矿井贯通测量方法及误差分析.pdf

2020 年第 8 期2020 年 8 月 在煤矿井下测量作业中，巷道贯通测量一直是主 要测量内容，对整个矿井的综合效益有直接影响[1]。特 别是近年来，随着矿井测量技术的持续发展和配套通 讯技术、3S 技术等的不断发展，测量作业的精准度和 效率相较以往有了更加显著的改善。但在长距离贯通 测量中，由于贯通距离过长，对贯通测量的精准度不 仅有更高的要求，而且测量工作作业量也更加繁重。 因此，对测量方法的选择使用和误差分析计算也有了 更高的要求，这就需要开展有针对性的分析研究，从 而提升矿井贯通测量的精准性。 1工程概述 A 矿井田面积为 86 km2，南北向长度和东西向长 度分别为 20 km 和 4.5 km。根据井下生产作业衔接， 二水平北翼辅助运输大巷、带式输送机、回风大巷同 步掘进作业，到位后与联巷贯通，贯通控制采用七级 导线网。 2贯通测量技术分析 为了确保二水平北翼三条大巷的有效贯通，针对 其各自起算数据进行统一处理[2-3]，对导线的路线开展 优化设计，同时，增加了陀螺定向边测量，以最大程 度消除来自水平角累积和旁折光等造成的误差。结合 井下实际状况，运用参考线偏距法和“一架法”导线 测量开展施工放样。贯通结果表明，此次贯通作业实 现了高精度贯通，整体贯通偏差仅 21 mm，贯通精准 度相较以往有了显著改善和提升。具体实施步骤是 a 针对巷道高程和导线的测量，全部选用全站仪 “井下一架法”[4-5]。将贯通巷道内所有导线点全部布设 于巷道顶板，使用悬挂微棱镜的方式测量前后视距。在 观测时，先采用吊挂线绳法测定水平角，再用反光镜法 测定垂直角和距离。在进行测量时，要布设 2 kg 的圆 柱形重锤一个，如图 1 所示，将重锤悬挂在棱镜花杆下 方，以便减小线绳可能发生的晃动，提高测量精准度。 b 选用三架法对短边进行测量作业。考虑到巷道短边 没有测点，因此，测量时将其方位及坐标数据投放至长 边测点上，以缩小导线误差。c 考虑到参考线偏距法 灵活方便，不仅效率高且投入人力少，特选定此方法进 行巷道中线的标定。d 选用陀螺定向边测量法，以充 分消除水平角累积和旁折光可能造成的误差。 3贯通测量方法及误差分析 根据 A 矿井下实测，二水平北翼辅助运输大巷、 二水平北翼带式输送机大巷、二水平北翼回风大巷单巷 长度均超过 6 km，总导线长度大于 18 km。整个贯通作 业共耗时 18 个月，贯通后巷道整体偏差不超过 58 mm。 收稿日期2020-04-01 作者简介霍志耀，1986年生，男，山西临汾人，2013年毕业于太 原理工大学采矿工程专业，助理工程师。 矿井贯通测量方法及误差分析 霍志耀 （ 山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西 兴县 033600 ） 摘要 以矿井贯通测量方法及误差分析为对象开展探究，结合具体工程实际，在分析矿井贯通测量技术的基础上， 对贯通测量方法和误差开展总结分析。结果表明，所采用的贯通技术实现了对巷道的精准贯通，符合生产规定要求，为 矿井综合效益的增加提供了有力支持。 关键词 矿井；巷道；贯通测量；技术分析；误差分析 中图分类号 TD175.5文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0107-02 Mine Penetration Surveying s and Error Analysis HUO Zhiyao Xiegou Coal Mine, Xishan Jinxing Energy Co., Ltd. of Shanxi, Xingxian 033600, Shanxi, China Abstract This paper took the mine penetration surveying s and error analysis as the object to explore. Combined with specific engineering practice, based on the analysis of mine penetration surveying technology, it summarized and analyzed the me- thods and errors of penetration surveying. The results show that the adopted penetration surveying technology realizes the precise penetration of the roadway, meets the requirements of the production regulations, and provides strong support for the increase of the comprehensive benefits of the mine. Key words mine; roadway; penetration surveying; technological analysis; error analysis （总第 179 期） 技术研究 图 1悬挂棱镜布设示意图 107 2020 年第 8 期2020 年 8 月 3.1测点布置与施测分析 3.1.1巷道内导线布置规划 图 2 为巷道内导线路线布设规划示意图[6]。