提升煤矿井下巷道贯通测量精度的实践分析

提升煤矿井下巷道贯通测量精度的实践分析

李彬

皖北煤电集团公司钱营孜煤矿地质测量科

引言

由于多数煤矿企业都在井下进行工作，故而井下开采环境均有着老空水、地下水以及瓦斯等危害因素。因井下环境的多变地质，故而常易引发巷道变化、工程质量下降以及工期和成本的浪费等。因此，在实际工作中，需注重加强煤矿测量准确性，以此来有效的提升工作安全性。测量结果的准确与否在很大程度上都取决于地下环境，煤矿测量精度的提升，不仅能够有效提升煤矿安全性，还能确保煤矿作业的安全。井下环境的掌握程度需建立在高精度的测量基础之上，以此来确保作业安全以及资源的合理使用。对于测量仪器而言，随着其精度的不断提升，不仅能够有效节约人力、物力，还能够降低人工所带来的误差，从而得到精准数据。

1煤矿测量方法简介

①GPS技术，现今，在各类工程测量绘制过程中均利用GPS技术，其有着自动化、精准以及高效等优点。而在煤矿测量中的应用主要体现在:基于煤矿控制网的构建，实现对其周边环境以及地貌特征的实时监控，以此来有效地掌握环境变化状况;不仅如此，其还能有效地进行井下矿车运行情况、井下巷道情况以及矿区地表沉陷情况的监测，从而实现问题及时地反馈。②全站仪，全站仪是时下最为先进的测绘仪器，不仅集合磁、机、电、光，还实现了测距与测角的完美衔接，现今在煤矿测量中已被广泛使用。基于计算机网络技术，实现煤矿三维系统网络建立，从而利用存储卡或是电子簿完成对数据的存储与处理、收集以及采集。在煤矿作业当中，全站仪主要用于进行地面控制测量和地形地貌测量等。与此同时，还能实现对煤矿地标的监测，以此来实现今后的矿区复垦。从其优势的角度来看，其不仅能够降低人工操作，还能实现对大量数据的处理，从而得到有效准确的数据。③ＲS技术，即通过对外层空间或是高空所吸收的地球表层各种地理发出的电磁信息的处理、传输、摄像以及扫描，实现对电磁信息的采集与监控，从而完成对监测地区信息的掌握。在煤矿测量中，该技术主要应用于煤矿区域及周边环境、煤矿石受污染的范围和程度以及煤矿地表沉陷的监测。测量人员可通过数据整理与分析，从而进行周边环境的预测，以此来确保周边环境的稳定发展。

2提升煤矿井下巷道贯通测量精度的实践分析

2.1地面控制测量的实施

本次贯通测量的过程中，选择TOPCONHiper型双频GPS接收机，数量为4台，组成GPS控制网。在进行观测时，分4个时段进行观测，在每个时段中，观测时间均为50min，在每个时段进行观测时，设置6条基准线与3个同步环。对每天采集得到的数据使用Gpsadj静态GPS数据处理系统进行处理解算，并使用Pinnacle对本次测量所布置的GPS网进行约束平差。在本次测量过程中，使用自动安平水准仪TOPCON与双面水准尺进行测量，且设计测量顺序为"后-前-前-后"，测量得到的数据，使用NASEW98软件对平差进行计算，从而得到4等水准点的高程。

2.2专用控制网

煤矿所使用的数据资料来自以前的标准数据，随着地下煤炭的不断开采，三角点与开采区的位置发生了很大变化，使很多地表布置网位置测量值误差很大。该矿井巷道贯通前，为保障工程质量重新设计规划了地表布置网系统，在井田北部搭建了15个点的小型地面三角形网，平差计算得到的三角网单位权中误差在18″附近，点位的最弱点误差接近19mm。测量导线的中间位置搭建有测量距离的封闭导线，距离靠近进口处的点位精度误差为横向误差MX=12.1mm，纵向误差MY=15.9mm，高程H=10.0mm。经过一系列地面测量，减少了许多没必要的误差，保证了煤矿矿井地面搭建的整个控制网的测量高精度。估算误差中控制网角度测量的误差取为2.7″，估算得到的地表距离精度误差值59mm，三项精度误差得到的结果中，地表距离精度误差控制在17.6mm左右，说明提高地面控制精度对促进巷道贯通高精度非常重要。

