贯通测量技术在矿井开采巷道中的应用分析

时间：2024-07-28

穆森茂

（晋能控股煤业集团白洞矿业大同有限公司，山西大同 037003）

为了减少开采巷道贯通事故的出现，确保贯通施工的安全问题，需要在测量矿井巷道贯通时，保证贯通测量的精度，同时应制定合理的贯通测量方案，解决实际巷道贯通作业中所遇到的问题和难点。本文从仪器装备、团队建设、方案设计等方面综合考量，设计了贯通测量方案，在实践中分析了贯通测量技术的影响因素和优化措施，提高了矿井开采的贯通测量精度。

1 贯通工程概况

白洞煤矿的井田南北走向长3 km，地处煤层主要为石炭系太原组煤层群，煤层层数共计6 层，总厚度为78.61 m，可开采煤层总计为5 层，厚度为24.59 m。俯瞰整个开采矿区，可以稳定开采的煤层为5 层上层煤和6 层煤，其中5 层上层煤的厚度均值为12.07 m，6 层煤的厚度均值为2.99 m。此外，8 上层煤整个区域80%左右都可以开采，厚度均值为2.83 m，而9 上层煤只有部分区域可以开采，厚度均值为2.48 m，煤层倾角数值＜10°。

2 贯通测量方案

2.1 贯通工程概况

按照白洞煤矿开采计划，计划开采8 采区的5层煤，目前已搭建好5105 轨道，其水平铺设长度为1.2 km。该轨道作为联络巷道计划与采煤区东大巷贯通，整个贯通工程项目属于一个大型贯通项目，其贯通路线长度为3.7 km，贯通形状呈T 字形，同时在全岩巷道中实施断面贯通。

2.2 贯通测量方案

参照北京坐标系构建与其相同的坐标系统开展测量，该矿区使用独立坐标系对2105 巷道开展贯通工程，同时需在矿区内搭建四等三角网络（如图1）。此次贯通测量工程从2105东大巷水平方向开展，选用8″级经纬仪导线铺设5105 轨道，其他轨道选用17″级经纬仪导线，高程测量时利用三角高程测量技术开展。在贯通测量过程中需使用的测量仪器包括DJ2 型经纬仪、DJ6 型经纬仪、钢卷尺和直尺。根据精度控制标准，贯通工作面上两中线之间的差值需＜0.2 m，两腰线间的差值应小于0.15 m。

图1 贯通测量方法示意图

贯通测量时使用水平角观测技术[1]，当使用8″级经纬仪导线时，选择仪器DJ2 型经纬仪，选用测回法进行贯通测量。若导线边长＜14 m，规定对中的频率为三次，测回数应设置为三次；若导线边长处于14～29 m 之间，规定进行两次对中，两次测回；当导线边长＞29 m 时，规定对中一次，测回数设置为两次。当使用17″级经纬仪导线时，选择DJ6型经纬仪，使用复测法进行贯通测量。当导线边长＜14 m 时，与8″级导线要求一致；当导线边长＞14 m 时，规定对中次数为一次，测回数为两次。

3 精度控制分析

3.1 确定误差限值

按照矿井类型，巷道贯通可分为单井巷道贯通、两井间的巷道贯通以及竖井贯通。单井巷道贯通是指导线铺设的起止两端都在一个巷道内且可以直达贯通。两井间的巷道贯通是指需要在两个矿井之间的贯通巷道起止两端铺设导线，并且该导线可以与地面连接，必要时可同时进行测试。立井贯通指的是从地面或者矿井提升底端进行的立井式贯通[2]。贯通巷道常在连接处出现偏差，三种偏差值的许用偏差限值见表1。

表1 井巷贯通的容许偏差参考值

3.2 贯通精度分析

为了保证此贯通工程的安全性以及稳定性，确保测量精度准确，对于此项贯通工程，其地面独立控制系统是基于光电测距技术，并使用对应导线搭建完善系统，使用陀螺全站仪开展测量工作，同时在铺设井下贯通导线时，辅助布置陀螺定向边，同时进行平差补充。

选择全站仪并使用前视悬挂棱镜法进行高程测量，进一步基于实测中收集到的数据进行分析求得闭合差参数。根据高程误差公式可测得实际中的误差参数值，具体公式如下：

式中：mh0为高差中的误差值，fh表示闭合差值，L为路线长度。

根据式（1）可以得到预估的贯通误差[3]为：

式中：MHK平表示两次测量后的平均值误差，可以计算得到1101 轨道和1102 轨道进行联合测试后所产生的高程闭合差值为-36 μm，符合高测要求，该轨道的高程精度控制效率准确。

3.3 实例贯通工程应用

在对白洞矿巷道进行掘进贯通时，需要保证每间隔35 m 时使用经纬仪对工作面的中线上的贯通点进行检测校验，保证贯通点在中线上，如果两者之间的距离＜75″时，则保持中线贯通。在贯通工作相遇距离2030 m 处，需对整体导线进行复测，确定末组中线方向。导线复测时应及时关注导线的方向，使用导线网从巷道外的起始点开始，使用两队测试人员，使用两组不同的仪器开展测量，同时要保证后续绘制组和分析组及时跟进，得到贯通数据（如图2），如导线角度闭合差，以及新老导线的对比数据曲线，重点分析原导线的数据信息，可根据其测量参数和误差值去进一步合理选择测量方法以及改进测量环节应注意的问题，最终提到测量精度。