎn)技術(shù)部了解該巷道的設(shè)計(jì)意圖、主要功能及部署，由于該巷道后期主要作為12采區(qū)主要運(yùn)輸巷道使用，必須滿足安裝智能化運(yùn)輸皮帶和安全生產(chǎn)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化一級(jí)達(dá)標(biāo)驗(yàn)收要求，對(duì)貫通測量的要求較高，故根據(jù)工程要求確定測量限差為較高級(jí)別，膠帶輸送機(jī)巷貫通時(shí)，中線間的允許偏差值?x孔計(jì)算公式為：

?x=a-（b0+b1+b2）

式中 a——貫通巷道的寬度;

b0——膠帶輸送機(jī)的寬度。

b1、b2——膠帶輸送機(jī)至巷道兩幫的允許最小距離。

根據(jù)測量貫通測量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，膠帶輸送機(jī)平巷或斜巷貫通時(shí)，中線間的偏差要求嚴(yán)一些，偏差值可采用0.2m，腰線間的允許偏差值亦可采用0.2m。其次檢查核對(duì)相關(guān)測量圖紙和設(shè)計(jì)圖紙的幾何關(guān)系，為下一步確定測點(diǎn)方案做基本準(zhǔn)備。

2.2確定測量方案

根據(jù)實(shí)際情況，有兩種方案可供選擇：

方案1，利用714車場口和副井底已布設(shè)的7″級(jí)導(dǎo)線FJ6-FJ8作為起始導(dǎo)線邊，分別向12采區(qū)運(yùn)輸上山上下兩個(gè)端頭掘進(jìn)工作面分別進(jìn)行施測，然后根據(jù)現(xiàn)場采集到的原始測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行坐標(biāo)反算和測量點(diǎn)圖確認(rèn)，最后施工巷道根據(jù)結(jié)果進(jìn)行貫通方位調(diào)整。

方案2，首先在12采區(qū)運(yùn)輸上山上端口+714m水平掘進(jìn)工作面正頭標(biāo)設(shè)K點(diǎn)作為被貫通點(diǎn)，再利用其后15″級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)FY2-FY3準(zhǔn)確對(duì)其施測，然后以K-FY3作為起始邊引導(dǎo)線至12采區(qū)運(yùn)輸上山下端口巷道開口位置;最后根據(jù)現(xiàn)場采集到的原始測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行坐標(biāo)反算和測量點(diǎn)圖確認(rèn)后，現(xiàn)場標(biāo)設(shè)巷道開口方位，后期施工時(shí)，不斷以此方位為基準(zhǔn)，對(duì)巷道施工方位進(jìn)行校正。

方案1的優(yōu)點(diǎn)是副井布設(shè)有7″級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)大巷基準(zhǔn)點(diǎn)精度較高，測設(shè)方便。缺點(diǎn)是不符合閉合測量要求，精度存在一定不確定性。

方案2的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)成閉合測量，其精度能滿足貫通要求，可靠性高。缺點(diǎn)是工作量大。

通過比較，方案2因精度高，可靠性明顯優(yōu)于方案1，所以采取方案2作為此貫通測量方案。見下圖。

本次井下導(dǎo)線測量決定采用型號(hào)STS-752R三鼎全站儀，儀器測角精度2″/5″，測距精度2mm+2ppm。采用測回法觀測水平角。當(dāng)邊長大于30m時(shí)，測兩個(gè)測回，邊長小于30m時(shí)，每站四次對(duì)中，測兩個(gè)測回。盡可能提高測角精度，在保證通視且十字絲清晰的情況下，盡可能加大導(dǎo)線長度，減少累計(jì)誤差，儀器盡量采取點(diǎn)上對(duì)中，避免點(diǎn)上對(duì)中時(shí)垂球擺動(dòng)增加誤差。棱鏡對(duì)中時(shí)，必須將圓氣泡居中。

觀測過程中，應(yīng)時(shí)刻注意照準(zhǔn)部水準(zhǔn)氣泡的變化，氣泡偏離不允許超過1格。導(dǎo)線一邊水平、一邊傾斜時(shí)，水準(zhǔn)氣泡變化不得超過0.5格，否則應(yīng)重測。因此要求操作時(shí)應(yīng)特別小心。在底板松軟的地方，應(yīng)先設(shè)置好前視點(diǎn)再整平儀器進(jìn)行觀測，避免后視早已觀測完畢，等待前視點(diǎn)準(zhǔn)備時(shí)間過長，儀器發(fā)生偏斜移動(dòng)而影響觀測精度。

