井下多頭掘進(jìn)及箕斗井貫通測量誤差控制

吳富奇 吳越

摘要：為了提高箕斗井施工速度確保施工質(zhì)量和施工安全，采用不同（高度）中段同時(shí)施工一條井，在太白金礦取得了理想的效果。本文通過箕斗井施工管理和多年來貫通測量經(jīng)驗(yàn)，闡述箕斗井貫通測量技術(shù)措施和誤差控制方法，以及在施工管理中應(yīng)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：施工質(zhì)量；誤差控制；組織管理

一、 箕斗井施工的目的與意義

主豎井建成后，采礦工程下移，1200中段開始供礦。主豎井承擔(dān)人員及材料輸送和廢石與礦石的提升，隨著地表以上平硐礦石生產(chǎn)能力不足，逐漸加大了豎井提升負(fù)擔(dān)。為了解決日益嚴(yán)重的供礦矛盾，太白金礦與蘭州有色冶金設(shè)計(jì)院研究決定，提前施工箕斗井，要求盡最大能力在較短時(shí)間內(nèi)完成該工程，確保礦山生產(chǎn)持續(xù)、穩(wěn)定，和經(jīng)營目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1.1 現(xiàn)有工程及開拓情況

豎井工程從地表1306m掘至1130m，分別建有1290、1250、1200、1150等4個(gè)中段，中段高度50m，并于2000年完成所有開拓工程。1150中段與1200中段建有廢石井和溜礦井，裝礦平臺位于1150中段。豎井內(nèi)所有礦石和廢石從1150中段提升至1290中段，經(jīng)1290中段平硐運(yùn)至地表。

1.2 箕斗井工程設(shè)計(jì)

箕斗井工程由蘭州有色設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，經(jīng)我礦與設(shè)計(jì)單位研究后作了局部調(diào)整?；肪c豎井直線距離25m，箕斗井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)半徑1m，井中心標(biāo)定誤差20mm，從地表1312m掘至1150中段，與1150中段開拓工程相通，井深162m。在1200中段建一些溜礦井與箕斗井裝礦巷道于1185m相通，礦石在1185m裝礦，提升至1305m，經(jīng)自卸裝置倒入礦倉，由1290中段運(yùn)出。在1150建礦石回收倉，將回收礦石由豎井提升?；肪┻^巖層的巖石硬度系數(shù)f=7.6，較穩(wěn)固，除局部用混凝土支護(hù)外其余井筒不用任何支護(hù)。利用現(xiàn)有工程采用多頭掘進(jìn)施工井筒是最合理、最有效、最安全的方法，由作者提出方案經(jīng)設(shè)計(jì)部門和本單位批準(zhǔn)，同意從1150、1200、1250、1290等4個(gè)中段同時(shí)反掘，地表1312m采用正掘施工。（見示意圖1）

1.3箕斗井工程施工組織

2001年6月成立箕斗井工程指揮部。為了確保施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，制定了嚴(yán)密的施工計(jì)劃，認(rèn)真做好了貫通前的預(yù)計(jì)工作并優(yōu)選了貫通測量施策方案，從我礦調(diào)配了優(yōu)秀的施工隊(duì)伍，由測量人員具體管理、監(jiān)督施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。

二、 井下掘進(jìn)箕斗井貫通測量誤差控制

2.1箕斗井貫通測量技術(shù)保證

在礦山測量中經(jīng)常遇到平巷、斜巷貫通測量，貫通面只是一個(gè)。且縱向誤差對其沒有任何影響，而在箕斗井貫通中是多個(gè)工作面的整體貫通，每一個(gè)工作面的點(diǎn)位誤差都將影響箕斗井貫通精度。而工作面中心的點(diǎn)位誤差又由導(dǎo)線的縱、橫誤差引起，況且標(biāo)定井筒中心難度大。因此，目前礦山還沒有采用此方法掘進(jìn)豎井。通過仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)影響箕斗井貫通測量誤差來源主要是單井定向所帶來起始方位角誤差、復(fù)測支導(dǎo)線測角和測邊引起的放樣控制點(diǎn)誤差、放樣井筒中心時(shí)的標(biāo)定誤差等。而在這5個(gè)工作面中，由于各中段支導(dǎo)線長度以及測站數(shù)相近，可以認(rèn)為支導(dǎo)線引起的誤差相等，標(biāo)定點(diǎn)的采用方法和使用儀器相同，所以標(biāo)定精度也相同。而在1150中段采用幾何定向，鋼絲最長，鋼絲受井下側(cè)壓風(fēng)和水珠的擊打最大，容易產(chǎn)生晃動，觀測條件最差，那么它的定向精度最低。因此，貫通點(diǎn)誤差來源較大的是1150中段中心點(diǎn)位誤差，地表1312m最小。取最大（1150中段）為例加以分析和研究，依據(jù)國家計(jì)委、經(jīng)委頒發(fā)的《礦山生產(chǎn)地質(zhì)和測量工作暫行規(guī)定》和《煤礦測量規(guī)程》對于10〃導(dǎo)線等級，復(fù)測支導(dǎo)線測角與測邊引起的點(diǎn)位誤差分別為：

