井巷贯通测量技术研究与应用

井巷贯通测量技术研究与应用
发表时间：2010-09-29T09:52:39.280Z 来源：《魅力中国》2010年8月第1期供稿作者：韩二申
[导读] 根据贯通测量的允许偏差，选择合理、可行的测量方案和方法
韩二申（平顶山天安煤业股份有限公司八矿，河南平顶山 467000）
摘要：为了提高煤矿井巷贯通测量精度及操作技能，采用预想模型，通过拟合模型与初始模型的比较就可以对最终贯通结果作出客观全面的评价。

经过试验贯通井巷施工过程中以初始模型对掘进各段加以约束调整，可以达到每段巷道与初始模型的更进一步吻合，使贯通精度和成巷质量得到明显提高。

关键词：井巷贯通；测量技术；应用
中图分类号：TD175 文献标识码：A 文章编号：1673-0992（2010）08A-0086-02
平煤股份八矿每年矿井巷道贯通工程数百次，井巷贯通精度质量关系到矿井生产、运输、安全等一系列问题，它对于全局工作的开展具有极其重要的战略意义。

如果贯通顺利，后续工程即可顺利开展，但如果贯通中发生差错，或未能贯通，或贯通时造成过大偏差，则严重影响成巷质量及矿井的安全生产，并在人力、物力、财力及时间上给国家或集体造成很大损失。

所以围绕贯通这一主题，在工作实践中进行了大量的摸索，为井巷贯通积累了极为丰富的经验，可在同类矿井推广应用。

1 井巷贯通测量工作原则
进行井巷贯通时，测量人员的基本任务是保证掘进工作面沿着设计的方向掘进，使贯通接合处的偏差不超过给定的允许误差。

因此，在进行贯通测量的工作时，为了保证井巷贯通成功，应遵循以下原则。

（1) 在确定测量方案和方法时，应保证贯通所必需的精度，过高或过低的精度要求都是不可取的。

根据贯通所需精度，通过优化总体测量方案和各环节的测量方法，尽量选用现有的仪器和常用的测量方法，合理组织人员来实施。

（2）对完成的测量和计算工作，均应有客观的检查。

如；进行不少于两次独立测量，计算由两人分别进行或采取不同的方法、不同的计算工具等。

众所周知，一项贯通工程确立后，测量工作者必定要进行满足要求的控制测量工作，其目的是使贯通井巷相关各段的导线统一精度、统一坐标高程系统，这也是决定井巷贯通能否成功的先决条件，然而，根据实践，做好这一步工作，并不能完全保证贯通成功。

这主要是因为较高精度的首级控制只是确保贯通的一个前提条件，各环节的测量及客观的检查与调整也是制约贯通的重要方面。

2 贯通测量的步骤和要求
（1）根据贯通测量的允许偏差，选择合理、可行的测量方案和方法。

对重要的贯通工程要编制贯通测量设计书，进行贯通误差预计，说明采用的仪器、测量方法和作业时的各种测量限差等。

贯通误差预计一般取中误差的两倍。

当误差预计结果超过允许偏差时，应尽量采用提高测量精度的方法，如仍不能满足要求，应研究采用其他技术措施。

（2）按选定的测量方案和方法进行实测和计算，每行一步均须有可靠的检核，并与设计书中要求的精度进行比较，必要时进行重测。

（3)随着巷道掘进，及时延设巷道的中腰线，定期进行检查测量和填图，及时按实测点的平面坐标和高程调整中线和腰线。

在贯通前必须按《煤矿测量规程》的规定，及时以书面（业务保安通知单）形式，报告矿井技术负责人，安全检查部门及有关部门。

（4）巷道贯通后，应立即测量实际偏差，并将两侧导线连接起来，计算各项闭合差。

还应对最后一段的中线和腰线进行调整。

应对测量工作进行精度分析，提交技术总结。

3 提高井巷贯通精度的体会
（1)做好基础工作
把好图纸资料审核关，井巷设计图纸中，有成千上万的数字成果，即使有设计部门各级人员层层校核签字，仍难免出现错误，测量人员如按这些错误数据标定要素与放样要素，必定造成重大经济损失，延误工期。

故此把好图纸资料审核关是测量人员实施贯通测量工程首先要抓好的大事。

搞好导线测量工作是基础，不能因为是小型贯通而放低精度要求，这样做必将给贯通工程造成很大的影响，造成巨大的损失。

编制好贯通测量设计书，选择较佳的施测方案和测量方法，既不因精度不够造成工程的巨大损失，又不盲目追求过高的精度而增加测量人员的工作量。

所以，做好误差预计尤为重要，测量精度应满足工程要求。

保管好内外业测量成果，并按导线等级进行归类编号存档。

严格执行内外业成果独立计算制度，所有的测量成果均须由两人以上独立计算后进行校对，发现不符应独立查找原因，以纠正在计算或抄录外业资料中的错误。

（2）利用预想模型指导施工
测量过程必定存在误差，这一点毋庸置疑，通常我们以中腰线来指导井巷施工，对中、腰线把握水平的高低也是制约井巷工程施工的一个方面，即便是水平再高的施工队伍，对中、腰线的把握也不可能达到理想化，总要使井巷的方向或高程与实际设计产生大小各异的误差。

