地下矿山开拓长距离平巷贯通控制测量探讨

2020-12-09申家国

世界有色金属 2020年6期

申家国

（瓮福（集团）有限责任公司，贵州贵阳 550000）

随着当今矿业开采的不断发展，地下矿山开拓长距离平巷贯通测量技术也得到了广泛应用。通过这一技术的合理应用，不仅可以对千米以下的深部矿山建设起到有效的指导作用，同时也可以让矿井建设的工期得以有效缩短，进而为矿山的开采效率与开采质量提升提供出足够的技术支撑。

1 测试原理

地下矿山长距离平巷贯通控制测量工作这一技术的主要原理是借助于联合联系测量法，让起始点三维坐标的精度以及起始边方位精度得以全面提升，然后将加测陀螺边加测在长距离导线之中的适当位置，以此来对其方位进行修正。在对导线进行测量的过程中，主要应用到的观测方法是不等权观测法，通过这种观测方法，可以让平面坐标以及方位误差的积累得以显著降低[1]。

2 设备

（1）工艺流程。在进行地下矿山开拓长距离平巷贯通控制测量的过程中，主要的工艺流程包括以下几个：第一，做好测量准备；第二，做好地面的控制测量工作；第三，做好千米深井的联合联系测量工作；第四，做好不等权线的测量工作以及距离水准的测量工作；第五，进行陀螺边的加测；第六，根据修正好的三维坐标以及方位来进行贯通测量。

（2）材料和设备。在进行地下矿山开拓长距离平巷贯通控制测量过程中，施工单位一定要对材料设备进行合理选择，这样才可以提升测量精度，保障测量质量[2]。在具体的测量工作之中，需要的材料和设备包括全站仪、陀螺经纬仪、光学经纬仪、水准仪、长钢尺、钢卷尺、铝合金塔尺、对讲机、测量手摇绞车、长钢丝、配重砣、大水桶、钻头以及手持电钻。

3 测量操作要点

3.1 测量准备

①在准备过程中，所有的仪器设备都应该配备齐全，并严格依据《中华人民共和国计量法实施细则》之中的规定对其合格情况进行检验。②对施工图纸进行审核，并对控制测量方案和误差预计进行编制，做好安全交底工作。③对所有专业测绘单位所提供的各种测量和控制成果进行收集。④做好测量控制定位的交接工作，并对控制点做好保护，保障资料的齐全性。⑤通过坐标反算法对测量控制点边长以及方位角进行核对。⑥通过符合校测法对进行测控点做好校核工作。

3.2 地面控制测量

在待测量竖井地面位置进行有利地形位置的选择，在选好的位置上设置近井点以及近井边，然后借助于地面上已有的控制点来控制测量平面、高程。在进行平面控制测量过程中，可以通过全站仪进行三次的对中测量和三个角量边回测，保障测角中以及边长对中误差都和规定相符。

3.3 联合联系测量

（1）陀螺定向。首先是准备工作，在定向之前，应该选择贯通井测定仪器常数地面已知的坐标方位角边，并在贯通镜下长距离平巷待施工位置的马头门联络巷之中进行定向边以及定向点的布设。已知边坐标方位角中误差应该控制在±2”，在马头门联络巷之中，定向导线点一定要牢固埋设，避免淋水和大风，且应该便于观测。定向边长应该尽量控制在50米以上。然后是陀螺定向测量：①在贯通井地面上已知边上分别用三测回方法对陀螺方位角进行独立测量，然后求出三个一起的常数。②在贯通井长距离平巷马头门联络巷之中的定位边上分别用三测回方法来进行陀螺方位角的测量，尽量在两个定量边端点位置各进行一个测回的测量。③在返回到了贯通井地面之后，再通过三测回方法对已知边上的陀螺方位角进行独立测量，然后求出三个仪器常数。

（2）双线投点联系测量。首先是准备工作：在每一个贯通井地面上的井口位置，都应该设置投线绞车的设置，没口设置两台，然后在与井口相距2.5米高的位置进行投线平台架设，然后在合理的位置上安装两只投线小滑轮，并将稳定夜容器设置在井底。按照井筒的实际深度，选择两根直径是1.2米、长度适宜的钢筋，再借助于滑轮将钢丝从井口平台上投放到井底，钢筋的前端应该悬挂一只小重锤。在钢丝到达了井底之后，需要用砝码来代替小重锤，并逐渐将砝码加重，然后将其沉入到稳定夜容器之中，使其保持自由稳定的状态，但是不可以触及到容器。然后是双线投点的联系测量：测量站应该设置在近井点地面以及平巷马头门的定向点位置，并和已知的陀螺定向点、控制点和两根长钢丝之间组成一个几何图形。然后借助于J2经纬仪进行三次对中，再各进行三次水平角的测回，且应该量误差控制在20”以内。通过已经比长鉴定过的钢尺进行量边，量边工作应该往返读数六次，并读出具体的数据，保障相互之间的差距在±2毫米以内，这样才算完成了一次几何定向联系的测量工作。接下来将两根定向的长钢丝进行移动，再通过以上的方法第二次对几何定向联系进行测量。在保障两次测量相互差与标注相符的情况下，双线投点联系的测量才算完成。

