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      煤礦井下導(dǎo)線控制測量方案及成果分析

      2021-07-27 11:01:18張凈凈
      山西冶金 2021年3期
      關(guān)鍵詞:測量誤差采區(qū)陀螺

      張凈凈

      (晉能控股集團(tuán)晉華宮礦地測科,山西 大同 037016)

      在礦井貫通中,巷道貫通測量直接影響礦井的安全生產(chǎn)經(jīng)營效率。貫通測量目的是要確保巷道貫通點(diǎn)處的相關(guān)參數(shù)測量誤差小于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值,滿足規(guī)程和相關(guān)生產(chǎn)單位的要求[1]。在進(jìn)行巷道貫通時(shí),由于外界等因素,會存在很多干擾,使參數(shù)出現(xiàn)誤差,進(jìn)而影響施工方案的設(shè)計(jì),因此要設(shè)計(jì)合理的貫通測量方案。

      隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展,測量的精度和效率都有所提高,但在實(shí)際制定方案時(shí),要綜合考慮精度、成本、效率等問題[2],因此,對礦井貫通測量方案和誤差進(jìn)行分析。

      1 工程概況

      礦井在進(jìn)行資源整合后,要批量開采3號、13號、15號煤層,礦井的總面積為8.66 km2,開采的煤層深度為+1283~1100 m,年產(chǎn)煤約為45萬t,其中,3號煤層的平均煤層厚度為1.24 m,主斜井的平均坡度為30°,斜面長度為450 m,井筒的凈斷煤層面積為10.1 m2,副斜井的平均坡度為30°,斜面長度為403 m,井筒的凈斷煤層面積為5.36 m2。在開采時(shí),采用短壁式采煤法進(jìn)行開采[3],采用中央并列抽出式通風(fēng)方式進(jìn)行通風(fēng)。

      為了達(dá)到開采要求,礦井已基本完成對3106工作面的輔助巷道貫通建設(shè)工程,布設(shè)好貫通需要的切眼,但3017工作面的主運(yùn)輸巷道還沒有實(shí)現(xiàn)與切眼的完全貫通,預(yù)計(jì)貫通相遇點(diǎn)K與切眼之間的距離為80 m,要實(shí)現(xiàn)巷道的完全貫通,需對兩端進(jìn)行對稱挖掘,在工作面上共布設(shè)6847 m的導(dǎo)線,設(shè)計(jì)29個(gè)導(dǎo)線點(diǎn),點(diǎn)與點(diǎn)之間距離為238 m,工作面的貫通路線如圖1所示。

      圖1 貫通路線布置

      貫通測量工程是一項(xiàng)工程量較大的工程,根據(jù)施工要求,閉合點(diǎn)在貫通方向X軸上的允許誤差為0.3 m。

      2 井下導(dǎo)線控制測量方案設(shè)計(jì)

      為了確保巷道的順利貫通,在進(jìn)行貫通前,要對貫通的測量方案進(jìn)行設(shè)計(jì),由于本次巷道貫通的路線較長、精度要求較高[4],因此,根據(jù)巷道的實(shí)際情況,確定貫通的測量技術(shù)方案為:

      1)對礦井巷道進(jìn)行掘進(jìn),使用全站儀施工測量采區(qū)30″級的控制導(dǎo)線以及施工方向和中腰線的標(biāo)定,每個(gè)測量的點(diǎn)距為30~50 m。

      2)巷道掘進(jìn)300~500 m后,再次使用全站儀施工測量采區(qū)15″級的基本控制導(dǎo)線,確保測量點(diǎn)的間距在300 m左右,并與采區(qū)原來的測量點(diǎn)進(jìn)行比較,看是否重合。

      3)繼續(xù)掘進(jìn),在基本控制導(dǎo)線點(diǎn)的基礎(chǔ)上,施工測量采區(qū)的控制導(dǎo)線,每掘進(jìn)300~500 m,就進(jìn)行一次基本控制導(dǎo)線測量,直到回風(fēng)斜井與主斜井的巷道貫通后結(jié)束。

      4)在巷道貫通后,按照基本控制導(dǎo)線的方法計(jì)算導(dǎo)線聯(lián)測的平差。

      巷道每掘進(jìn)300~500 m,進(jìn)行兩次基本導(dǎo)線閉合測量,一次是測量采區(qū)控制導(dǎo)線,一次是測量基本控制導(dǎo)線,兩次測量以實(shí)現(xiàn)互相檢核,與基本控制導(dǎo)線形成閉合環(huán)。

