复杂条件下两井贯通测量技术研究与应用

2018-04-04赵学军

价值工程 2018年10期

赵学军

摘要：为保证两井之间巷道的正确贯通，两井的测量数据必须统一，即采用同一坐标系统和高程系统，为此，需在井上进行地面控制测量，使两个井筒置于同一控制网中；为了使井上、下使用同一坐标系统，需要进行矿井联系测量把地面的坐标系统和高程系统传递到井下；然后利用井下导线测量把井下起始方位和坐标延伸到相向掘进的两个头面。

Absrtact： In order to ensure the correct passage between the two wells， the measuring data of the two wells must be unified， that is， the same coordinate system and elevation system should be adopted. For this reason， the ground control survey should be carried out on the well， so that the two boreholes can be placed in the same control network. In order to use the same coordinate system under the well， it is necessary to carry out the mine contact survey to transfer the coordinate system and the elevation system of the ground to the underground. Then the starting direction and coordinate are extended to the two heads of the heading by underground traverse survey.

关键词：复杂条件；两井贯通；测量技术

Key words： complex condition；two-well-through；measuring technology

中图分类号：TD175 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）10-0106-02

0 引言

陶二矿-711北大巷是为了解决陶二煤矿深部煤层的开采而在东副井开掘的一条主要运输大巷，该巷道施工线路长，通风困难，为改善其通风条件，决定在其中部开掘12430泄水巷与陶二矿四下采区12430下联巷贯通，12430泄水巷下头开口于-711北大巷，上头开口于12430下巷，巷道全长约650m左右，由于2214工作面的回采，2214下巷遭到破坏，使得由12430下联巷通过2214下巷-首采皮带下山-711北大巷-12430泄水巷这一贯通测量路线不再可能实施。这样就不能在巷道贯通前由一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线，而只能由东副井和陶二新副井两个井口，通过地面联测、联系测量，再布设井下导线到待贯通巷道两端，进行贯通测量，也就是两井贯通测量。

地面两井口直线距离2100m，新副井井深450m，东副井井深860m，井下7″导线全长5450m左右。

根据《煤矿测量规程》第77条、78条规定，在布设井下基本控制导线时，一般每隔1.5～2.0km应加测陀螺定向边，而陶二矿进行此项工作需请外单位有资质、有仪器的单位进行。由于当前效益不好，资金紧张，陶二矿决定不再进行此项工作，由此，此项贯通工程上升为复杂条件下的两井贯通测量工程。

1 科学原理

为保证两井之间巷道的正确贯通，两井的测量数据必须统一，即采用同一坐标系统和高程系统，为此，需在井上进行地面控制测量，使两个井筒置于同一控制网中；为了使井上、下使用同一坐标系统，需要进行矿井联系测量把地面的坐标系统和高程系统传递到井下；然后利用井下导线测量把井下起始方位和坐标延伸到相向掘进的两个头面。

2 新成果的创新点及解决的方法（具体的方法措施）

2.1 技术路线与技术关键

①各种误差参数的选择。

2.2 地面控制测量

陶二矿地面控制点有三个，服务楼，小学和近1（已知高程点），陶二矿新副井和东副井的近井点都是基于此三点建立起来的。东副井近井点是于2005年3月由邯郸市卓宝测绘有限公司建立的，点名K1。陶二新副井近井点服务楼点于2006年3月由邯郸市计量检测中心第九站重新测量。

近井点的建立测量使用仪器为美国产阿什泰克ProMark2超级马克2 GPS测量系统，该仪器精度指标：水平5mm+1ppm；垂直10mm+2ppm。

观测作业的主要任务，是捕获GPS卫星信号对其进行跟踪、接受和处理，以获取所需的定向和观测数据。外业观测工作包括天线安置、观测作业、外业成果记录和野外数据的检查。

两个近井点虽然不是一起建立的，但是在重新测量陶二新副井近井点时也把东副井近井点联测在内，使它们处在同一E级GPS网内，两井使用了统一的坐标系统。

2.3 礦井联系测量

两井的联系测量由邯郸市计量检测中心第九站于2006年3月进行施测的。用悬挂钢丝的方法向井下传递平面坐标和高程。

地面连接导线用日本产拓普康TOPCON602系列全站仪。按5″导线的要求进行施测。每站四个测回，边长每条边测两个测回，每个测回读数4次，并进行往返边长测量，温度和气压输入仪器内部进行自动改正。

