鹤煤六矿井下大巷贯通测量方法与精度

收稿日期:2012－03－13
作者简介:王永法(1973—)，男，河南封丘人，高级工程师，1998年毕业于太原理工大学，长期从事矿井地质测量工作，现任鹤煤公司六矿副总工程师。

鹤煤六矿井下大巷贯通测量方法与精度分析
王永法
(河南煤业化工集团鹤煤公司六矿，河南鹤壁458000)
摘要:为解决鹤煤公司六矿－600m 北大巷施工进度缓慢问题，从－600m 北大巷南端向北施工，与该巷道北端实现贯通。

在六矿－600m 北大巷贯通测量中，使用了陀螺经纬仪定向、井下“三架法”导线测量与“光电测距三角高程代四等水准”测量相结合的技术，并对贯通测量误差进行了分析。

效果检验证明，采用上述多种技术相结合的施测方法有效控制了测量精度，效果良好。

关键词:贯通测量;精度分析;陀螺定向;“三架法”中图分类号:TD175．5
文献标志码:B
文章编号:1003－0506(2012)07－0071－02
1工程概况
鹤煤公司六矿－600m 北大巷位于井底车场东
部，为解决－600m 北大巷施工进度缓慢问题，决定使用综掘机施工－600m 北大巷南端(三水平轨道暗斜井一侧)，从而加快与该巷道北端(三水平回风暗斜井一侧)贯通。

－600m 北大巷贯通属于一井内的巷道大型贯通，贯通线路全长约4900m (图1)，其中平巷长为3400m ，斜巷长1500m ，贯通相遇点K 点处巷道断面为4.6m ˑ3.6m (宽ˑ高)，贯通段采用全断面、一次喷浆成巷掘进。

根据施工工程要求，贯通相遇点水平重要方向上的允许偏差为0.3m ，高程方向上的允许偏差为0.2m 。

2贯通技术选择
－600m 北大巷贯通测量全长约4900m ，其特
点为贯通路线长、风量大、高差大、要求精度高，致使施测困难。

根据此次贯通的特点，决定采用以下测量方法:
(1)采用陀螺定向技术，加测陀螺定向边，以陀螺定向边为坚强边对导线进行整体平差。

(2)在井下导线测量中，采用全站仪“三架法”导线测量技术进行7ᵡ级导线测量。

(3)在井下高程测量中，将“光电测距三角高程
代四等水准”测量技术与全站仪“三架法”导线测
量
图1
贯通测量路线
方法结合使用进行测量。

3
贯通测量方案
3.1
测量仪器
(1)陀螺经纬仪。

采用WILD GAK1-41054型
陀螺经纬仪陀螺定向，选取一次定向中误差m A =ʃ15ᵡ。

(2)全站仪。

井下测角测边使用PTS-V2全站
仪，
仪器等级Ⅲ等，测边标称精度2mm ʃ2ˑ10－6
D ，测角标称精度M β=2'、MD =3mm +2ˑ10－6D ，其测角技术要求见表1。

表1
井下测角技术要求
范围划分对中次数
测回数15m 以下3315 30m 2230m 以上
1
2
注:①两测回间，应将度盘位置变换180ʎ/n (n 为测回数);②n 1，n 2为复测支导线第一、第二测量的总站数。

此次全站仪测角中误差为ʃ7ᵡ，边长范围60
200m ，观测方法为测回数，同一测回半测回互差
20ᵡ;两测回间互差12ᵡ;两次对中测回间互差20ᵡ;最大闭合差14ᵡn1+n
槡2。

3.2施测方法
3.2.1陀螺定向控制测量
陀螺定向使用WILD GAK1-41054型陀螺经纬仪，采用地面两测回、井下两测回检测其固定角及边长。

在井底已知边布设陀螺边D1—S3;在－600m 北大巷一侧靠近巷道口布设陀螺边L31—L32;在暗斜井一侧靠近巷道口布设陀螺边L14—L15(图1)。

《煤矿地质测量有关规程规定汇编》(以下称“规程”)规定:一测回测量陀螺方位角中误差为ʃ15ᵡ，实测为ʃ4.4ᵡ，满足精度要求。

“规程”规定:测量陀螺方位角平均值的中误差为ʃ10ᵡ，实测为ʃ1.6ᵡ，满足精度要求。

3.2.2“三架法”7ᵡ控制导线与红外测距三角高程
测量
(1)－600m北大巷侧。

－600m北大巷一侧贯通导线以D1为起算点，以此次D1—S3陀螺方位为起算方位进行导线测量，方位闭合至陀螺边L31—
L
32
，进行方位角平差、方位角闭合差计算，导线测量独立进行2次，L32点2次测量坐标互差为:ΔX=3 mm，ΔY=13mm，其导线坐标闭合差为13.3mm，满足导线全长相对闭合差1/6000的精度要求。

