基准线法在煤矿巷道测量实践及精度分析

刘向花

（同煤集团云岗矿，山西 大同 037017）

1 项目实施原因

煤矿在进行开采生产之前，必须要进行相应的地质测量作业，完善井下和井上的控制测量、腰线标定、放线测量等基础测量工作。但是在实际的测量作业过程当中，因煤矿井下测量环境的恶劣，受限于测量设备、作业技术人员等因素，导致测量作业所获得的测量成果精度不高。当应用精度不高的测量成果进行煤矿的开采设计时，就会存在相应的安全隐患，发生相应的测量安全事故，导致人员伤亡和财产损失。

当在井下生产过程中需要沿煤层进行掘进作业时，必须要在掘进方向上进行频繁的放线作业，但实际情况是有的煤层不是平整的，煤层表现为起伏不定的延伸状态，因此就需要确保井下巷道在一条线上进行施工作业。在云冈矿以往的井下巷道测量过程中，都是采用的方位法给线方案，在测量过程中发现存在着巷道阶梯状平行位移的问题，结果导致顺槽会向工作面方面进行整体的平移，每100m顺槽误差偏移距近3m，后果较为严重。

针对这一情况，云冈矿地质测量科以980强力皮带大巷为研究对象，采用基准线法进行测量作业的实践研究。实践应用效果表明，该980强力皮带大巷采用基准线法进行测量作业，测量作业精度较高，符合设计要求，对于980强力皮带大巷的建设起到了有效的保障作用。

2 工程概况

云冈矿二采区煤炭运输主要是准备采用强力皮带及大巷皮带运输，因此必须对运输所用的980强力皮带大巷进行测试设计。980强力皮带大巷设计分析：起点A坐标参数：（63027.969，24928.499，680.989）；拐点B坐标参数：（60788.099，24928.929）；623 段C坐标参数：（59492.104，25235.645，708.930）。

（1）760强力皮带大巷北开始段，从坐标参数：（63027.969，24928.499，680.989）开始，方位180°，全长2360m的距离到达了拐点B，坐标参数：（60788.099，24928.929）。

（2）980强力皮带大巷二采区段，该皮带巷是布置在该煤矿的7号煤中，西部和东部区域为待采区，北部有F2断层，南部有F3断层，巷道长度1336m，方位336°到拐点B，坐标参数：（60788.099，24928.929）。

（3）980强力皮带大巷从起点到二采区段头尾两端点全长为3577m，测量高差为27.830m，巷道的坡度为 0°25′36″。

云冈矿地质测量科在基于相关理论知识分析和实践作业经验的基础上，决定对井下大型巷道采用基准线法进行测量作业。将980强力皮带大巷巷道设计为一条线施工作业，采用基准线法加捕捉点位法进行测量放线作业，制定相应的测量放线管理方案。

3 基准线法测量方案的设计

3.1 基准线法测量原理分析

基准线法是以通过或平行于建筑物轴线的铅垂面为基准面，并和水平面相交形成基准线，通过测定监测点与基准线偏离值的变化量，进而计算建筑物水平位移的一种方法。如图1所示。水平位移一般来说是很小的，因此对水平位移观测精度要求很高。为此，当采用基准线法进行水平位移观测时，应符合下列要求：（1）应在建（构）筑物的轴线（或平行于轴线）方向埋设基准点；（2）监测点尽可能在基准线上，在困难条件下观测点偏离基准线也不应大于20mm。

图1 基准线原理示意图

但是在实践测量过程当中，当基准线长度较大时也会出现较大的误差，因此为获取较高的测量精度可以采用分段测量的办法进行测量作业。在确定基准线上确定几个分段点，测量其相对基准线的偏离值，再将分段点作为起始点测量测点的相对分段基准点的偏离值，再通过计算处理归算到基准线两端点上。

3.2 测量方案分析

在本次测量实践中，980强力皮带大巷一条线施工的长度达到了2365m，施工长度较大。为了能有效地保障直线施工技术措施，必须采用基准线法来对该巷道设计测量方案，具体的的测量方案步骤为：将980强力皮带大巷在施工中依据的中线确定为基准线AB；基于基准线AB长度因素将其分为7小段，每小段基准线长300m。先选定4 个分段点进行分析，通过角度观测测定C、D、E相对AB 的偏离值，这样就可以使得测量成果通过计算处理归算到基准线AB两端点上。角度测量示意图如图2所示。

图2 角度测量示意图

4 工程测量精度分析

在采用基准线法来进行测量时，所分成的7小段每段的基准线长度均为300m，因此只需要对其中一段的基准线测量结果进行精度分析即可。测量设备为徕卡TS06plus-2工程型全站仪，角度测量精度为2″；测距1.5mm+2×10-6D；测量方法：绝对编码、连续、对径测量；放大倍数：30×，分辨率3″。在排除对中误差的基础上进行测量精度计算。

（1）在980强力皮带大巷的测量中，基准线AB较长，为偏离值误差，采用了测放基准线及捕捉点位法。分段点偏离值的计算可按图3示意图进行求解。

图3 分段测放基准线示中分段点偏离值示意图

根据图3信息可知：

将（1）式进行微分可知公式（2）：

取用ρ=0.206265×106可得公式（3）：

设定基准线AB的中点为C时，即可得C点偏离值的中误差计算公式为式（4）：

在该测试实践当中，每小分段的距离为300m时，根据以上公式计算得偏离值为3.84cm。偏离值计算如图4所示。

图4 偏离值计算示意图

由相似三角形得：

通过式（5）、式（6）可得：LC=LC'，LD=LD'。

（2）徕卡TS06plus-2工程型全站仪测量时，300m分段点D、E两点对AB的偏离值为3.84cm，同时分段点AD=300m，DE=300m。该巷道在进行150m施工作业时，方位偏移41s就能纠正在基准线上，有效地保障了该长巷道的一条线施工作业，测量精度符合设计要求。

5 结语

在煤矿井下巷道的测量工作当中，必须要根据巷道的实际情况来设计测量方案，在保障测量的准则之外，利用相应的技术方案，提高测量精度，可以有效地提高测量工作效率。本文对云冈矿980强力皮带大巷采用基准线法的测量实践进行了分析，测量方案精度较高，满足980强力皮带大巷一条线的施工要求。