圖1太白金礦箕斗井設(shè)計(jì)施工示意圖

（1） （2）

（1）式中M—導(dǎo)線測角中誤差引起的點(diǎn)位差，mm；mα—測角中誤差，這里取值10〃；ρ—一弧度對應(yīng)的秒206265；L —觀測邊長度，mm。

（2）式中Mi—井下導(dǎo)線測邊中誤差引起的點(diǎn)位差，mm；

α平—邊偶然誤差系數(shù)，這里取值為0.0005；α斜—量斜邊偶然誤差系數(shù)，這里取值為0.001；p—井下量邊系統(tǒng)誤差系數(shù)0.00005；L直—兩井之間直線距離，25m。一井定向所產(chǎn)生的起始方位角，這里取值2′，引起的導(dǎo)線點(diǎn)位誤差應(yīng)為：

=±14.5（mm）。

貫通面預(yù)計(jì)點(diǎn)位誤差為：

=316.4；

±17.79mm。

預(yù)計(jì)誤差小于設(shè)計(jì)誤差20mm ，況且在正常情況下，一般預(yù)計(jì)誤差均偏大于實(shí)際誤差，說明測量貫通方案可行。在技術(shù)上給予了保證。

2.2 在實(shí)施過程中誤差控制方法

從誤差預(yù)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，誤差主要來源于定向和測角，因此，在定向觀測中盡量取較有利的圖形條件，將連接點(diǎn)適當(dāng)靠近垂線，但不能小于望遠(yuǎn)鏡的明視距離2m。觀測工作應(yīng)井上、井下同時(shí)進(jìn)行。在復(fù)測導(dǎo)線中應(yīng)盡量減少短邊，否則應(yīng)增加觀測測回，采用兩次獨(dú)立對中觀測等方法提高該站的觀測精度。

在標(biāo)定井中心點(diǎn)時(shí)，不要在地板做點(diǎn)。因爆破后產(chǎn)生的廢石將會埋住中心點(diǎn)，出渣時(shí)將會毀掉該測點(diǎn)，應(yīng)用間接方法將點(diǎn)固定在井壁上，呈米字形，其交叉點(diǎn)為井筒中心點(diǎn)，既方便定位和檢查，又不容易損壞，在竣工后利于評定（見圖2所示）。

貫通后應(yīng)進(jìn)行閉（附）合聯(lián)測、評定，為今后其它貫通工程成果使用提供可靠的依據(jù)。由于在箕斗井貫通測量過程中，我們將重點(diǎn)放在點(diǎn)的水平精度控制上，因而在高程上的精度就不一定能達(dá)到相同的等級，同樣在隧道貫通中縱向誤差就很難確保，因此，該成果沒有評定之前還不能作為下一個(gè)工程的控制點(diǎn)。

2.3 注意事項(xiàng)

認(rèn)真審核圖紙資料，把好圖紙質(zhì)量審核關(guān)是確保貫通工程順利竣工的前提，也是測量人員在實(shí)施貫通測量工程中首先應(yīng)抓好的大事。一張井巷設(shè)計(jì)圖紙，雖然由設(shè)計(jì)部門各級人員層層校核簽字，但最后難免在圖紙上存在著或多或少的錯誤，如果按這些錯誤數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)定要素與放樣要素，再以這些要素去定位工程位置及方向，必定會造成工程報(bào)廢，甚至由此引發(fā)安全事故。

認(rèn)真做好儀器檢核工作避免因儀器誤差超限而降低貫通精度，做好臺帳和原始資料的管理，是貫通測量不可忽視的基礎(chǔ)工作。保管好測量成果，并按導(dǎo)線等級編號存檔。嚴(yán)格執(zhí)行內(nèi)外業(yè)獨(dú)立計(jì)算制度，所有測量的內(nèi)外業(yè)成果均須由兩人以上獨(dú)立計(jì)算后進(jìn)行校對，發(fā)現(xiàn)不符應(yīng)查找原因，以糾正在計(jì)算或者抄錄外業(yè)資料中的錯誤。要克服麻疲思想和僥幸心理。

