超长距离不沿导向层大型相向贯通测量技术

梁 征

(西山煤电股份有限公司 马兰矿， 山西 古交 030205)

西山煤电股份有限公司马兰矿南翼集中运输大巷不沿导向层大型相向贯通工程涉及井巷工程繁杂，时间跨度大，导线距离长，且施测过程易遇到风速快，短边多等不利因素，影响贯通精度。传统测量技术主要采用增加观测次数减少测量误差，实测精度虽然有所提高，但由于人为、现场环境等因素的影响，仍会使贯通后接合处的偏差超过规定限度，造成贯通后需要扩帮、拉底等来消除偏差，增加矿井成本。若修改设计方案，则需要延长工期，增加皮带、轨道等运输设备，不利于矿井开采与掘进的平衡接续，制约矿井生产建设。。贯通处的实际偏差为：水平方向偏差为260 mm，竖直方向偏差76 mm，导线全长相对闭合差1/336 61. 贯通精度高于《煤矿测量规程》规定限差。

1 工程概况

马兰矿南翼集中运输大巷贯通工程横跨井底车场、910南大巷、南一采区、南五采区、南八采区、井底南八南九胶带机运输大巷，直至南翼集中运输大巷相向贯通，贯通测量导线长约11 km，架设测站60站。测量路线包括两条：以910大巷内的5秒级基本控制点WS-0、WS-1为起始边，一条经910南大巷、井底车场4号道、南八南九胶带机运输大巷、南翼集中运输大巷、贯通点K；另一条经910南大巷、南五下组煤进风联巷、南五下组煤辅助运输下山、南翼集中运输大巷措施巷、南翼集中运输大巷、贯通点K. 测量路线见图1.

图1 测量路线示意图

2 贯通测量技术难点

按照贯通工程预计路线，分析南翼集中运输大巷超长距离特大型贯通工程的主要难点有以下几个方面：

1) 该工程为一井内不沿导向层相向特大型贯通，工程要求水平重要方向的容许偏差为±0.3 m；竖直方向容许偏差为±0.2 m.

2) 短边制约贯通精度。导线边长小于30 m的共计有4条，分别为：井底车场4号道至南八南九胶带机运输大巷开口施工控制段3条、南五下组煤联络巷1条。

3) 风速影响对中精度。导线经过的910南大巷、南一下组煤及南五下组煤进风下山等区段为矿井主要进风大巷，风速达到4 m/s以上。

4) 如何预测巷道实际偏差，提前避免或减少贯通后的调整工作，是此次贯通测量的难点之一。

3 采取的技术措施

3.1 全站仪交会投点技术

1) 井下测量水平角的误差主要取决于仪器误差、测角方法以及觇标和仪器中心与测点中心布置同一铅垂线上所产生的觇标对中误差和仪器对中误差[1].为解决910南大巷、南一下组煤及南五下组煤进风下山等区段风速大、垂球摇摆严重，挡风措施难以有效保证垂球对中精度的问题，在910南大巷拐弯处WS-3点、SZ-1点和南五下组煤进风联巷拐弯处S1-1点(控制点被风水管路遮挡)采用“全站仪交会投点法”，将顶板导线点通过几何交会原理投影至巷道底板，避免了重新布点，检核原有资料的同时，实现点上激光对中，资料准确可靠，减少对中误差，提高测量成果精度。

2) 全站仪交会投点原理。通过立体几何可知，垂直于同一水平面的两个平面的交线同样垂直于该水平面，平面相等且交点唯一[2]. 全站仪严格整平后望远镜瞄准控制点，视准轴可给出垂直面及水平面，两台仪器视准轴十字丝所形成的平面交线即为控制点不同高程位置的平面点位，见图2.

图2 全站仪交会投点法几何原理示意图

3.2 设置专用底板点

因井底车场4号道至南八南九胶带机运输大巷开口施工段、南五下组煤联络巷等地段导线距离较短，导线边长小于30 m，为了减少其对测角精度的影响，在井底车场4号道至南八南九胶带机运输大巷开口施工段设置3站专用底板点(即LP-4-P-1点之间)，南五下组煤联络巷处设置2站专用底板点(即PY-34点、YM-1点)。

顶板点由于导线边较短、风流较大，垂球对中误差大等不利观测条件，影响测角精度。因此，将导线边长小于30 m的顶板标志设置成底板点标志，牢固埋设，确保点位精度可靠，实现底板光学对中，减小受边长限制造成仪器对中误差和觇标瞄准误差不断增大的影响，缩短初复测周期，避免三联架点位无法复测检查，保证了短边测量精度。顶板点与底板点技术对比见表1.

表1 顶板点与底板点技术对比表

3.3 水准塔尺量高

受井下作业条件的限制，除910运输大巷段采用水准测量方法外，其余巷道均采用光电测距三角高程，且下组煤区段巷高过高，使用传统的钢卷尺量取仪器高度、觇标高度非常困难，量高精度难以保证，高程精度就更难以得到保障。使用水准塔尺代替传统钢卷尺进行测前测后独立量高，有效保证高程精度的同时避免了人员登高测量作业风险。

3.4 贯通探孔跟踪技术

在贯通距离剩余30 m时，使用专用钻机沿中腰线施工贯通探孔。根据探孔与两巷道导线点的空间位置关系，初略计算偏差值。利用矿井现有的YCJ90/360型矿用钻孔分析仪测定钻孔轨迹。每班跟踪探孔与中腰线空间关系，分析轨迹与偏差关系。当贯通距离剩余10～15 m时，依据跟踪分析成果，提前调整巷道偏差，探孔跟踪测量数据见表2.

3.5 其他测量技术

1) 采用前视观测斜距、后视加测平距，高程往返观测，内业数据处理计算机检核、导线薄弱地段加测陀螺定向边等技术方法，剔除角度、距离、高程测量粗差。

2) 巷道临近工程设计转平位置时，由专业人员勘查地层柱状、岩性及煤岩层倾角，结合贯通处揭露的岩性及钻探资料，进行技术分析，检核高程粗差。

表2 探孔跟踪测量数据表

注：中线右偏为“-”，左偏为“+”；腰线下为“-”，上为“+”

4 成果分析

南翼集中运输大巷11 km超长距离不沿导向层大型相向重要贯通工程于2018年12月26日贯通，贯通后通过闭合测量，水平方向偏差为260 mm，竖直面偏差76 mm，导线全长相对闭合差1/33 661，符合工程要求，高精度完成贯通测量任务。避免了原计划可能因贯通巷道偏差过大造成的扩帮、挑顶、拉底等工作，节约了成本，满足设备安装要求，保障了采掘衔接。

5 结 语

通过研究大型相向贯通工程的技术难点，提出采用“全站仪交会投点、设置专用底板点、水准塔尺量高、贯通探孔跟踪”等技术措施，提升了矿井贯通精度，有效解决了矿井复杂测量条件下贯通技术难题，为工程顺利贯通提供有利保障。