井深660m中段两井大型贯通测量
2016-12-09赵炳晨查海涛李梅林
赵炳晨，查海涛，李梅林
（铜冠矿山建设股份有限公司，安徽铜陵244000）
井深660m中段两井大型贯通测量
赵炳晨*，查海涛，李梅林
（铜冠矿山建设股份有限公司，安徽铜陵244000）
大型贯通测量是矿山测量工作的一项重要工作，贯通工作质量的好坏，直接关系到整个矿山的安全生产和社会效益。叙述了赞比亚谦比西东南矿体井深660m中段南风井与副井两井贯通测量的误差预计及具体实施。该方法对类似工程的贯通测量有一定的参考价值。
贯通测量；误差预计；陀螺定向；千米长钢尺
1 工程概况
赞比亚谦比西东南矿体南风井地面井口标高＋1218.8m，井深 677.6m；副井地面井口标高 ＋1233.615m，井底标高＋80m，井筒深度1153.615m，井深680m中段石门巷从井筒边开始施工了40m。贯通巷道全长为1822.02m，地面控制测量线路长2973m，贯通测量路线长约4795m，是该矿建矿以来首次遇到的最长距离的巷道贯通工程。技术上要求很高，测量系统复杂，工作量大，贯通难度大。
目前，因副井井筒下掘施工（施工至+329.615m），井深660m中段已停施工。该中段主要是从南风井独头掘进。从工程的具体情况来看，该工程预计在距副井井中40m处贯通。贯通相遇点明显地偏向于副井，对贯通精度十分不利。
2 贯通质量要求
两井间巷道对接贯通或巷道与井筒马头门的对接贯通，依据《有色金属矿山井巷工程测量规范》（YSJ415-93）[2]要求，贯通测量接合点中线允许偏差为30cm，竖直方向上的允许偏差为20cm。
3 贯通测量方案
3.1已有测量资料情况
矿部地面已建立了控制点多个，因场地的变更，现已保荐的仅2个点SE8-1和SE09。
3.2井深660m贯通测量方案
以全站仪为主测设导线。地面控制测量重新进行连接复测,同一根钢丝同样方法在贯通巷道的两端井筒内分别导入高程。从整个贯通工程来看，该贯通测量误差的来源主要是地面控制测量，井筒联系测量和井下控制测量3个部分。
3.2.1地面控制测量
地面由2个控制点SE8-1和SE09开始，用徕卡TS02 plus2″R500全站仪[2（″1+1.5×10-6×Dmm）]测设7″级导线至副井与南风井，并分别建立了副井与南风井的近井点和近井边。施测时水平角1次对中2个测回，距离和高差往返各测6次，导线独立施测2次。三角高程测量按四等水准的精度要求，其对向观测高差较差为±40Dmm（D为全站仪测距水平长度，以km计算），仪器高、觇标高采用钢尺量至毫米级。施测时各项限差均符合规范规定。
3.2.2联系测量
这部分包括2条竖井（副井与南风井）的联系测量。联系测量所用的测量设备为徕卡TS02 plus2″R500全站仪2台套，DS3水准仪2台，1000m长钢尺，中船重工GT3-3型陀螺经纬仪。
（1）南风井联系测量。定向时采用2根长1000mØ1.4mm的碳素弹簧钢丝双线投点至井深660m，以建立其近井点和近井边，同时用1000m长钢尺和2台全站仪将地面近井点的高程导入至井下定向点上。巷道施工到一定长度时，再用陀螺经纬仪进行陀螺定向，修正几何定向时的方位角。
（2）副井联系测量。因副井660m巷道从井中始，只施工了40m就转入到竖井井筒的下掘，考虑到井下巷道的空间条件，在施工该巷道时，仅在地面井筒封口盘上适当位置用全站仪放样出马头门方向上的一边线点，同时对井中进行实测，并将其调至马头门方向上。利用该中线和边线，用瞄直法指导马头门及其外延巷道平面的施工；同时用1000m长钢尺和2台水准仪将地面近井点的高程导入至井下高程控制点上，以指导该马头门及其外延巷道顶底板的施工。
导入高程独立进行2次，其互差不得超过井深的1/8000。这样联系测量的误差主要包括投点误差、水平角测量误差以及钢尺导入高程误差。
3.2.3井深660m中段控制测量
（1）平面控制测量。井深660m中段南风井与副井巷道长1822.02m。用徕卡全站仪测设一级导线，水平角采用测回法或全圆观测法一次对中2个测回测角，并变换度盘位置，边长往返各4个测回，导线独立施测2次，各项限差均符合相应规范规定。