（3）导入高程测量。将1000米长钢丝进行比长和改正之后，将其从地面投放到井下，并在地面以及马头门联络巷之中通过水准仪进行观测，水准测量应该按照四等进行确定，然后借助于钢尺将地面近井点高程向井下的联络定向点进行传递。在此过程中，需进行两次的高程导入，在两次相差不足井筒总深度八千分之一的情况下才算合格。

3.4 内业计算

首先需要进行陀螺定向以及几何定向之间联合联系测量结果的计算，这样才可以获得定向边、定向点的方位及其平面坐标，进而为起始的平面施工提供给出合理的控制资料。然后需要通过水准仪和长钢尺将定向边以及定向点高程结果导入，并对其进行计算，将其作为起始施工之中高程控制方面的资料。

3.5 井下导线测量

在导线测量过程中，主要应用到的是全站仪2”、1+1.510-4以及TCR1202+R400不等权观测，也就是对正常的导线边分别进行两次的对中以及两次的测回。如果导线边非常短，或者是观测条件非常不好，则需要进行三次的对中以及三次的测回，也可以通过三架法或者是四架法进行测角，并通过比长之后的钢尺进行边长测定。测角中的误差以及边长对中误差都应该与标准相符。同时，在进行导线测量时，应做好相应的防风措施。

3.6 长距离平巷施工贯通测量

①掘进时应该经常进行测量，并及时进行填图处理，进而让贯通施工得到更好的指挥。②在相向施工过程中，如果贯通距离只剩20米，则应该将其中一端的施工停止，然后对工作面进行三维坐标的实测，并对禁止入内的警示标识进行设置。另一端可以将复测导线资料作为依据对施工测量进行计算，以此来为现场贯通施工提供指导。③在平巷贯通施工结束之后，应该联测其两端导线以及高程控制点，然后对其方差进行计算，这样就可以形成高等的控制测量资料，为以后类似工程的施工及其管理提供参考。

4 测量质量控制

4.1 测量仪器的质量控制

①所有的测量仪器精度都应该与施工要求严格相符。②在所有测量仪器正式使用之前，都需要经过资质过硬的检测单位检测，在确定各项指标合格之后才可以投入使用。③在仪器设备的运输以及使用过程中，都应该做好相应的防振措施，并对做好自检工作。

4.2 地面测量的质量控制

①对于资料之中提供的控制点，施工单位一定要做好现场的交接以及联测，以此来对点位精准度以及精度进行检测。②在近井点的建立时，小三角精度一定要达到5”。

4.3 井筒双线投点的质量控制

①钢丝直径需要控制在1.2毫米以内，不可过大。②在将钢筋投放到了井底并进行水平配重之后，需要借助于信号圈法或者是比距法对其进行垂直度测量，以此来保障钢筋处于自由悬挂状态。③稳定液一定要选择废机油，在必要的情况下，也可以将锯木屑加入到废机油之中，以此来实现重砣稳定性的提升，将钢筋摆动幅度控制在3毫米以内。④测量过程中一定要将井下的通风机关闭，并将风门设置在主要的地点。⑤在通过全站仪进行井下钢筋观测时，首先应该对其振幅最小值以及最大值多进行几次观测，然后用平均值作为固定目标，再根据固定目标进行方向值的确定。⑥投点观测一定要独立进行两次，两次的投点坐标互差应该控制在2毫米以内，然后将两次的平均值用作最终的测试结果。

4.4 陀螺经纬仪的观测质量控制

①在应用陀螺经纬仪进行测量的过程中，应该将误差控制在15”以内。②在陀螺经纬仪的使用过程中，一定要进行3、2、3观测程序的应用，也就是首先对地面上已知的边进行三次测回，以此来实现测定仪常数的确定，然后在井下的定向边进行两次测回，这两次测回应尽量选择在两个端点上进行测量，每个端点测量一次。③在井下，定向边端点一定要设置成永久性的导线点，并保障埋设的牢固性和可靠性。

4.5 井下导线的测量质量控制

①在测角过程中，需要通过不等权观测法进行测量，也就是在应用经纬仪进行长边点观测的过程中，需要进行一次对中以及两次测回，在进行短边或者是长短边连接点观测的过程中，需要进行两次对中，并各自进行一次测回。同时应该控制好对中精度，使其处在0.5毫米以下，或者是直接应用三架法、四架法来进行测角工作，以此来将误差降到最低。在进行对中测量的过程中，一定要做好相应的防风措施，并对基本导线做好测中误差的控制，使其误差处在±7”以内。②应该通过双向测量法进行测边，对于任何一个站点，都应该进行两次的导线测量，这样才可以使其得到往返观测，且需要将互差控制在2毫米以内，最后将往返观测获得的平均值作为最终的边长值。③因为地面以及井下的深度会达到近千米，所以在进行导线计算的过程中，需要按照投影面对其边长进行规划。