三、施工組織和管理

在箕斗井工程指揮部統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，下設(shè)混凝土支護(hù)施工組、鑿巖爆破組、材料設(shè)備組。測量人員負(fù)責(zé)組織、安排，并協(xié)調(diào)混凝土支護(hù)組和鑿巖爆破組，材料設(shè)備組負(fù)責(zé)材料的供應(yīng)和設(shè)備采購，以及設(shè)備驗(yàn)收等工作。在我礦箕斗井施工過程中，所有鑿巖爆破工作依據(jù)施工指令進(jìn)行，在井掘進(jìn)到離貫通面20m時(shí)，必須交叉作業(yè)，由指揮部統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織。每一中段作業(yè)面距貫通面最后2m時(shí)采用從上向下鑿巖，也就是正掘，但不裝藥。比如：1200中段向上掘進(jìn)，在距1250中段貫通面2m時(shí)從1250中段向下鑿巖，炮孔完成后用鋼板蓋好，以保護(hù)炮孔完整。等到全部完成后，4個(gè)貫通面從下向上逐次裝藥爆破。測量在施工管理中的領(lǐng)導(dǎo)作用不可忽視，是保證箕斗井貫通的必要條件，即使井中心控制點(diǎn)精度符合要求，但在施工爆破人員技術(shù)水平不高或者責(zé)任心不到位，也難以保證貫通精度。因此測量人員在施工管理中應(yīng)具有一定的管理權(quán)，作者就在工程指揮部擔(dān)任副總指揮，這也為順利貫通提供了前提基礎(chǔ)。

四、箕斗井貫通后設(shè)備安裝調(diào)試

在箕斗井全線貫通后，依據(jù)井口中心點(diǎn)檢測各貫通面中心偏差，最大偏差為14mm，小于預(yù)計(jì)誤差17.79mm，做出貫通點(diǎn)平面圖，改正中心點(diǎn)坐標(biāo)。依據(jù)改正后的坐標(biāo)重新標(biāo)定井筒中心，安裝設(shè)備就依新標(biāo)定的井筒中心為依據(jù)。箕斗井設(shè)備有：卷揚(yáng)機(jī)、天輪、側(cè)卸式箕斗、管道、管道梁、S型滑槽等。振動放礦機(jī)在安裝過程中由測量人員在井口懸掛4個(gè)定滑輪，放下細(xì)鋼絲，4條細(xì)鋼絲連線的交點(diǎn)為井中心點(diǎn)，相鄰連線為管道梁的方向和出礦方向。因此，標(biāo)定方向和中心也是箕斗井能否投入順利使用的關(guān)鍵，同時(shí)設(shè)備安裝是否準(zhǔn)確也需要把好最后一關(guān)。依設(shè)計(jì)制定的設(shè)備計(jì)劃，設(shè)備將按順序陸續(xù)到位，根據(jù)到位的情況及時(shí)調(diào)整好安裝計(jì)劃，將計(jì)劃做到以小時(shí)為單位。建立一套設(shè)備到位和即將到位的臺帳，并安排好時(shí)間表，這點(diǎn)也很重要。

五、結(jié)束語

作者在此工程施工測量中最大的收獲：一是多頭反掘施工，在給定井筒中心時(shí)采取特殊方法；二是要預(yù)先搞好點(diǎn)位誤差預(yù)計(jì)，且一般實(shí)際誤差小于預(yù)計(jì)誤差；三是井筒整體貫通后實(shí)測中心點(diǎn)最大偏差為14mm，小于預(yù)計(jì)誤差17.79mm，并對中心點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行改正，再安裝井筒設(shè)備以保證該箕斗井正常作業(yè)。工作應(yīng)認(rèn)真、細(xì)致，并提倡精益求精才能達(dá)到更高的技術(shù)要求。

箕斗井貫通工程在建井中有很大的使用潛力，首先大大節(jié)約了成本，一改過去經(jīng)常正掘的施工方法，變成反掘。其次不必要在掘進(jìn)當(dāng)中還使用提升設(shè)備，影響施工進(jìn)度。還有掘進(jìn)效率高，可以同時(shí)作業(yè)，掘進(jìn)高度大大降低，增大了安全系數(shù)，降低了勞動強(qiáng)度，在每一中段做好漏斗，無需人工出渣。隨著測繪科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步豎井貫通的精度會越來越高，應(yīng)用會更加廣泛。例如：采用陀螺儀定向，那么相距有較大距離兩條井也可以取得理想的效果。

（作者單位：陜西太白黃金礦業(yè)責(zé)任有限公司）