2.3陀螺定向已知边的选择

陀螺仪虽然具有寻北并测定坐标方位角的功能，但由于仪器制造的不完善，以及仪器在长途搬运过程中的巅簸振动，都使得仪器结构偏离理想状态，而使定向成果与真值存在一个仪器常数?，因此，在每一次陀螺定向前和后，都要在已知边上进行仪器常数的测定。陀螺定向已知边的选择应遵巡边长较长、环境较好(附近没有大型机电设备、车辆通行少、点位稳定)、通视良好的原则。棋盘井煤矿东区工业广场外，靠近主斜井井口的D00A、SH02两点相距500m，且通视良好，附合上述原则，因此，可作为陀螺定向已知边，在该边上进行仪器常数的测定。

2.4井底硐室的施工测量

按照设计贯通方案，组建一支专业技术队伍对井底硐室进行施工测量。测量仪器选用全站仪，型号为尼康DTM-531E全站仪。为确保施工测量精度，在测量施工之前首先对仪器进行标准性校验，同时对现场气压和温度等环境参数进行测定，确保基础参数的准确性，从而保障边长测定的准确度。在矿井停产检修期间，以副井筒为起点，朝着三采区回风石门方向辐射7"级导线。为避免在测量过程中风流对测量精度的影响，在矿井地面到1050车场段，所布设的点位主要设置在巷道底板，前后视棱镜基座，同时按照规范要求做好对中作业。7"级闭合导线分别布设在回风、轨道下山和三采区的回风石门，点位布设在巷道顶板，并用红漆进行明显标记。水平角、高程差以及边长分别观测两测回、四测回，两测回采用往返观测方式，观测起始和结束都需要对仪器高度和占标高进行测量。在每个观测站测量结束之后，需要立即检查2C值、测回、高差、边长互差是否超过了允许范围，如测量结果达不到要求，还需重新对数据进行测量直至各项指标满足要求，方可进行下一站点的测量作业。

2.5井下导线测量精度

整个+770m横向大巷贯通工程测量导线涉及步骤很多，包括共108个站点的9条导线，实际巷道导线精度测量中，需要特别注意以下几点：根据相应规程和巷道测量方案的技术标准进行紧密布置合理测量；测量采用三角架法，降低对中、对准误差的干扰，提高角度测量准确度；具体到对中测量中，需要将对中误差控制在0.8mm以内；在使用导线距离测量仪器时，实际测量中需要增加导线间距，以降低测量站点数，可测量500m的长距离导线后再测量80m～100m的短距离导线。估算测量误差时，参数的相关值均依照按煤矿井下测量的数据要求相关标准制定：角度测量中精度误差取值6″，将对中误差控制在1.5mm，矿井井下巷道的导线角度测量精度误差控制在174mm左右，依据前述三项分误差对总贯通误差的影响，可以得到实测矿井巷道内的导线测量误差为53mm。测量对中过程精度误差均值控制在0.7mm附近，与煤矿井下巷道内的实际测量时精度标准相同。另外，反映制定的三种精度控制手段对巷道贯通中导线测量精度有很好的控制效果。

结语

井下贯通测量是一项较为复杂的工程，对方案设计、测量实施均有着较高的要求，且需要应对测量过程中遇到的突发情况，在具体测量过程中需要测量人员对测量环境等方面进行综合分析，研究制定出更符合需要的测量方案。

参考文献

［1］中国统配煤矿总公司.煤矿测量手册［M］.北京：煤炭工业出版社，1990.

［2］孔昭璧，杨世清.矿山测量学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2001.

［3］王瑞峰.全站仪及贯通误差预计在矿山测量中的应用［J］.测绘通报，2008(10)：36-38.