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贯通测量的实践与分析

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：杨红1 贾强2 陈惠均2

[导读] 摘要：本文通过总结代池坝煤矿303采区轨道上山贯通测量工作中的实践工作经验,进行精度分析，介绍一些保障井巷贯通精度的一些措施和注意事项,为今后的贯通测量提供了非常宝贵的经验。

        1.川煤集团广旺公司代池坝煤矿四川广元 628208；
        2. 四川省煤田地质工程勘察设计研究院四川成都 610071
        摘要：本文通过总结代池坝煤矿303采区轨道上山贯通测量工作中的实践工作经验,进行精度分析，介绍一些保障井巷贯通精度的一些措施和注意事项,为今后的贯通测量提供了非常宝贵的经验。
        关键词：贯通测量；测量精度；技术分析
        Through survey;Me asuring;Technical analysis Summary and analysis of through survey in coal mine
        YANG hong JIA qiang CHEN hui-jun
        一、引言
        贯通测量是矿山测量工作中的一项重要工作，能否实现井巷贯通是衡量测绘工作质量的一个重要标志,贯通工程质量的好坏，直接关系到整个矿山的建设、生产和经济效益，所以贯通测量在矿山生产建设中地位不容忽视。本文以代池坝煤矿303采区轨道上山贯通测量为例，对其进行技术分析、总结，能够得到保障井巷贯通精度的一些措施和注意事项,为以后的高精度贯通测量提供了非常有益的借鉴。

                                             图1
        二、工程概况
        本次贯通是代池坝煤矿新采区轨道上山贯通，为一井内重要贯通工程，贯通导线全长3823m，巷道主要包括上部+510m回风平巷、下部+320运输平巷、+510m回风斜巷、301采区轨道上山、303采区轨道上山。303采区轨道上山按照生产设计部门的要求和工程的需要，实行相向掘进。本工程开工于2013年1月，历时二年零八个月，于2015年9月13日早班安全准确贯通。工程示意图如（图1）：
        三、测量技术要求
        所有测量工作均严格按照集团公司批复的《代池坝煤矿303采区轨道上山贯通测量设计》及《煤矿测量规程》要求实施。导线测量采用尼康2c 全站仪，水准测量采用AL-32自动安平水准仪(S3型)，直线巷道及斜巷均采用YTH-600型激光指向仪进行中腰线控制。
        （一）井下导线测量技术要求
        井下导线测量按《煤矿测量规程》7″导线的规定施测，测角采用测回法进行测量。水平角的观测限差见表1。
                                                                      表1 导线水平角的观测限差

        测距时采用全站仪测定，和测角同步进行，每条边的测回数不得小于两个。采用单向观测或往返（或不同时间）观测时，其限差为：一测回读数较差不大于10mm，单程测回间较差不大于15mm；往返（或不同时间）观测同一边长时，化算为水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于1/6000。
        在边长小于15m或倾角在15°以上的倾斜巷道中测量边长时，往返水平边长的允许互差可适当放宽，但不得大于边长的1/4000。
        （二）井下高程测量技术要求
        平巷中采用S3型水准仪进行测量，为等外水准，分段独立进行往返观测，观测时要求前后视距大致相等，视线长度一般在25M～65M之间，采用3米水准尺，每段往返水准测量的允许闭合差匀不应大于±50 mm（R为水准点间的路线长度，以km为单位），取其平均值作为最后计算结果。
        斜巷采用三角高程测量方法，与导线测量同时进行。三角高程测量垂直角观测精度要求见表2。
                                                                 表2 观测垂直角的精度要求

        三角高程测量进行往返测量，相邻两点往返测高差的互差不应大于10mm+0.3mm×τ（τ为导线水平边长，以m为单位）；三角高程导线的高程闭合差不应大于±100mm （L为导线长度，以km为单位）。当高差的互差符合要求后，取往返测高差的平均值作为测量结果。
        （三）贯通精度要求
        根据《煤矿测量规程》规定，此次贯通为同一矿井内贯通巷道，要求两中线之间偏差不得大于0.3m,两腰线之间偏差不得大于0.2m。

        四、贯通精度
        轨道上山贯穿点G5在贯穿前后的坐标与方位角对比：

        （一）角度闭合差
        此次贯通闭合导线共施测46站，施测角度总和为7920°00′38″，按闭合导线计算施测角度闭合差如下：
        △fβ实=∑β实—180×（n-2）
        =7920°00′38″—180*44
        =+00°00′38″
        角度闭合差允许值如下：

        结论：贯通fβ实＜fβ允，此贯通闭合导线角度闭合精度优良，其角度闭合差在《规程》规定控制范围内。
        （二）导线全长相对闭合差
        fΔχ=0.145 ,fΔУ=－0.038 ，L=3823

        =1/25000
        《规程》规定，7秒级光电导线全长相对闭合差不低于1/8000；此导线全长相对闭合差达到1/25000。该贯通闭合导线边长丈量精度优良。
        （三）水平误差
        实测水平重要方向误差：

        预计水平重要方向误差：
        1.井下各项误差引起G5点在水平重要方向X′轴上的中误差Mx

         为由测角误差引起贯通相遇点G5在水平重要方向上的误差, 为由量边误差引起贯通相遇点G5在水平重要方向上的误差。
        2.因导线独立测量两次，则平均值中误差

