煤矿井下巷道贯通测量精度分析及技术方法_马良.pdf

201917 技术应用与研究53 Modern Chemical Research 当代化工研究 煤矿井下巷道贯通测量精度分析及技术方法 ＊马 良 （西山煤电集团有限责任公司杜儿坪矿 山西 030022） 摘要当今时代，随着人们在生产生活中对煤矿产品需求的日益旺盛，促使了我国煤矿行业的飞速发展。近年来，我国各大煤矿的开采效 率都在逐年提高，这归功于煤矿施工和开采相关技术的不断进步。煤矿开采需要先建设煤矿井下巷道，而在煤矿井下巷道建设过程中，需 要运用到贯通测量技术。只有先有效保证了煤矿井下巷道贯通测量精度，才能够保证煤矿井下巷道施工质量和进度。 关键词煤矿井下巷道；贯通测量；精度；技术方法 中图分类号T 文献标识码A Accuracy Analysis and Technical of Penetration Survey of Underground Roadway in Coal Mine Ma Liang Duerping Mine of Xishan Coal Power Group Co., Ltd., Shanxi, 030022 AbstractNowadays, with peoples increasing demand for coal products in production and life, Chinas coal industry is developing rapidly. In recent years, the mining efficiency of major coal mines in China is increasing year by year, which is attributed to the continuous progress of coal mine construction and mining related technology. In coal mining, it is necessary to construct the underground tunnel first, and in the process of constructing the underground tunnel, it is necessary to apply the penetration survey technology. Only by ensuring the accuracy of penetration survey of underground tunnel effectively, can the quality and progress of underground tunnel construction be guaranteed. Key wordsunderground roadway of coal mine；penetration survey；accuracy；technical 我国是一个煤矿使用大国，因此煤矿行业是国家的重点 发展行业。煤矿工程是一个非常复杂的系统工程，它的许多 前期工程都非常重要，其中就包括煤矿井下巷道工程。在煤 矿井下巷道工程的施工中，贯通施工是一项重要施工环节， 它需要进行精确的贯通测量，因此对贯通测量技术的要求很 高。以下就以某煤矿井下巷道贯通工程为例来谈谈煤矿井下 巷道贯通测量技术及其精度问题，仅供参考。 1.煤矿井下巷道贯通测量技术的基本要求 在煤矿井下巷道贯通测量工作中，对所采取的贯通测量 技术具有以下几项基本要求（1）测量过程必须要规范，保 证测量精度符合相关要求；（2）必须要严格依照实际精度， 而严格禁止分配技术；（3）要能够配合新技术，有效控制测 量的准确度；（4）要最大限度的降低人为误差；（5）在测 量完毕后必须要做好抽查工作。 2.煤矿井下巷道贯通测量的常用技术方法 1贯通测量勘察技术 在正式进行煤矿井下巷道贯通测量之前，先要做好贯 通测量勘察工作，这是保证测量精度的必要条件。只有通过 有效的贯通测量勘察，全面详细的了解和明确勘察的具体内 容，才能够确保后续实际贯通测量工作的顺利开展。其中， 高程是贯通测量勘察中最重要的一项测量内容，一般煤矿井 下巷道的高程测量条件都具有交叉性特点，所以宜选择顶板 处作为高程的测量位置。 2陀螺定向技术 陀螺定向技术是一种在精度方面优势较为突出的煤矿井 下巷道贯通测量技术，并且运用该技术进行贯通测量还不易受 矿井深度的干扰。具体来说，陀螺定向技术的应用主要体现在 以下几个方面①深井定向测量一般的贯通测量技术在遇到 深度较大的矿井环境时往往会受到大深度、低温等相关因素的 影响而导致测量精度降低，而陀螺定向技术却受此影响较小， 利用该技术无论遇到多深的矿井都可以获得非常精确的测量 结果，同时还能够保证作业安全；②控制井下平面在煤矿井 下巷道挖掘施工中对井下平面的稳固性要求较高，一般的贯通 测量技术是采用的单支导线测量，其在测量精度方面的表现不 佳，只适合于在初期挖掘时使用，而在后期则需要运用陀螺定 向技术来提升相关参数的测量精度；③井筒安装在煤矿井下 巷道施工中，通过陀螺仪可以对井下基点的情况进行有效的测 量，并根据相关测量结果找到合理的井筒安装位置，以保证井 筒安装效率及准确性；④巷道验收检查在煤矿井下巷道验收 检查中，陀螺仪也有着非常重要的应用，在现实中有些巷道的 设计难免会存在一定的缺陷，这会在一定程度上影响到贯通施 工，但利用陀螺定向技术则可以精确确定巷道的方位角，根据 作业要求调整巷道位置。 3中腰线一体测量技术 在煤矿井下巷道施工过程中存在着很多安全风险，尤 其在倾斜巷道中常会出现很多干扰因素。由于倾斜巷道的坡 度比较特殊，所以在其贯通测量中也需要采取特殊的测量方 法，即中腰线一体测量技术。