王庄煤业3506工作面长距离贯通测量方案优化

孙逸华

(晋能控股煤业集团 王庄煤业，山西 长治 047100)

巷道贯通测量是矿井生产过程中最为常见的技术工作，测量方案、测量参数的正确性直接影响贯通质量的好坏，测量误差太大会导致巷道贯通失败，给矿井生产造成巨大损失，影响到矿井的正常生产接续工作[1-3]。因此在巷道贯通测量过程中，要进行精准设计，控制测量误差，保证巷道贯通质量。

1 工程概况

王庄煤业位于山西长治市，主要开采3号煤层， 3506工作面位于3号煤层35采区南部，布置在断层F1、F2之间的地堑中，受两断层限制，设计为刀把型，切眼1设计宽度75.5 m，切眼2设计宽度117.69 m，切眼3设计宽度100 m，有效回采长度1 947.2 m，可采储量136.2万t。3506运输巷道北边为F2断层，煤柱30 m，设计长度2 959 m。目前3506回风巷道2段经掘176 m，3506运输巷道2段已掘进完成，3506运输巷道3段已掘进516 m，根据采掘计划安排，该贯通属于一井内相向贯通，预计贯通点位于3506回风巷道3段2 164 m处。巷道掘进示意图如图1所示。

该工作面地质构造简单，煤层稳定，两巷道均沿着3号煤层顶底板掘进，一次成巷，因此本次贯通是沿煤层顶底板贯通，不需要考虑巷道贯通在高程方向上的误差问题，需重点考虑巷道贯通点在水平重要方向上的误差。

2 贯通测量方案与方法

2.1 测量方案选择

测量起始数据采用35采区7″级基本控制导线，两巷道均以同一起始点永L3、同一起始方位a永L3-永L2开始，本次贯通测量导线全长5 350 m，属于一井内大型贯通，为保证巷道贯通精度，本次贯通测量方案分两步进行设计：

第一步：从起算数据分别向两巷道布设7″级支导线，至3506回风巷道2段与3506工作面联络巷贯通后，与3506运输巷道2段导线先形成一个小闭合导线①，闭合导线①全长1 320 m，7″级导线完全能满足贯通要求，故无需对①进行误差预计，导线闭合后进行联测并简易平差。

第二步：利用闭合导线①平差后的导线成果，以同一起始点陆12、同一起始方位α陆12-岩12分别向两巷道继续布设7″级支导线至贯通相遇点K，并进行两次独立测量，取其平均值作为最终结果参与计算，贯通后形成闭合导线②，闭合导线②全长4 228 m，因此本设计只需对闭合导线②进行误差预计即可。

图1 巷道掘进示意

2.2 测量方法选择

本次测量采用宾得R-422防爆全站仪施测，仪器测角精度为2″、测距精度为2+2×10-6×D，棱镜为与全站仪相匹配的单棱镜，棱镜常数-30 mm。根据《煤矿测量规程》要求，选择水平角观测采用7″级导线要求，具体作业要求见表1。

表1 水平角观测作业要求

在整个工作面巷道施工过程中，均采用宾得R-422全站仪进行边长测量，测量边长时气压、温度选用自动模式，每条边长的测量次数不少于2次，单向观测，一测回读数较差不得大于10 mm，单程测回间较差不得大于15 mm,并且每隔500 m进行一次复测。

3 测量误差预计

3.1 误差参数的确定

结合现场实际情况，对本次贯通测量误差参数确定如下：①测角中误差为mβ=±7″；井下光电测距中误差：mL=(A+BL)=2 mm+2×10-6×L。其他参数或限差规定按《煤矿测量规程》相关要求执行。

3.2 贯通测量相遇点误差预计

根据测量过程中各导线终点的点位误差预计公式，由导线的测角误差引起K点在假定的X重要方向上的误差为[4]：

(1)

式中：mβ为导线的测角误差；Ry为K点到各导线点连线在假定的Y轴上的投影长度；ρ为1弧度对应的秒值，取值206 265;井下导线∑Ry2参数计算如表2所示：

将表中相关参数带入式(1)，得到

由导线的量边误差引起K点在假定的X重要方向上的误差为[5]：

(2)

式中：mL为各导线边量边误差;α为导线边与X轴上的夹角。

各项误差引起贯通相遇点K在X轴上的总中误差为：

(3)

导线独立测量2次，则Mxk平=Ry=±0.179 m

各项误差引起K点在X轴上的预计误差，取两倍中误差为预计误差，则:

Mxk预=2Mxk=±0.179×2=±0.358 m

通过各项误差预计计算，3506回采巷道贯通相遇点误差符合《煤矿测量规程》相关要求，该贯通测量方案设计科学、可靠。

表2 井下导线ΣRy2计算

表3 井下光电测距

表3(续)

4 贯通精度分析

3506工作面顺利贯通后，特对导线进行了坐标闭合和角度闭合精度分析，角度闭合公式如下：

∑β=180°×(n-2)=8 100°

fβ实=8 100°-8 099.992°=0.008°

式中：∑β为角度闭合理论值；fβ实为角度闭合实测值；fβ允为角度闭合允许值。

fβ实

5 结 语

王庄煤业3506工作面实现了优质贯通，虽然导线长度5 350 m，但从测量方案、测量方法等方面进行了精确设计，使得预计误差为0.358 m，远小于贯通允许误差0.5m的要求。贯通完毕后分别对导线角度闭合差、坐标闭合差值进行了验证，均满足7"导线要求。该贯通测量方案能够保证工作面高精度优质贯通。