在铺设 导线时，选用莱卡 TS09PLUS 全站仪，所布设路线为 各条大巷先单独掘进，到一联巷位置后从辅助运输大 巷掘进一联巷，与带式输送机大巷贯通，接着与回风 大巷贯通，进行一个小的平差分析，运用已平差的资 料重新起始，继续往前掘进，到二联巷位置逐一贯通， 然后用二联巷贯通资料指导剩余巷道掘进，最后在三 联巷实现完整贯通。 图 2巷道内导线路线布设规划示意图 3.1.2陀螺定向的位置与边数 由于单条导线过长，为了确保二水平北翼三条大 巷的平行，在每个联巷贯通前都增加陀螺定向边，并 对阶段性的闭合平差资料进行优化改正。 3.2实测分析 3.2.17义导线测量 贯通作业时，依照 7义导线精度施测，其中，测角 测量采用回测法。整个贯通作业中共进行了 4 个测角 回测的测量，作业时测量下一个水平角前，必须使上 一次的水平角观测值符合观测限差的相关规定。假如 水准气泡在观测时存在偏离超过一格的情况，则必须 对整平设备进行重新校对和反复测量，直至结果符合 相关规定限差为止。 测量过程中，测角和测距作业同步开展，1 个观测 点测量次数必须在 2 次以上。在进行往返或单侧观测 时，限差要满足规定要求，即一侧测量或单程测量的 误差不能超过 15 mm。针对同一边长开展往返观测时， 经过多次修正后的水平距离互差不得超过 1/6 000。而 根据 A 矿井下实际测量结果，单程回测互差和一侧回 测读数互差不超过 8 mm，同一边长往返观测水平互差 最大为 1/17 000，全部符合测量限差要求。 3.2.2井下高程测量分析 井下高程测量与导线测量同步开展，测量时采用三 角高程测量法，表 1 所示即为观测垂直角精准度要求。 表 1观测垂直角精准度要求统计表 作业时，针对标高和仪器高度进行 2 次钢尺测量， 分别于观测开始前和结束后，2 次互差不能超过 4 mm， 并以 2 次测量的均值作为最终结果。这种方式能够充 分削弱垂球线重合造成的影响。此外，进行仪器高度 测量时必须对镜上中心与测点的距离进行测定和记录。 针对高程开展往返测量时，测量结果在相邻 2 点 的互差应小于 10 mm0.3 mm子 （子 为导线水平长 度）；高程间的互差应不超过依100 mmL/2 （L 为导线 长度 ） 。最终结果以往返测量的均值为准。 3.2.3贯通精度 通过上述分析，确定 A 矿井下二水平北翼巷道贯 通作业中，巷道两腰线间的偏差不能超过 300 mm，两 中线间的偏差不能超过 400 mm。 3.3误差估计 3.3.1水平误差 分别计算贯通作业时水平方向上测角、量边和陀 螺定向三者造成的误差，进而求得水平方向上发生的 总体误差，具体计算公式为 M总依Mx2Ml2Mo2姨，1 式1中，M总为水平方向总误差，mm；Mx为水平向上 测角误差，mm；Ml为水平方向量边误差，mm；Mo为 陀螺定向误差，mm。 将相关数值代入式1中，可知水平方向总偏差为 0.177 m，即 177 mm。 3.3.2高程竖直误差 三角高程路线每 1 000 m 的高程误差预测为 Mk2伊 50S2姨 2姨 ，2 式2中，Mk为高程误差预测值，mm；S 为测量边长，m。 将相关数据代入式2中，可得 Mk为 0.093 m，即 93 mm。 由上述计算可知，在贯通作业的相遇点，水平方 向与高程竖直方向上的误差分别为 177 mm 和 93 mm， 全部低于测量规定的限差值。这表明，此次贯通作业 满足施工精度要求。 4结语 井下贯通作业作为矿井生产中巷道作业不可或缺 的关键环节，采取针对性措施确保其贯通的精准有效， 对于提升矿井综合效益意义重大。管理者必须高度重 视有关问题，在生产中积极组织专业技术人员开展测 量技术的优化研究，不断提升贯通作业精准度，为矿 井更好地发展提供保障。 参考文献 ［1］ 王伟.煤矿井下贯通测量技术概述 ［J］ .现代矿业， 2020， 362 235-236. ［2］ 张建荣.贯通测量在矿山测绘中的应用 ［J］ .石化技术， 2019， 2611 303. ［3］ 施玮.工作面的万米贯通测量方案及技术前景 ［J］ .陕西煤炭， 2020， 391 192-194. ［4］ 陈洋洋.提升煤矿井下巷道贯通测量精度的实践分析 ［J］ .河 南建材， 20201 34-35. ［5］ 郭利鹏， 张旭， 孙笑寒.浅析煤矿井下巷道贯通测量误差及调 整方式 ［J］ .内蒙古煤炭经济， 201917 192. ［6］ 王增祥， 田旭升.巷道贯通测量方案设计及精度控制研究 ［J］ . 中国金属通报， 201910 297-298. （ 责任编辑白洁 ） 二水平北翼带式输送机大巷 二水平北翼回风大巷 6 357 m 二水平北翼辅助运输大巷 仪器类型测量数量/次垂直角互差/毅指标差互差/mm DJI21015 108