－600m北大巷一侧红外测距三角高程测量是以D1为起算点，独立进行2次测量，L32点2次测量红外测距三角高程闭合差为9mm，满足ʃ50槡L mm (42mm)的精度要求。

其中，L为导线点间的水平路线长度，km。

(2)暗斜井侧。

暗斜井侧贯通导线以D
1
为起算点，以此次D1—S3陀螺方位为起算方位进行导线测量，方位闭合至陀螺边L9—L10，进行方位角平差计算，方位角闭合差16ᵡ，导线测量再向前延伸至L15点，导线测量独立进行2次测量，L15点2次测量坐标互差为:ΔX=35mm，ΔY=32mm，其导线坐标闭合差为47mm，满足导线全长相对闭合差1/6000的精度要求。

暗斜井侧红外高程测量以D1为起算点，独立进行2次测量，L15点2次测量红外高程闭合差为12 mm，满足ʃ50槡L mm(50mm)的精度要求。

4贯通测量误差分析
此次贯通测量主要实施井下导线测量、陀螺定向测量和高程测量，贯通误差预计就是估算所采用的贯通测量方案在贯通相遇点K点的预计偏差。

4.1贯通相遇点K在水平重要方向X轴上的误差
(1)由陀螺定向误差引起的K点在贯通重要方向X轴上的误差。

预计公式为:
M
Xα
=ʃm
αt
/ρˑR
Y0
式中，m
αt
为陀螺定向中误差，15mm;ρ为固定常数，
206265;R
Y0
为井下导线起始点与K点连线在Y轴上的投影长，1150m。

将数据代入公式计算得，M X
α
=ʃ0.084m。

(2)由井下量边误差与以陀螺定向边为坚强边平差后的测角误差所引起的K点在贯通重要方向X 轴上的误差。

预计公式为:
M
X下
=ʃM2
Xβ
+M2
槡XL
代入数据计算得，M X
下
=ʃ0.110m。

(3)K点在贯通重要方向X轴上的预计误差。

由于贯通测量时，各项测量工作均独立进行2次，故贯通相遇点K在重要方向X轴上的预计中误差为:
M
X
=ʃM2
Xα
+M2
X
槡下/槡2
代入数据计算得，M X=ʃ0.098m。

贯通相遇点K在重要方向X轴上的预计误差为:
M
X预
=2M
X
，即M
X预
=ʃ0.196m。

4.2贯通相遇点K在高程方向上的误差
(1)井下红外代水准测量的高程误差。

按等外水准测量的标准，井下“三架法”红外代水准测量路线长5km，引起的高程中误差为:
M
h下
=ʃm
h槡
L，即M
h下
=ʃ0.045m。

(2)K点在高程上的预计误差。

由于贯通测量时，各项测量工作均独立进行2次，故贯通相遇点K 在高程上的预计中误差为:
M
h
=ʃM2
h
槡下/槡2，即M h=ʃ0.032m。

贯通相遇点K在高程上的预计误差为:
M
h预
=2M
h
，即M
h预
=ʃ0.064m。

4.3测量误差预计结果
由计算可知，贯通相遇点K在重要方向X轴上的预计误差为ʃ0.196m，小于允许偏差值ʃ0.3m;贯通相遇点K在高程方向上的预计误差为ʃ0.064 m，小于允许偏差值ʃ0.2m，满足工程需要。