（2）高程控制测量。高程控制测量用DS3水准仪施测一级水准，2次仪高测定，其较差不符值不得大于4mm。
4 误差预计所需基本参数的确定
（1）因地面是由2个控制点SE8-1和SE09分别施测至副井与南风井，这样可认为这2点的测量误差对贯通点K不构成影响。
（2）地面采用导线方案时的误差预计，测角中误差：
mβ1=±7″
（3）南风井+1218.8m至井深660m定向投点误差：
me1=±4mm
（4）副井+1233.615m至井深660m定向投点误差：
me2=±4mm
（5）副井瞄直法施工测量40m巷道所引起的误差：
m1=±100mm
（6）南风井井深660m中段徕卡全站仪测角中误差：
mβ2=±10″
（7）井深660m水平陀螺定向误差：
mβ陀=±10″
（8）地面及井下导线各点与K点连线在Y′轴上的投影长度RY′（m），在设计图上量取（见图1）,其数据见表1。
表1 地面及井下导线各点与K点边线在Y′轴上的投影长度
（9）导线量边误差按仪器标称精度计算，见表2。
表2 地面及井下导线量边误差
（10）南风井和副井地面近井点的三角高程测量每公里的高差中误差：
ml上=±20mm
（11）南风井和副井（井深660m）导入高程中误差：
mh=±29.2mm
（12）井下Ⅰ级水准测量中误差：
mh1=±15mm，
5 贯通测量误差预计
根据施工计划，预计K点为贯通点。过K点作X′轴和Y′轴（X′轴与Y′轴垂直），建立误差计算假定坐标系，其点位布置见贯通误差预计图1。
5.1贯通相遇点K在水平重要方向X′上的误差预计
（1）地面导线测量引起K点在X′方向上的测角误差（角度独立测量2次）：
量边误差引起的（边长独立测量2次）：
式中：ml上——量边误差；
α′——各边与X′轴方向的夹角。
（2）南风井2次定向平均值引起的误差：
（3）南风井一井定向的投点误差：
me1=±4(mm)
（4）副井瞄直法的投点误差：
me2=±4(mm)
（5）南风井井深660m水平导线测量引起K点在X′方向上的误差：
由测角误差引起的（角度独立测量2次）：
由量边误差引起的（边长独立测量2次）:
式中：ml下——量边误差；
α″——各边与X′轴方向的夹角。
（6）由陀螺定向引起的误差:
式中：RYo——F5点与K点连线在Y′轴上的投影长；
OⅡ——F1点与F16点间导线重心。
（7）贯通在水平重要方向X′上的总误差：
取2倍中误差作为极限误差：M允＝2M＝±264.28(mm)
5.2贯通相遇点K在高程上的误差预计
（1）地面三角高程测量引起的K点高程误差：
（2）贯通在高程上的总中误差（以上各项高程测量均独立进行2次）：
（3）贯通在高程上的预计误差：
从误差预计可说明，该测量方案可满足工程规范规定要求，南风井井深660m与副井的贯通可遵照上述方案执行。
6 贯通精度及闭合差
6.1贯通实际偏差
该巷道贯通后，其实际偏差值见表3。
表3 贯通实际偏差值
6.2贯通导线的闭合差
贯通偏差能满足巷道的正常使用，达到了预期的目的。
7 结语
该工程的顺利贯通，为我们提供了许多值得借鉴的经验。
（1）在复杂条件下的大型贯通测量，应有准确并优化了的贯通误差预计，使误差控制在允许范围内。
（2）测量人员必须认真负责贯通测量中的各项工作，增加检核条件，避免粗差，保证测量成果的精度和可靠性。
（3）井筒条件恶劣时，应在定向水平进行陀螺定向，修正几何定向时的方位角偏差，提高贯通测量精度。
（4）井筒内联系测量时，井上、下必须明确专人负责，专人管理信号联系；进入井筒须配带安全带，并应特别警惕不要将物件掉入井筒，以确保人员、设备、设施安全。
[1]张国良.矿山测量学[M].徐州：中国矿业大学出版社.
[2]YSJ415-93有色金属矿山井巷工程测量规范[S].
[3]李良辉.西沟矿技术改造工程井巷贯通测量误差预计[J].甘肃科技，2013,29（5）：36.
P21
B
1004-5716（2016）11-0126-04
2016-01-05
2016-01-13
赵炳晨（1990-），男（汉族），安徽铜陵人，助理工程师，现从事矿山技术测量和管理工作。