就一项贯通工程而言，如果贯通发生偏差，则造成偏差的原因一定是测量误差及施工中对中、腰线把握上所产生误差综合影响在全程累积的结果。

其中测量误差的起因可归结于仪器级别低、仪器本身不正确产生的误差、测量方案欠佳、测量者感觉器官鉴别能力所限、瞄准次数等方面产生的误差（人为的）及外界条件的影响、平差结果不真等。

对于施工中对中、腰线把握上存在的误差，则要通过所建立的相应数学模型加以约束、调整，解决这一问题则属于对贯通工程两个基本原则中第二个原则的落实，即对所完成的测量和计算工作所做的客观的检查。

在此以坡度非零a角度所掘进的直线巷道实现贯通为例加以阐述。

(A)方向上的约束调整。

假定该巷道自两头相向掘进，由于施工误差导致工作面正前所测设的巷道中间导线点不能满足巷道的初始模型：
Y=aX+b
以其中一个掘进头为例，巷道正中导线点（X 1，Y1)到直线Y=aX+b必有一个距离d存在，这个d即为巷道施工中相对于巷道设计中心线的偏移量。

它因施工方把握中线的水平而大小有异，或许比较小，但如果忽略这样一个小的偏移量，在一个工作面的掘进中直至贯通会累积产生大小为D的偏差，D=d1+d2+--+dn(n=1，2，3......n)，di表示第i个导线点相对于初始设计的偏移量，若dn>0或dn<0，则贯通将产生明显偏差，若dn有正有负，贯通可能正常，但成巷质量将比较差。

为此在成巷所测的第一个导线点即开始调整，调整方法为；以巷道初始设计为基准，使巷道的中间点向设计基准线且与基准线垂直方向上量取距离di，使巷道的中线重新回归至设计中心线。

这样就使巷道在
掘进过程中，始终依设计中心线而掘进，可起到弱化中线把握不准所产生偏差的作用。

如果在井巷掘进中，全程导线点都这样做精细计算与调整，不仅可使成巷质量大大提高，而且可大大减小把握中线时所产生的偏差。

对于掘进中依边线（偏中心线）掘进的巷道，只要保证初始模型与边线模型即两直线间距离D恒为常数即可，并以D约束井巷，可以起到相同的作用。

有时在贯通巷道两端成巷与初始设计吻合很好的情况下，在巷道两端达到规程规定距离时可以依两端正前坐标反算方位实现贯通。

（b)高程上的约束调整。

对于高程，假定距离起始点平距为SH处的设计高程为H=SHtana+ho，而实际施工到此处时高程为H′，这就会导致在高程上产生△H=H′-H的偏差。

此时就需要对未掘进巷道的坡度做细微调整，调整方法为：以实际高程H′重新确定下一步需要执行的坡度。

执行坡度a′的长度以某点（Sn，Hn)满足初始坡度模型H=SHtana+ho为止，然后再执行井巷原设计坡度a。

在实现井巷相向贯通的情况下，也可以采取这样的方法，即掘进一方以另一方正前实际标高及自己正前标高为准确定新的坡度。

这样便可以在坡度执行上起到弱化每段巷道的高程偏差，使井巷在贯通时高程方面的误差降至最小。

通过在贯通井巷施工过程中以初始模型对掘进各段加以约束调整，可以达到每段巷道与初始模型的更进一步吻合，使贯通精度和成巷质量得到明显提高。

（3）贯通精确度与成巷质量评价巷道贯通后，人们总是关注井巷贯通处方向与高程的吻合情况，而对贯通后的总体成巷质量并不是太关心。

严格来讲，一项成功的贯通要求在两个方面都得到体现，一是要求在贯通处方向和高程满足精度要求且偏差尽可能小；二是要求巷道的总体成巷质量要尽可能高。

从这两方面考虑，巷道贯通后，仅考虑二者之一是不合理的。

在贯通井巷施工中由于我们依据初始模型严格指导井巷施工，使得贯通处方向和高程达到了工程需要，提高了贯通精度，同时也大大提高了成巷质量。

贯通精确度和成巷质量的评价可以按下述方法来进行：巷道贯通后在整个巷道内每隔一定距离施测一个导线点，这些点要求位于成巷的正中间，这样我们便得到一系列点位数据（Xi，Yi)，(SHi，Hi)，其中(Xi，Yi)表示第i个点的平面坐标，SHi表示第i个点距离起始点的水平距离，Hi表示第i个点的实际高程。

根据这些数据我们通过曲线拟合的方法即可求取Y=a′X+b′与H=SHtana′+ho′这样两条直线，通过拟合模型与初始模型的比较就可以对最终贯通结果作出客观全面的评价。

4 结语
贯通测量在矿山测量中是一项非常重要的工作，必须保证井巷工程能按设计要求准确贯通，使实际误差小于允许误差。

本文从实践出发结合一定理论阐述了对提高井巷贯通精度的研究，并谈了一些体会，对实际贯通测量工作具有一定的意义，并在实际工作中得到应用，具有推广价值。