“同步法”测量在煤矿井下的应用

王　科

(山西长平煤业有限责任公司,山西 晋城 048000)

矿山测量可以对矿井中的地质变化情况给予真实、准确的反映,直接决定了煤矿的开采效率和质量,有效保障了煤矿开采工作的安全、高效进行[1]。巷道中线的延伸是矿山测量的重要工作,井下导线随着巷道掘进而逐步敷设,在巷道掘进过程中,通过导线点来控制巷道平面位置。为了检查平巷的铺轨质量和为平巷改造提供设计依据,需进行巷道纵剖面图测绘,这一工作一般是在水准测量过程中同时完成的,但由于巷道形成后,部分功能改变,需要巷道坡度、顶底板剖面,而巷道剖面的测量一般滞后于巷道功能设计,从而增加了测量工作量,降低了工作效率。随着测量技术的发展,全站仪已经广泛应用于矿山测量,其简洁高效在导线测量和三角高程测量中具有重要意义[2-5]。

1　同步法测量技术

井下同步测量法是采用全站仪在导线测量或巷道中线延伸同时测定巷道剖面,这样既可以减少搬站次数、节省作业时间,同时可以提高工作效率,降低由于人为观测造成的误差概率。以长平矿Ⅲ43231巷巷道中线延伸为例,同步测量法示意图见图1。

图1　同步测量法示意图Fig.1　Synchronization measurement

开始作业时,先测导线点检验角,精度符合要求后,搬站,在231/5摆站后视231/4,然后按采区15″导线测量步骤开始测量未知点方位和距离,测完导线后在232/5摆站不动,从已知232/5高程点向未知点移动,在巷道变坡点或30 m左右竖站并记录巷道高,直到未知点停下,把棱镜挂在未知点上,测量高差,量取仪器高和觇标高,在观测开始前和结束后用钢尺各量一次,两次丈量的互差不得大于4 mm,取其平均值作为丈量结果;然后搬站在未知点摆站后视232/5开始进行巷道中线延伸工作;最后再把棱镜挂在232/5,再次测量高差,量取仪器高和觇标高。两次测得的高差应满足相邻两点往返测高差的互差不应大于10 mm+0.3 mm×τ(τ为导线水平边长,以m为单位);这样得到232/5到未知点这个区间的剖面,在一个测站上既测了巷道剖面又进行了导线测量。

采用同步法测量,巷道剖面测量与导线测量或巷道中线延伸同步进行,随着巷道掘进中线延伸,巷道剖面能够及时地更新到最近的中线点或导线点上,而且所形成的巷道剖面可以跟随每个导线点的敷设,随时续加,可以及时反映巷道煤层和顶底板的起伏变化,在巷道掘进过程中遇到地质构造时,及时准确提供相应位置的实际标高和准确位置,为地质预报和煤层位置判断提供有力的基础资料。

2　井下工程应用

2.1　工程概况

长平矿Ⅲ4323工作面为综放工作面,工作面切眼设计长度为141 m,Ⅲ4323工作面由Ⅲ43231巷、Ⅲ4323工作面切眼和Ⅲ43232巷共三条巷道组成。按照煤矿生产部门制定的施工计划,要求在Ⅲ43231巷与Ⅲ4323工作面切眼贯通后进行贯通联测,由于采面形成后进行切眼扫底,以及由于地质条件变化、掘进割煤等因素造成部分剖面和巷道设计断面出入较大,需要重新观测巷道部分剖面图。

2.2　同步法测量施工方案

按照以前施工方案,施工作业流程是先沿231/7、231/8等导线点联测至232/8、232/7导线点,然后沿相反的路线测量巷道剖面,具体施工路线见图2。

在井下施工中,采用同步法测量,一个测站同时进行巷道剖面测量和导线点测量,采用全站仪从Ⅲ43231巷231/7点开始,沿着231/7、231/8等导线点逐步联测至232/8、232/7导线点,每个测站都首先进行巷道剖面测量,再测量导线点,单程测量即可完成以前往返测量的所有工作任务,观测路线见图3。本次贯通观测,实际测量导线长度382.729 m,剖面长度276.589 m,最少节省3个搬站,节约时间约40 min。

图2　原施工线路图Fig.2　The original construction plan

图3　同步法测量施工线路图Fig.3　The construction plan with synchronization measurement

2.3　观测数据分析

2.3.1平差分析

Ⅲ4323工作面总共布置15″级导线20站,导线全长1 404.236 m。对导线联测数据进行贯通平差分析结果为:

方位角闭合差

相对闭合差

fx=-0.150 m;

fy=0.061 m;

f=±0.162 m；

K=1/8 667<1/4 000.

2.3.2高程闭合差分析

高程传递随着导线点进行,高程测量全长1 404.812 m,实测20站,三角高程导线的高程闭合差:

2.4　应用效果

根据以上测量结果分析可知,此次Ⅲ43231巷与Ⅲ43232巷的贯通施工,满足采区15″导线精度的要求,高程测量结果满足施工精度要求。采用同步法测量,由以前的往返测量缩减为单程测量,优化了施工线路,节约施工时间,提升工作效率;并且及时反映巷道局部变化情况,提高对巷道整体情况的认识,可根据巷道各部位的用途及时调整巷道坡度、尺寸。

3　结束语

1)Ⅲ43231巷与Ⅲ43232巷的贯通施工,满足采区15″导线精度的要求,高程测量结果满足施工精度要求。

2)采用同步测量法,一个测站同时进行巷道剖面测量和导线点测量,可以优化施工路线,节约施工时间,提高工作效率,且可以及时反映巷道变化情况。

3)全站仪同步法测量简洁高效,可作为巷道中线延伸及巷道剖面测定的可靠技术方法。