冬瓜山副井延深工程测量精度的探讨

任富强

(铜陵有色金属集团控股公司, 安徽铜陵市 244000)

冬瓜山副井延深工程测量精度的探讨

任富强

(铜陵有色金属集团控股公司, 安徽铜陵市 244000)

冬瓜山工程设计有 5口 1000m竖井,其中冬瓜山副井(1023m)由原混合井延深改造而成,在混合井正常生产的情况下,延深部分按设计全断面一次成井,然后破岩柱贯通并上、下同时进行安装,测量工作量和工作难度大,采用多测回和导线联测等方式,有效地满足了施工对测量贯通精度的高要求,取得了各项数据符合设计要求的良好结果。

千米立井延深;测量标定;贯通测量精度

冬瓜山副井由原狮子山铜矿混合井延深改造而成。该井位于冬瓜山矿床的南端,老鸦岭北坡上,上段(+107～-396m)由铜陵有色设计院设计,1978年建成投产,设计提升能力为矿石 4000t/d,废石800t/d,设计提升速度为 9.97m/s,重锤悬吊,钢丝绳罐道,装载水平为-340m,井筒内配有 16t底卸式单箕斗和 3800mm×1450mm单层罐笼、井塔设置Φ2.8m×6和Φ2.25m×4塔式提升机各 1台。北京有色冶金设计研究总院根据冬瓜山工程的需要,提出将井筒延深至-916.0m,井筒净径Φ6.8 m,井深 1023m。设计井筒内配置有 5180mm×3000mm双层单罐带平衡锤,由落地式布置的Φ3.5 m×6多绳摩擦式提升机(配 900kW电机)提升人员(最大功能 50人 /次,846人 /h)材料、设备(最大载重 10.5t/次)。罐道布置采用柔性罐道,并自-790m以下增设刚柔结合性罐道,提升速度为 8.4 m/s。

1 副井延深影响因素

原狮子山铜矿混合井(+107～-396.9m)保持正常生产,-396.9～-916m段为新延深井筒,急需担负冬瓜山-850,-875m中段的开拓工程,工程量约 20万 m3,占总工程量约 1/4。

该井延深在预留 9m保护岩柱下进行施工,要求延深段全断面掘砌永久井壁并预留各层位的梁窝和各中段马头门,施工结束先完成中段开拓,然后停产拆除上段井筒设施及地面设施。

在冬瓜山主井系统投产后立即破除岩柱进行井筒和地面设施的安装调试,时间紧、任务重、技术要求高。

2 副井延深贯通测量

冬瓜山副井设计要求井筒中心位置的容许偏差为 ±0.03m。

2.1 延深井中恢复与确认

冬瓜山副井延深工程实施前,由业主单位、施工单位和上级主管部门测量专业技术人员共同参与对原混合井恢复井中并实测(+107,-280,-340,-385m)各中段井中坐标值。在《冬瓜山副井延深测量工作会议》上确认采用由-280m中段实测井中坐标值(X=×××5.010m,Y=×××6.996 m),并以此作为下部井筒延深标定井中的依据。经清理浅探确认-396.9m为原井筒井底标高。

2.2 贯通测量误差预计

冬瓜山副井延深贯通时,测量工作的任务是保证原井中坐标与掘进工作面上所标定出的井筒中心位于一条铅垂线上,贯通的偏差为破除岩柱后井筒中心的相对偏差。经资料和现场情况分析,认为该井延深贯通时,贯通点的平面位置误差只受井下(-280,-430m)导线测量和一井定向测量的影响,为此,采用的测量方案和测量方法为:依据现场具体情况,从-280m中段(见图1)利用实测井中时采用的导线控制点①经团山盲井定向至-430m中段导线点⑥共 6个导线点,全长 120m。其中①号点用以测定副井井底原有井筒中心的坐标,⑥号点用以标定保护岩柱下延深部分的井筒中心位置。导线(测角、量边)独立施测 3次,采用 J2级经纬仪测角,经鉴定的钢尺量边,(加入气象和倾斜改正后的平距)每次对中一个测回测角,测回间较差小于10″,量边往、返各两个测回,测回间较差不大于 5 mm,往、返测互差不大于边长的 1/10000。

图1 测量方案

-280m和-430m中段导线实际的一次测角中误差为 ±7.2″,3次定向平均值的中误差为 ±11″,由定向测量引起井下导线终点(即待贯通的立井井中)的终点误差预计为 ±0.038m。