井下導(dǎo)線測量同時(shí)通過全站儀進(jìn)行三角高程測量。垂直角觀測應(yīng)不小于兩個(gè)測回，儀器高和覘標(biāo)高用小卷尺在觀測前后各量一次，兩次丈量的互差不應(yīng)大于4mm。取值平均值作為最終丈量值。用全站儀測邊長時(shí)，每次必須讀三次數(shù)，取平均值作為最終邊長。

2.4 誤差預(yù)計(jì)

貫通測量誤差預(yù)計(jì)是對(duì)貫通精度的一種估算。它不是預(yù)計(jì)貫通實(shí)際偏差的大小，而是預(yù)計(jì)貫通偏差最大可能出現(xiàn)的限度，以做到心中有數(shù)，避免由于精度不夠造成工程上的損失。其預(yù)計(jì)方法主要環(huán)節(jié)如下：

（1）根據(jù)規(guī)定的貫通允許偏差值，結(jié)合工程的具體情況，編制測量方案、規(guī)定所采用的儀器、作業(yè)方法和限差要求。

（2）確定各種測量誤差參數(shù)，利用有關(guān)公式，計(jì)算各項(xiàng)測量誤差引起貫通相遇點(diǎn)在貫通重要反向上的誤差值。

（3）取2倍中誤差作為貫通的預(yù)計(jì)誤差，再與貫通允許偏差進(jìn)行比較。若預(yù)計(jì)誤差小于貫通允許偏差，則所采用的測量方案是可行的，否則應(yīng)對(duì)原擬測量方案進(jìn)行必要地調(diào)整。調(diào)整測量方案時(shí)，應(yīng)首先分析各種誤差的影響關(guān)系，擬定相應(yīng)措施，以提高測量精度。然后根據(jù)調(diào)整后的方案，在進(jìn)行估算，直到符合設(shè)計(jì)要求為止。最后按選定的方案進(jìn)行施測和計(jì)算。

2.4.1 導(dǎo)線測量誤差結(jié)果

通過現(xiàn)場施測，由導(dǎo)線測角誤差引起K點(diǎn)在水平重要方向（假定x軸方向）的誤差

因?qū)Ь€獨(dú)立施測兩次，故：

由導(dǎo)線測邊引起K點(diǎn)在x軸方向的誤差;

因?qū)Ь€獨(dú)立施測兩次，故：

上述兩項(xiàng)誤差引起貫通點(diǎn)K在水平重要方向x上的預(yù)計(jì)誤差為：

貫通相遇點(diǎn)K在水平重要反向的預(yù)計(jì)誤差取：

。

井下三角高程測量引起K點(diǎn)高程誤差。貫通點(diǎn)在高程預(yù)計(jì)誤差取

。

誤差預(yù)計(jì)結(jié)果表明，水平重要方向上和高程上誤差均在限差要求內(nèi)，證明此測量方案能保證巷道在水平和垂直方向上順利貫通，且巷道沿煤層底板掘進(jìn)，故高程上誤差基本不予考慮。

3 結(jié)語

12采區(qū)運(yùn)輸上山貫通當(dāng)班，測量人員蹲守在現(xiàn)場，指導(dǎo)貫通工作。經(jīng)現(xiàn)場觀測，巷道順利貫通接合，后期測量人員及時(shí)在貫通點(diǎn)處進(jìn)行閉合測量，水平方向?qū)嶋H偏差值0.108m，垂直方向?qū)嶋H偏差為0.195m。該巷道實(shí)際精度完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，偏差在容許的偏差之內(nèi)，滿足巷道工程和貫通設(shè)計(jì)要求，為礦井安全生產(chǎn)和采掘接替提供了保障。

通過本次貫通測量的成功實(shí)踐，認(rèn)為井下貫通測量是指導(dǎo)井下生產(chǎn)的重點(diǎn)，貫通測量工作成功與否直接影響了工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。測量失誤會(huì)給煤礦生產(chǎn)帶來重大損失，因此測量人員要有高度責(zé)任心，要有嚴(yán)、細(xì)、實(shí)的工作作風(fēng)，時(shí)刻注意測量前及測量后的一些細(xì)節(jié)問題，選擇合理的貫通方案及貫通測量方法，嚴(yán)密組織和精準(zhǔn)實(shí)施。另外現(xiàn)場操作一定要規(guī)范，盡量避免或減少工作中的失誤，有問題及時(shí)改正，這樣會(huì)使我們的貫通測量工作符合煤礦生產(chǎn)要求。同時(shí)建議煤礦測量技術(shù)人員要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷采用新技術(shù)新裝備，使煤礦測量更精準(zhǔn)、更安全和更高效。

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