5效果检验
2010年5月，－600m北大巷(下转第86页)
等钩时间，且利用电机车运送节省人力，保证了矸石的正常外运。

掘进1.6m 的出矸时间在40 50min 。

仅出矸一项缩短时间近1h ，提高了掘进速度。

从安全角度看，斜巷出矸全部采用胶带输送机运输，避免了斜巷轨道运输，运输安全性大大提高。

(3)改进运料系统。

利用巷道断面大的优点，在胶带机另一侧铺设轨道，轨道紧跟掘进面耙矸机，用来运送支护材料、喷浆料，解决了锚杆、金属网、锚索及喷浆料等材料的运输难题。

锚杆、锚索、金属网等支护材料码放在胶带架上方的专用货架上;喷浆机安装在耙矸机后紧贴轨道的位置，喷浆料存放于平巷耙矸机后较宽敞的位置，
需喷浆时，将已搅拌好的喷浆料运至喷浆机位置。

支护材料、喷浆机距掘进面均不超过20m ，施工非常方便，为掘进面的快速掘进提供了有利条件。

改进出矸、运料系统后的辅运大巷运输及设备布置如图2所示。

图2辅运大巷运输及设备布置示意
(4)合理组织施工。

巷道断面较大，施工线路
长，在安排施工时应尽量多个工序平行作业。

掘进面装药放炮时，3 5人在料场进行拌料、装料，使拌
料、装料与装药、放炮平行作业。

放炮后，
2 3人审顶，5 6人准备初喷，2 3人准备出矸，使审顶、准备初喷、准备出矸平行作业。

审顶结束后即开始初喷，初喷结束后立即进行临时支护、扒矸、出矸。

达到支护高度后进行锚网作业，锚网作业时，先靠正顶
及一帮锚网;同时，3 5人在料场进行拌料、装料，准备复喷。

待正顶及一帮锚网结束后，开始喷浆，同
时在另一帮进行锚网作业。

全部锚网结束，开始将锚索钻机更换为YT28风钻，准备进行上部炮眼的施工，待喷浆移至后支护的一帮时即进行上部炮眼施工，使喷浆、锚网支护与上部炮眼施工平行交叉作业，节省了施工时间，提高了工效。

3结语
采取上述措施后，辅运斜巷的施工速度大幅提高，8月份单头掘进成巷92m ，折合标准断面(按18m 2算)118m 。

刷新了焦煤公司岩巷掘进的新纪录，为以后在砂质泥岩、中粒砂岩中掘进下山巷道的安全、快速施工奠定了坚实基础;同时，避免了斜坡道的出矸任务，保证了施工安全。

为同类地质条件下岩巷快速施工提供了宝贵的借签经验。

参考文献:
［1］闫日武，王高．大断面岩巷快速掘进技术［J ］
．建井技术，2002，23(1):6-9．
［2］王艳功，孙宜龙，韦庆舒．“三小”爆破技术在采掘工作面的应
用［
J ］．中国煤炭，2000(12):19-20．(责任编辑:秦爱新櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄)
(上接第72页)顺利贯通。

巷道贯通后，对贯通巷道两侧的贯通导线进行了闭合测量，计算出距贯
通相遇点最近的－600m 北大巷井下两导线点L 15、L 16的坐标及高程(表2)。

表2
巷道贯通前、后两导线点的比较
点名贯通前
X /m
Y /m Z /m 贯通后
X /m
Y /m Z /m 互差ΔX /mm ΔY /mm ΔZ /mm L 153975834.893519387.863－466.1783975834.911519387.724－466.185－81397L 16
3975836.722
519602.349
－578.588
3975836.691
519602.227
－578.637
31
122
49
从表2可以看出，距贯通相遇点最近的－600m 北大巷井下导线点L 16在贯通重要方向X 轴上的误差最大(31mm )，小于贯通相遇点K 在重要方向X 轴上的预计中误差ʃ0.196m ;距贯通相遇点最近的－600m 北大巷井下导线点L 16在高程上的误差最大(49mm )，小于贯通相遇点在高程上的预计中误差ʃ0.064m ，贯通精度满足生产和设计要求。

6结语
鹤煤公司六矿－600m 北大巷贯通测量长度为
4900m ，采用陀螺定向、光电测距三角高程、全站仪“三架法”导线施测等相结合的综合技术，提高了测量精度，确保了巷道的顺利贯通，可为大型巷道贯通测量提供借鉴。

(责任编辑:刘欢欢)。