2.3 中段导线联测

上述测量工作完成后,及时与井下-430m中段导线进行了联测,联测结果 ⑥点坐标Δx=-0.021,Δy=+0.017,M中=±0.027m。井下最终边方位角与-430m中段已有导线联测结果Δα=-25″。

2.4 延深井筒掘砌测量

按照确认的延深井中坐标值,利用-280m中段精密导线通过团山盲井定向至-430m中段的资料标定延深井中,指导掘砌工作。当井筒掘至-520 m中段以下 60m时,在-460m高度安装第一层测量平台,采用 1t电动绞车使用Φ6.3mm的钢丝绳增加悬吊重量。随着掘砌工程按计划推进,测量技术人员在-790m中段高度安装第二层测量平台,中线继续采用-460m中段第一层测量平台上的电动绞车,经检核精确标定,在第二层测量平台上加一中线固定孔,防止中线摆动,并增加一根边线,指导下部中段马头门掘进,高程由已开拓的-790m中段高程点控制。

2.5 破除保安岩柱贯通测量

冬瓜山主井按期投入使用后,依据施工组织设计,采取相应的安全措施,破除岩柱,完成掘砌工作,实施全断面贯通。(其方法和要求不再赘述)。

2.6 延深贯通联测

该井-396.9m以上井筒部分为原混合井井筒实测资料,对贯通后下部井筒进行了实测,并绘制纵向比例为 1∶500,横向比例为 1∶100的立井井壁竖直程度断面图,经上下井壁实测资料比较,误差均小于 1.5cm(ΔX=-0.014m,ΔY=+0.011m)。

3 副井安装测量

井筒全断面贯通并完成浇注工作后,封闭 +107 m井口同时进行井筒内设施拆除和井塔楼改造工程。由于施工单位在井口地表施工时一夜之间破坏了原有近井点和井筒十字线,造成安装无依据。

3.1 近井点测量

使用 NTS-202全站仪,在井塔楼 2#点上架设仪器,后视小团山和青山南(两个高级点)前视 D12点,水平测角两测回,边长和高差均采用三测回往返观测。2#点高程自团山副井近井点采用二测回进行往返观测。

3.2 恢复井筒十字线

利用近井点设站,采用 NTS-202全站仪,用二个测回测量 S2和 E1点坐标,根据设计方位角,采用正、倒镜法分别标定 S和 N两个方向线,按照规范在井口钢梁上精确标定并刻划十字线四个方向点。

3.3 测量标定精度

主十字线方位角误差 fα=-2.1″;十字线垂直度误差 fβ=+6.5″;井筒中心标定误差为 fx=+5.8 mm;FY=+13.4mm。

用恢复后的井筒十字线对井筒及井架相对关系进行检查测量,其误差均满足规范和设计要求。

3.4 系统安装测量

冬瓜山副井安装工程分上(地表提升系统)、下(井筒罐梁罐道,马头门平台,通讯电缆)两部分同时进行,最后进行首尾绳投放和电控系统安装、调试。

(1)井筒设施安装。利用井口恢复的十字线标定井筒安装点线,由于该井采用钢、柔结合性罐道,钢性(在地面井口,各中段马头门部位),柔性是上下贯通,当安装进行到-790m钢形罐道时,又将标定线投到-790m测量平台上用以指导并校对下部钢性罐道的安装。

(2)地面提升机机械和控制系统安装。利用井口恢复的井筒十字线和确定的提升中心标定安装点线,该井延深后由塔式提升改为落地布置的Φ3.5m×6多绳摩擦式提升系统,井筒内配有目前亚洲最大的 5180mm×3000mm双层单罐带平衡锤。

施工结束,一次试车成功,经试运行和投入使用至今,各项数据都符合设计要求。

[1] 张国良,朱家钰,顾和和.矿山测量学 [M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.

[2] 任富强.冬瓜山矿床深井联系测量方法[J].采矿技术,2008,(2).

[3] 《金属矿山测量手册》编委会.金属矿山测量手册[M].长沙:湖南科学技术出版社,1995.

2010-01-19)

任富强(1952-),男,安徽安庆人,高级工程师,主要从事矿山测量、采矿技术研究与管理工作,Email:fqren@tlys.cn。