大型矿井巷道贯通测量方法与误差分析

范鹏凯

（潞安集团古城煤矿，山西 长治046100）

大型矿井的存在为我国社会经济的快速发展和区域民生的稳固保障提供了重要作用，而矿井巷道贯通测量方法作为大型矿井巷道测量的重要类别，贯通测量方法的科学性、合理性与精确度直接关系到大型矿井的合理开发。然而，根据我国相关数据信息，我国绝大部分大型矿井巷道贯通测量方法在一定程度上都存在着测量精度不满足测量要求这一突出问题，因此，大型矿井巷道贯通测量方法技术流程的改进和测量准确度的提升势在必行。在此背景下，对大型矿井巷道贯通测量方法的深入探讨与剖析，对其测量工艺流程进行合理分解，研究大型矿井巷道贯通测量方法误差原因并提出针对性控制措施，也就具备了重要理论意义和现实价值。

1 矿井巷道贯通测量的意义

首先，大型矿井巷道贯通测量有助于矿井工程成本费用的节约和工程进度的合理保证。大型矿井巷道贯通测量数据精确度越高，越能加快矿井工程的地下掘进速度，使大型矿井多个需要相互贯通、相互连接的巷道能快速联通，不断缩小大型矿井地下建设周期，确保工程项目进度符合预期目标，节省企业的成本费用支出。另一方面，大型矿井巷道贯通测量有助于保证工程施工安全。在矿井施工过程中，巷道的贯通测量数据精确与否直接影响着工程项目施工的顺利与否，及其安全保障措施计划方案的制定。巷道贯通测量精确度的不足，很容易造成地下矿井巷道与巷道之间的不精确连接，甚至是导致巷道与巷道之间有较大的分离偏差，造成大型矿井巷道掘进安全事故的频频发生，因此，在整个大型矿井巷道贯通测量工作中，测量技术人员必须保证贯通测量数据的精确度与合理性。

2 矿井巷道贯通测量方法

2.1 井下平面导线测量

井下平面导线测量方法是目前所有大型矿井巷道贯通测量方法中应用最为广泛的重要测量方式，具体应用往往包括主辅点菱形导线法、主辅点四边形导线法和环形导线法三大类。其中，主辅点菱形导线法如图1所示。在三种井下平面导线测量方法的实际施工过程中，需要增加辅助性的导线点，借助导线点布设位置。导线点往往设定在靠近大型矿井贯通测量方法的主控制线附近，利用全站仪精确测量主控制线和辅助线导线之间的距离大小。在大型矿井巷道贯通测量过程中，利用菱形或四边形导线法进行测量是将四个导线点连接成菱形或四边形，环形导线法则是利用强制归心装置设定环形导线法测量过程中的所有导线点，在确保环形导线法测轴线数据精确度的基础上进行测量。

图1 主辅点菱形导线法

2.2 矿井联系测量

大型矿井巷道联系测量方法是依托于定向法原理，选取某一矿井或某两个矿井作为联系测量的定向基础，确定矿井起始坐标、起始高程和起始方位角等参数信息，进而将地面参数数据和大型矿井井下参数数据相互关联，以地面测量的参数数据为依托，计算出大型矿井井下基准点的平面坐标、平面高程和平面方位角等原始数据。

2.3 地表平面导线测量

在利用地表平面导线法对巷道进行贯通测量时，应将贯通测量观测地点选取在大型矿井上方所对应的靠近矿井井点的某一位置。该位置必须具备数据观测便捷和数据分析合理等基本原则，视野良好，地势平稳，确保观测人员能合理确定后续观测数据。同时，利用地表平面导线测量大型矿井数据信息的各测点之间的高程信息和位置误差设计必须符合规范要求，可根据精度目标提前计算出各测点高程和位置误差的允许范围，在观测点位置科学确定后，应在各观测点之间设置导线网，将观测点与周围观测点三角连接，最后借助三角网法对大型矿井巷道的各观测点数据进行连接测量。

3 巷道贯通测量工艺及误差分析

3.1 贯通测量工艺流程

大型矿井巷道贯通测量作为矿井测量的重要内容和关键工序，矿井巷道贯通测量所涉及的工作范围较广，具备较高的专业技术要求和人员技能需要，因此，大型矿井巷道贯通测量过程中应制定尽可能明晰的施工计划，根据科学的施工工艺流程对各施工工序与施工步骤进行合理规范，避免矿井巷道贯通测量误差的不断积累。通常情况下，矿井巷道贯通测量工艺流程主要包括准备工作、几何要素计算、贯通位置与时间确定、延长与核实巷道腰线中线四大步骤。就计算几何要素问题而言，大型矿井巷道贯通测量需要坡度、方位角、倾角、中心线位置、指向角大小等诸多几何要素，而在该类型几何要素计算过程中，应针对矿山类别实际与矿山所处地理条件、地质情况等，科学选择计算方法，保证几何要素计算结果的精确度与合理性。

3.2 测量数据误差分析

大型矿井巷道贯通测量误差数据的存在，直接影响矿井巷道后续施工和最终测量数据精确度，因此，提高矿井贯通测量数据精度是矿井地下工程施工的必备要素。通常情况下，利用井下平面导线测量、矿井联系测量、地表平面导线测量等方式所测的井下巷道贯通测量数据误差往往集中于三大方面。首先是受地表变化因素影响的测量数据与计划数据之间的偏差。其次是各类型贯通测量方法在测量过程中，由于导线长度选择不合理，测量工作人员根据导线法或其他设备仪器测量贯通数据时造成误差的不断积累，使最终测量数据与预期数据之间偏离较大。最后，定向测量方法所选取的定向与投点方向也是造成矿井巷道贯通测量误差出现的重要原因。

4 提高巷道贯通测量精度的控制措施

大型矿井巷道贯通测量精度影响因素多种多样，施工人员专业素养、仪器设备实际精度、矿井巷道贯通测量方案等都是直接关系巷道贯通测量精确度的重要原因。因此，可从以下几方面不断提高大型矿井巷道贯通测量数据精确度。首先，应明确测量误差不可消除但可减小的性质。在巷道贯通测量过程中，可结合矿井实际情况，以技术理论和经济行为分析制定更加合理的矿井巷道贯通测量方案，不断提高技术工作人员对矿井测量误差影响因素的分析，针对性地优化相对应的施工环节。其次，可构建专用的大型矿井地面控制网。由于矿井开发范围的不断扩大造成原有地面控制点在外在地表环境变化下的变化，使基准数据参考性减弱，因此，可借助构建专用地面控制网的方式，保证地下矿井巷道贯通测量数据精度。最后，可借助提升井下导线测量精度的方式缩小巷道贯通测量误差。

5 结语

巷道贯通测量数据信息的精确直接关系着大型矿井巷道安全和施工安全，关系着矿山的合理开发和安全高效。一般而言，大型矿井巷道贯通测量误差影响因素主要表现为地表连接误差、井下导线测量误差和定向误差等诸多类别。因此，可不断优化大型矿井巷道测量方案，提升测量工作人员专业素养，构建专用地面控制网，不断提高测量定向质量等，以此不断缩小大型矿井巷道贯通测量误差，进而为巷道施工安全做铺垫。