      由于對礦井的井下測量有一定的特殊性,在時(shí),按照支導(dǎo)線的形式來布設(shè)導(dǎo)線,由于沒有對已知邊進(jìn)行約束,造成誤差在一個(gè)方向上逐漸堆積,隨著導(dǎo)線的不斷延伸,使得測量精度大大降低,因此,為了對測量的累計(jì)誤差進(jìn)行有效控制,在導(dǎo)線延長一定距離時(shí),加測陀螺邊進(jìn)行優(yōu)化,其陀螺經(jīng)緯儀的定向限差如表1所示。

      表1 陀螺經(jīng)緯儀定向限差

      在井下測量過程中,在測量段距離為1.5~2.0 km時(shí),就需要加測陀螺邊,提高測角精度。在圖2中,A點(diǎn)到J3點(diǎn),導(dǎo)線的長度約1.5 km,因此需要在J3-J4段之間加測一個(gè)陀螺邊,J3點(diǎn)到F4點(diǎn),導(dǎo)線的長度約1.2 km,由于要開采一段向東的工作面,然后繼續(xù)向北延伸,為了便于布設(shè)導(dǎo)線,控制待開采巷道的導(dǎo)線測量精度,需要在F4—F5段之間加測一個(gè)陀螺邊,而F5閉合點(diǎn)到已知點(diǎn)的距離雖然大于1.5 km,但由于中間有重復(fù)測量的,因此可以根據(jù)第一次的測量成果,對導(dǎo)線測量誤差進(jìn)行控制。

      圖2 閉環(huán)導(dǎo)線分布圖

      3 井下導(dǎo)線控制測量成果分析

      在井下貫通測量方案中,采用多種測量技術(shù)進(jìn)行配合作業(yè),由于每種技術(shù)所用的設(shè)備不同,使測量精度存在很大的差異,因此,要得到一個(gè)統(tǒng)一的測量結(jié)果,需要對每個(gè)測量值都進(jìn)行加權(quán)平均,對結(jié)果進(jìn)行平差。將同組測量人員的測量結(jié)果取平均值,然后將不同組測量人員的測量結(jié)果取加權(quán)平均值,得到全站儀的測角中誤差;根據(jù)兩次測回的觀測誤差取對中值,得到陀螺儀的定向誤差。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí),對帶有誤差方向的數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理,同時(shí)按照掘進(jìn)方向進(jìn)行定位修正,確保測量精度。

      根據(jù)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖,XQ1-J4是方向附和導(dǎo)線,其余是定向邊導(dǎo)線,最終形成一個(gè)相對閉合的導(dǎo)線,計(jì)算每個(gè)導(dǎo)線閉合點(diǎn)的點(diǎn)位誤差,得到XQ2-J4、J4-F5、F5-XQ1的三段的重心坐標(biāo)為:

      建立一個(gè)以F13為原點(diǎn)的測量導(dǎo)線重心結(jié)構(gòu)圖,重心O1、O2、O3均勻分布在結(jié)構(gòu)圖中,如圖3所示。

      圖3 導(dǎo)線重心圖

      計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)到本段導(dǎo)線重心O的距離在X軸和Y軸上的投影長度,得到如下結(jié)果:

      由于測量導(dǎo)線的全長約6387 m,3107工作面主運(yùn)輸巷在導(dǎo)線閉合點(diǎn)井下貫通方向X軸上的測量誤差為0.085 m,小于預(yù)計(jì)誤差±0.178 m和允許誤差0.3 m,總體精度能達(dá)到巷道貫通的需求,所以此方案符合相關(guān)的規(guī)程要求。

      4 結(jié)論

      1)采用全站儀和加測陀螺邊的測量方法,對導(dǎo)線的測量誤差進(jìn)行控制,并對最終的測量成果進(jìn)行分析。

      2)實(shí)際應(yīng)用表明,3107工作面主運(yùn)輸巷在導(dǎo)線閉合點(diǎn)井下貫通方向X軸上的測量誤差為0.085 m,小于預(yù)計(jì)誤差±0.178 m,總體精度能達(dá)到巷道貫通的需求。

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