钢丝投点使用的是1.6mm直径的碳素钢丝、配合测量小绞车进行投点，测量时井下挂50kg重砣。

高程传递时挂15kg重砣，并记录井上、下温度。高程传递井上用瑞士威尔特T2经纬仪测定钢丝上的标记a，井下使用瑞士陀螺经纬仪直接测定井下标记b。

井下连接测量使用拓普康TOPKON602系列全站仪按7″要求进行，每站两个测回。并按要求测得所需距离。陶二新副井井底三个点分别是A、B、C。东副井井底三個点分别是F1、F2、F3。

定向使用瑞士WILD厂生产的GAK-1型陀螺经纬仪在陶二新副井和东副井分别进行陀螺定向测量，定向时采用跟踪逆转点法，采用2-2-2的方法进行，陀螺北的观测每测回连续观测5个逆转点，计算3个陀螺摆动中值。各项限差符合《煤矿测量规程》要求，经计算，陀螺方位角一测回测定中误差为±4.1″，满足仪器精度±15″的要求。

2.4 井下导线测量

由于2010年井底装修，原有的定向点遭到破坏，陶二新副井底剩下B点一个点，在四采石门还有一点D8。曾经利用无定向导线把B点到D8点之间的7″导线恢复。而东副井一个点也没有了。只有从原定向点向外引的7″导线点D′点和D10′点。因此，井下导线分别从这几个点开始，按《煤矿测量规程》中7″导线的规定施测，导线独立施测两次，用DTM-352C型全站仪测量边角，测角精度为±2″，测距精度为±（2ppm*D）。当边长大于30m时，一次对中两个测回，测回间互差不超±12″；边长在15m～30m时，两次对中，每次对中测一个测回，测回间互差不超过±30″；当边长小于15m时，三次对中，每次对中测一个测回，测回间互差不大于±30″，每测回的“2C”互差不大于±15″，同一测回中半测回互差不大于±20″，要求测角中误差不大于±7″。

测角时采用0.5kg的锤球和挡风布进行仪器对中，前后是视采用棱镜，亦采用0.5kg的锤球和挡风布进行棱镜对中。风流过大时加大锤球重量并用套管挡风（套管使用打印图纸用的卷筒纸的卷筒，属于废物利用）。导线点全部设在顶板上，选点时根据巷道具体情况尽量加大边长，每隔一定距离设立一组永久导线点，边长采用前后视往返测量，每次测量均读数三次，互差不大于±2mm，往返互差不大于边长的1/6000。

为了加强井下导线的方向控制，减少长距离贯通导线测角误差的累积影响，以确保贯通精度，应在必要的地方加测一到二条陀螺定向边，但是由于当前煤矿效益不好，资金紧张，因此不再加测陀螺边，由此本次贯通工程升级为复杂条件下的两井大型贯通工程。

2.5 井下高程测量

井下高程测量分别从B点和D′点开始，按《规程》关于井下水准测量的观测要求，采用S1级水准仪和普通水准塔尺进行。当巷道倾角大于8°时采用三角高程测量进行。

2.6 创新点

①地面控制测量采用GPS全球卫星定位系统测定控制点的坐标和高程。②矿井联系测量用陀螺经纬仪定向。③在井下采用“三架法”“全站仪、水准仪联测”等多种技术手段提高测量精度。④为了解决井下没有加测陀螺定向边而使得导线精度降低的问题，采用加大工作量的方法，每条导线独立测量3遍，尽量使得测量数据平均值接近它的最合适值。

3 成果投入使用的时间和地点，实验的检验效果，成果使用的适应性和可靠性

2014年5月份，12430泄水巷准确贯通，实测结果如下：

而根据《规程》规定，结合工程需要，规定贯通相遇点在水平重要方向上的允许偏差不得超过±0.5m，在高程方向上的允许偏差不得超过±0.2m。

实测结果均小于规程和技术要求，表明该成果是适用和可靠的。

4 主要效益

本次贯通测量工作产生的经济效益是无法用具体数字来计算的，如果硬性的非要用数字来说明，也就是井下没有请有资质的单位加测陀螺定向边，节省资金24000元；再就是假如巷道不贯通或贯通偏差较大，就会出现废巷，每米巷道成本按10000元算，则节省的资金也是相当可观的。其社会效益就更明显了，首先，巷道的高精度贯通，为本矿在采掘衔接上提供了有力的保障并奠定了牢固的基础；其次，测量人员的认真负责及先进仪器的使用，不仅保证了贯通精度，而且提高了测量速度，减少了测量工作占用巷道对生产的影响，间接加快了生产速度，博得了一致好评。