        3.按<<煤矿测量规程>>取二倍中误差，则G5 点在水平重要方向上的预计贯通误差为：

          ，符合要求。
        （四）高程闭合差

        本次三角高程测量三段路线允许中误差：

        本次高程允许误差：
        fh理

        fH允=2fh理=±
        本次实测高程闭合差：
        fH实= 0mm
        结论：贯通fH实＜ fH允，贯通高程控制测量精度优良。
        五、技术分析
        303采区轨道上山实现了准确安全贯通，贯通测量控制地段的各类高精度永久导线点、水准点资料、光电测量的误差理论及施测经验，对303采区及其它中小型贯通提供了坚强可靠的起算数据和光电施测经验，并具有重要的理论依据。
        （一）贯通测量精度分析
        根据贯通实测资料求得的各项误差参数，按贯通设计方案推导出水平方向误差为，竖直方向上的误差为，这两重要参数与实测的0.150m和0m是基本相符的，说明由实测资料求得的各项误差参数是可靠的，所求得的误差参数可供今后参考和利用。
        本次贯通测量按7″级导线施测，从两次水平角值的观测统计来看，中误差较大的水平角均出现在边长小于30m和长短边或斜巷所构成的水平角中，而这些较大的测角误差将直接影响整个导线网的精度和贯通的精度。其出现的原因应有三个方面：一是由于边长短，仪器的对中误差和前后视测点的摆动对角度的影响就十分明显；二是由于前、后视边的边长距离相差过大，一边距离短的有测点摆动的影响，另一边距离长需要调焦引起焦距的变动；三是一边是平巷，另一边是斜巷有仪器竖轴倾斜的影响。要提高这类水平角的观测精度，就要尽可能地提高仪器的对中精度，减小前、后视测点的摆动，增加观测次数。
        贯通后的高程闭合差为0mm，说明水准测量与三角高程测量的方案、方法是完全正确可行的，就其闭合差来分析，闭合线路总长3823m，且通过一条430多米斜巷的三角高程测量闭合差为0mm，反应出在水准测量和三角高程测量中系统误差的影响不大。某些测段我们采用全站仪进行三角高程测量，对水准测量的高程进行二次检核，水准测量与全站仪三角高程测量的互差在±7mm--±15mm之间，均达到井下高程测量的精度要求。由此看来在今后的测量中，可将井下全站仪三角高程代替一般的水准测量，或用于高程复测检核，以减少高程测量的次数和时间，同时也能保证施测的正确性和精度。
        综上所述可以看出，井下由于受井巷和自然环境条件的限制，控制导线的布网技术指标难以达到理想的要求，而受影响最大的就是导线网中的水平角，所以井下测量角度误差对贯通水平重要方向的影响是最主要的。因此说提高贯通测量的精度，主要是提高测角的精度。就一般情况而言，只要严格按照贯通测量设计和《煤矿测量规程》的规定去实施，就能达到预定的要求。
        （二）测量中需要注意事项
        1.重视贯通测量前的准备工作。一是对井巷工程设计图纸进行全面检核，重点是与贯通有关的工程设计图纸，检查其方位角和高程是否正确、是否闭合，发现问题及时修正。二是参照生产的掘进计划，选择合适的贯穿点，编制贯通测量设计说明书，并进行贯通误差预计。三是除绘制贯通施工进度图外，还需绘制贯通测量放线设计图，将井巷施工参数、测量设计、实测的控制点反应到贯通测量放线设计图上，便于全面掌控贯通工程情况。四是严格执行测量仪器定期检校制度，减小仪器的系统误差对贯通测量的影响。
        2.严格按照《煤矿测量规程》实施，对内、外业工作做到严细务实。一是贯通测量的大部分工作为标定工作，其重点是中腰线的标定；中腰线标定要认真、仔细、准确、及时，标定前后要有检核；二是严格按《煤矿测量规程》规定及时延伸导线，各级导线的限差必须符合要求；三是加强原始记录工作。测量工作的开展主要来源于外业原始资料的收集，而外业资料的收集全部反应在原始记录上，因此原始记录必须真实、清晰、完整反应现场情况，便于室内检查计算工作的顺利开展。四是坚持必要的审批、审核、复算、复测制度。贯通工程施工较复杂，技术要求高，工期长，施工放线、导线测量特别频繁，数据量大，层层把关，多人检核，能有效防止工作失误。
        从这次贯通的结果可以看出，虽然工程比较复杂，贯通距离较长，但实际贯通偏差都较小，这一结果除了运用精密的测量仪器和先进的数据处理手段外，其中更重要的一条就是严格组织管理，不折不扣的执行测量技术管理制度和《煤矿测量规程》，坚持必要的测量检核、复测、复算工作，以确保贯通的顺利实现。
        参考文献
        [1]矿井贯通测量方法探讨,吕吉春,肖坤.
        [2]全站仪及贯通误差预计在矿山测量中的应用研究,王晓明.
        [3]AUTOCAD在矿井贯通测量误差预计中的应用研究,谢涛.
        [4]提高矿井贯通测量精度的探讨,王全海.
        作者简介
        杨红（1968-），男，汉，四川三台县人，大学学历，工程师，现任代池坝煤矿副总工程师，从事生产技术管理。四川省广元市旺苍县普济镇代池坝煤矿，13981202608。
        贾强（1978-），男，汉，四川通江县人，研究生学历，高级工程师，从事生产技术管理。
        陈惠均（1966-），男，汉，四川自贡市人，大学学历，高级工程师，从事生产技术管理。四川省成都市青华路39号，13730651566。