常规方法的竖井定向与贯通测量

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【摘要】由于矿井生产能力的提升及现代化装备的上线，采用竖井的基建矿井也就逐步增多。所以竖井的定向就显的尤为重要，其关系着矿井的运输、一通三防等生产系统能否顺利形成。本篇文章主要就石槽村煤矿（神华宁煤集团在建基建矿井）为例，简要介绍了不采用陀螺定向仪的常规定向与测量的施测方法。

【关键词】竖井；定向；测量精度；贯通

石槽村煤矿的年设计生产能力为600万吨，主要由三条井巷组成。一是主斜井，它的作用主要是用于运输的，全长为1486米，坡度为20°；二是回风斜井，全长1475米，坡度为23°；三是副立井，其功能呢包括提升人员、设备及原材料的下放，设计深度为545米。到目前为止，主斜井、回风斜井及副立井已掘进到位，并且主斜井与回风斜井实现了井下的贯通，贯通精度满足设计要求。然而，在主斜井向辅运石门掘进的过程中，其贯穿措施是由辅运石门与副立井已形成的马头门来完成，由于马头门已掘进20米，这在很大程度上增加了我们测量的难度。为此，我们必须制订出来一个完善、可行的技术方案。总的的来说是，在矿井地面已有的GPS控制点的基础上，进行地面控制测量。具体的做法包括，首先，进行矿井联系测量，该联系测量是在运用一井几何向测量的基础上完成的，需要做的是将副立井已形成的马头门的巷道方位角、坐标及高程测定。然后，通过主斜井的使用，将控制点方位、坐标及高程导入辅运石门，并利用相互贯通的两个巷道的坐标及高程，来改变和完善巷道的方向及坡度。最后，就能完美的实现副立井马头门与辅运石门的贯通。该工程巷道贯通距离634m，导线距离3500m。

贯通精度：水平偏差允许±300mm，高程偏差允许±200mm，实际水平偏差+200mm，高程偏差-150mm，该贯通测量工程精度之高，在鸳鸯湖矿区产生了较大影响，获得了高度评价。

1 测量过程

1.1 地面部分

就地面控制测量而言，主要是在利用矿区GPS控制点的基础上，进行主斜井、副立井及回风斜井间的地面连测。运用导线连测的方式，分别在主斜井、副立井、回风斜井的周围确定下来近井点，然后进行导线和水准的测量。同时，这些测量必须与GPS控制点相一致，以便更有利于检核。

就石槽村煤矿工业广场所选设的3个GPS点而言，我们将它们分别命名为SC04、SC07和SC08。该控制点在国家规定的标准等级中属于D级，另外，其精度也是符合井下7级导线起算边精度要求的。在测量过程中，我们从SC08控制点开始进行导线的布设过程，将导线点的坐标通过测量实际数据作为应用数据，使两条井筒从井上到井下形成一个闭合系统。通过主斜井和主运石门可以把+900水平车场的导线导入到施工现场中，通过立井可以把码头门的导线导入到施工现场中。同时，要注意的是，由于两条井筒并不是出自同一个施工队的，所以我们要更为关注它们精度是否贯通，这时，所采取的措施是将两条井筒的导线建立在同一测量系统中。

1.2 井下部分

就导线布设而言，必须保证得到7级导线的要求，该环节采取的测角方法为测回法，并且要运用该法进行两次测量，并在进行第二次测量的时候注意变换一下选择的起始角度。其中，要确保水平角半测回互差处于20范围以内，两测回间的互差处于12范围以内。布设环境的通视条件良好时，尽量多的布设和测量长边，最大限度的避免短距离导线点的出现。另外，为了降低测量过程中可能出现累积误差问题，我们将对+900水平车场的掘进采用激光指向的措施进行处理。

就立井导线的测量而言，我们所采取的措施和方法包括，码头门的巷道中心线坐标在地面进行计算，而所算坐标点则在地面副立井井口处得出。要想把导线点正确的引入井下的话，就必须使用重锤加钢丝相结合的方法。副立井码头门中心线所依据的是所算点的位置。另外，为了使导线具备更高的精度，需要进行多次的重复测量，以便减少误差。

就高程测量而言，使用的仪器包括，瑞士徕卡仪器公司生产的徕卡TPS800全站仪，测角精度为±2，测距精度为±2mm+2ppm。测量方法有，在主井采用一井几何定向测量(三角形连接法)，副井采用两井几何定向测量，导入高程测量采用钢尺法、全站仪法。此时，要注意的是，在进行三角高程测量的时候，其倾角的指标差必须在15范围以内。而且，每次丈量前后视和仪器高时进行两遍丈量，两次丈量的误差要在3mm范围之内。在将高程导入井下的时候，要进行重复多次的试验，并采用算术平均值作为测量成果，符合《煤矿测量规程》的要求。

2 贯通误差的初次预计

2.1 误差预计所需的参数

根据我矿已有的测量资料并参照《煤矿测量规程》，计算后确定出来的相关参数如下：

测角中误差：

全站仪量边误差：

高程测量的误差参数：

在得到以上参数的基础上，全面、有效的利用1：2000的贯通误差预计图（见附图），来进行两井相向贯通误差预计。

2.2 水平重要方向上贯通误差预计

（1）贯通相遇点误差：在误差预计图上根据辅运石门和副立井+900m马头门预计贯通相遇点，绘制出贯通相遇点K，预计贯通相遇点误差。过K点做垂直于贯通巷道中线的垂线X′轴，然后将一级导线上的测点分别向X′轴做垂线并用图解示法得 ，（附表：R值汇总表）。

（2）导线测量过程中由测角误差引起的横向偏差：

其中 是由预计图上先量得 ，列入表1中，再平方求和而得。

（3）在导线测量过程中由导线量边引起的横向偏差：共计测设29条导线边，导线边全长4634.7699米。

（4）K点在X＇方向上的预计中误差为：

（5）K点在水平重要方向上的预计中误差为（中误差2倍为最终的预计误差）：

通过上述初步误差预计，我们发现产生在水平重要方向上的预计误差并不大于贯通的允许偏差。为此，我们可以说水平重要方向上的预计误差能够满足生产限差要求。

2.3垂直重要方向上的贯通误差预计

根据以上选定的参数，下面将进行K点的高程误差预计，其中，高程测量所采用的全部是三角高程测量：

（1）三角高程测量引起的K点高程误差：

L：以千米为单位

K点在高程上的预计中误差0.043m

（2）K点在高程上的最终预计误差为（取其中误差的2倍作为最终的预计误差）：

通过以上对贯通点的高程进行误差预计，可以看出高程误差预计能够满足生产限差的要求。

3 贯通方案的最终确定

通过上述的贯通误差预计计算结果可以看出，我们所选择的贯通测量方案和施测方法都能满足工程限差的要求。所以我们选择的贯通方案是可行的。

４ 结论

总而言之，回风立井与回风斜巷的准确贯通，不但形成了矿井正式通风系统，还有效的确保了矿井通风的安全，进一步加快了矿井建设。当然，在此过程中我们也要注意，对于每一项贯通来说都应及时做好联测、收集整理、总结资料等工作；在方案实施时要精心组织，以减少各种因素的影响。以便为以后的测量提高强有力的动力，并奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]刘宏伟,姬婧,刘中元.立井贯通测量优化方案应用与实践[J].煤炭技术,2010(10).

[2]李学军.浅谈如何做好贯通测量工作[J].科技资讯,2010(7).