矿山隧道贯通测量误差估算方法探析

马海鹏

（深圳市勘察测绘院有限公司，广东 深圳 518000）

矿山隧道贯通的施工，常常处于自然环境恶劣、地质条件复杂的山区，由于其特殊的地质条件，测量的特殊性，除了要求测量误差精细，对测量技术的要求也特别高。为了确保隧道的完整准确贯通，其贯通测量误差的多少对于矿山隧道的工程质量与整体成本至关重要，所以在矿山隧道贯通施工过程中，贯通测量的精度制定及误差设定，依据设计规范制定隧道贯通测量误差与其偏差范围，是矿山隧道贯通工程测量工作中相当重要的一环[1]。

1 矿山隧道贯通测量误差简介

矿山隧道贯通工程中主导因素是水平方向贯通误差。竖直方向贯通误差对于贯通中心线的影响最大，对于高程贯通来说，其偏差的多少对于坡度产生影响，与水平向误差相比，该两种误差控制起来相对简单[2]。所以必须明确各类贯通偏差的允许范围，特别是水平方向贯通偏差的允许范围，方可继续计算出以后各个流程各项测量的精度。贯通偏差的允许范围是从满足矿山预防隧道各种风险的质量要求和实际隧道测量中的相关经验而订立的。

2 矿山隧道贯通测量误差允许值的研究制定

矿山隧道贯通测量精度设计是根据矿山隧道贯通的特征、相关工艺、操作精度、相关安装品尝和相对长度等综合考虑制定，除了要确保隧道的畅通以外，还需符合设计线路的放线要求、路轨施工及机具安放的精度要求。缜密精确地确定测量误差的允许范围意义特别重大，尤其要重视设计一个与系统危险临界点距离相当远的点位值，让系统在相对较大的范围内，工作期间保持相对安全稳定状态[3]。

同时我们要关注行业测量水平的发展程度，矿山隧道贯通工程中设计设定的上限与下限及相应的有关安全方面的富余程度与交通工具的几何尺寸、通电手段、工艺方法、截面形式、机具位置等等有关，所以不同类型的隧道各不相同。比如交流运输工具与相关网架，设计单位设定的水平方向有关安全的富余量依次为：房屋外形范围中矩形和马蹄形横截面各边增加70mm，圆形横截面各边增加120mm；有关机具的范围中矩形和马蹄形横截面各边增加76mm，圆形截面各边增加36mm；交通工具边界到机具边界每边增加170mm；垂直方向有关安全的富余程度为向上增加120mm，向下减少90mm。由此可知，设计给出每侧横向安全富余程度总和为：矩形和马蹄形断面为276mm（整体横截面为552mm）；圆形断面为276mm（整体横截面为552mm）。该变量整体考虑了各类因素的影响，如果该变量能够符合规定，就能确保行车安全。所谓的各类影响因素有：作业偏差、测量偏差、工作器具装配偏差、路径问题、车辆相关损耗和相关载重。其中各变量变化的具体数值，即有关测量的偏差占水平方向安全富裕量的多少，设计文件中没有确定。因此，使用影响的平均分配原理进行偏差的配置符合实际情况，并且结合相关测量科学的先进经验与技术，也就是说所谓的精度目标，除了在技术上领先，还要在现实中得以实现。结合以上的全面考量，测量误差取全断面水平安全富裕程度总和（552mm）的1/6～1/5更加符合实际，水平方向贯通误差的范围是92mm～110.4mm取整为110mm，横向贯通中误差为±50mm。高程偏差取垂直安全富裕程度总和（170mm）的1/4～1/3取整后即高程贯通误差为50mm，高程贯通中误差为±25mm。矿山隧道贯通偏差的允许范围随着隧道的长短而发生变化，越长偏差允许值越大。隧道长短范围的划分以及允许偏差的上下限，其制定来源于现场实践，以实现隧道贯通和范围的规定，还能满足精度要求，在现实中完全可以实现。

以中等测量误差为标准，贯通偏差的允许上限规定为中等误差的2倍。

3 矿山隧道贯通测量与偏差分配

为了保证矿山隧道贯通的施工按设计要求顺利进行，无论是地上测量还是地下测量，还是周边相关测量都是必不可少的重要环节。因规范允许的偏差最大值等于2倍中误差，所以当水平贯通允许偏差为200mm、高程贯通允许偏差为100mm时，通过计算可得水平贯通偏差为±100㎜，高程贯通偏差±50㎜。水平贯通偏差大部分因地面控制测量引起的水平中误差mq1、周边相关测量引起的水平中误差mq2、掘进施工过程中相关测量水平中误差mq3三项测量误差影响。假设每一测量偏差之间在贯通方面互不影响，

式中mq1—地面控制测量引起的水平中误差；mq2—周边相关测量引起的水平中误差；mq3—掘进施工过程中相关测量引起的水平中误差；mQ—矿山隧道水平方向贯通中误差。

因为自然地面以上测量的环境优良于地面以下，在分配测量偏差时可以应用相同作用力的理论，并以此为基础进行相应调节，也就是对自然地坪测量的精度做稍稍提升，而自然地坪以下测量的精度做稍稍减小。以此理论进行分配的结果是：mq1＝±33㎜，mq2＝±28㎜，mq3＝±43㎜。代入（1）式得mQ＝±49.2㎜＜±50㎜。

式中mh1—自然地坪高程控制测量的偏差；mh2—向自然地坪之下传递高程测量引起的中误差；mh3—自然地坪以下高程控制测量偏差；mH—矿山隧道贯通中误差。

测量偏差分配结果为：mh1＝±18㎜，mh2＝±12㎜，mh3＝±18㎜。（2）式得mH＝±24.9㎜≤25㎜按上述分配得矿山隧道贯通中偏差分配。以上精度指标是矿山隧道贯通工程相关各等级控制测量设计的依据，一定要满足平面和高程贯通中偏差的相关规定。

4 结语

随着我国矿山工程规模的不断扩大，隧道工程的施工显得尤为重要，相关施工机械与工艺方法得到了很大程度的提升，无论从测量工艺到测量所用的仪器的开发到实际应用，都有了长足的进步，矿山隧道贯通测量的正确性对工程整体质量都有很大推进。随着高精度仪器设备与先进测量手段的投入，无论从测量精度，还是对相关规范允许偏差的贴合程度，都已日趋成熟。相信伴随测绘科学技术的不断进步，在矿山工程的隧道贯通的测量工作中，贯通误差的测量精度将进一步提高。

参考文献

[1]王登平.浅谈地铁矿山法区间隧道施工测量控制技术[J].建筑,2017,(24)：66-67.

[2]尤相骏,詹登峰.一种新型三维激光扫描隧道测量点云坐标定位方法的精度评估[J].测绘通报,2017,(04)：80-84.

[3]张锦根.矿山隧道贯通测量误差估算方法探讨[J].经纬天地,2016,(01)：60-63+71.