通过中腰线一体测量技术可以 有效测量出井筒的基本位置，但注意在测量过程中应当要加 强安全管理。 3.煤矿井下巷道贯通测量的新技术及新设备 近年来，随着我国煤矿行业的飞速发展及科学技术的不 断进步，出现了越来越多的煤矿井下巷道贯通测量新技术及新 设备，它们大大提高了我国的煤矿井下巷道贯通测量水平。 1全站仪 在现代煤矿井下巷道贯通测量中，全站仪发挥出了极 ChaoXing 201917 技术应用与研究 54Modern Chemical Research 当代化工研究 大的价值。利用全站仪可以实现三维测量，从而使贯通测量 工作变得更加方便快捷以及高度自控。还可以将全站仪与计 算机技术相结合，通过高效的运算及现场多种测绘功能而自 动化建立和处理三维立体数据。针对所获取的数据参数的误 差，也可以利用全站仪进行误差分析，以最大限度的减小人 为误差。另外，全站仪还支持以多种方式与计算机进行双向 传输，从而及时将所得测量数据发送给计算机终端，以提高 数据储存的安全性与可靠性。 2全球定位系统 全球定位系统在煤矿井下巷道贯通测量中的主要作用是 构建有力的控制网并对作业过程进行实时检测，从而及时发 现风险隐患，有效维护测量安全。 3三维激光扫描技术 三维激光扫描技术是一种在诸多先进技术和设备的基础 上发展形成的技术，其主要包含了全球定位系统、升降机构、 高清摄像头等重要部分。通过三维激光扫描技术，可以实现多 种格式的转化和输出，并且在三维空间内的测量精度极高，管 理控制也非常方便。三维激光扫描技术有着十分广阔的可测量 空间，并可对作业过程进行实时跟进和全面覆盖检测。若能将 三维激光扫描技术与其他测量设备进行有效结合，则可以形成 一个测量精度更高的强大贯通测量系统，从而实现对煤矿地质 环境、剖面、井架井筒断面等的高效测量。 4.煤矿井下巷道贯通测量实践 1工程概况 某煤矿井下巷道贯通工程在井下纵向一翼开拓两瓶，且 分中部和背部两部分进行开拓，总进尺约9370m，设有一个 小三角网，井下一级水准为7320m，属于特大贯通工程。 2贯通测量精度分析 ①副立井至北二斜井 结合工程的实际施工情况，选定了立井用钢丝定向投 点并传递高程且以斜井为导线控制的贯通测量方案。考虑到 现实需求，井下导线边长设计为每隔约500m设置一个长度为 80-100m的短边，陀螺边设置在与贯通点相距1/3处。最终实 际误差仅有115mm，高程误差仅有113mm。该段具体的预计误 差和实际误差数据详见表1。 表1 副立井至北二斜井段的预计误差和实际误差数据表 预计误差（mm） 实测中线偏差 （mm） 坐标闭合差 （mm） 高程闭 合差 （mm） 方位闭 合差 （″） 水平竖直水平竖直△X△Y 33816011511317414111345.0 ②北二斜井至北三斜井间 由于北二斜井至北三斜井间这段的贯通为两斜井间贯 通，所以选定了以两斜井为导线控制的贯通测量方案。该方 案的水平误差仅有296mm，高程误差仅有188mm。在竣工之 后，其实际水平误差仅有14mm，高程误差仅有12mm。该段具 体的预计误差和实际误差数据详见表2。 表2 北二斜井至北三斜井间段的预计误差和实际误差数据表 预计误差（mm） 实测中线偏差 （mm） 坐标闭合差 （mm） 高程闭 合差 （mm） 方位闭 合差 （″） 水平竖直水平竖直△X△Y 33829618814121171220.6 3各项误差分析 由于在该工程中实际中线误差仅有115mm，所以地面导 线和井下导线测量误差对贯通的误差仅分别为14mm和58mm。 该段井下导线大部分为直伸形导线，且测距边精度很高，所 以经分析认为，井下导线误差出现的原因是测角误差。测角 误差分为两种一种是测角方法误差，一种是对中误差。经 分析发现各项误差的数值与实际测量数值相符。 4提高贯通测量精度的措施 ①建立新的地面控制系统 本工程所沿用的资料为几十年前的测量结果，但随着 后来地下采煤范围的不断扩大，原来的一些三角点的下部已 经变成了采空区，这在很大程度上影响了地面控制网的可靠 性。所以在实际贯通作业过程中，为了有效保证工程质量， 应当要重新布一个完善的地面控制系统。新的地面控制系统 经平差后其单位权中误差仅有20″，最弱点点位的误差仅有 19mm。另外在中间位置上，还布置有红外测距闭合导线。通 过新地面控制系统的建立，大大提高了地面控制网的测量精 度。预计实际控制网测角误差仅有3.4″，地面连接误差仅 有65mm，而实际地面误差仅有14mm。 ②提高井下导线测量精度 在本工程中具有着大量的导线测量工作，为了最大限 度的提高井下导线测量精度，首先应当要严格把关好施工程 序，遵守相关施工程序来开展施工作业，杜绝随意更改施工 程序的现象发生。其次要有效运用三脚架法进行观测，最大 限度的避免对中和瞄准所致误差的影响，尽可能的提高测角 的精度。对中误差要求不能超过1mm，这样才能够切实保证 测量精度。水平气泡偏差则应当控制在一格以内。另外还应 对测距仪的优势加以有效利用，以尽可能的增加边长，而尽 量减少测站数。 5.结语 综上所述，在煤矿井下巷道工程中，贯通测量是一项重 要工作，必须要有效保证贯通测量的精度。在实际贯通测量 中，一些误差的存在是难免的，为了最大限度的减小误差而 提高测量精度，应当要积极采取各种先进有效的贯通测量技 术方法，并不断跟随科学技术的发展而研发更多新的贯通测 量技术及设备，以促进煤矿井下巷道贯通测量精度的不断提 升。 【参考文献】 [1]刘玮.煤矿井下巷道贯通测量精度分析及技术方法[J].中 国石油和化工标准与质量,2019,3913219-220. 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