关于煤矿切巷贯通测量技术的精度研究

王维俊 江西新洛煤电有限责任公司

受采区地质影响，开展过断层回采工作时，液压支架所能发挥作用有限，通过开掘切巷的方式，保证工作面相贯通，自然很有必要。在前期准备阶段，工作人员应对贯通坐标加以明确，这样做可使贯通精度得到保证，而确定坐标的关键是贯通测量。事实证明，对矿山测量而言，在井下和地面对控制网进行布置，可确保贯通测量取得理想精度，本文所讨论内容的意义有目共睹。

一、项目介绍

某矿某工作面的特点为低位放顶煤，不仅储存煤炭量较大，且煤层相对稳定，无明显夹矸存在。该区域煤层厚度平均值约为6m，倾角度数平均值是1°。工作面的面长能够达到近1500m。对巷道进行掘进处理时，由于煤层的底板厚度存在较为明显的变化，因此，巷道坡度出现变化的情况难以避免。

二、煤矿贯通测量精度研究

在测量过程中，工作人员将陀螺定向边设定为坚强边，以期能够借助陀螺定向测量优势，使导线整体平差的设想成为现实。井下开展导向测量所依托核心设备为全站仪，高程测量则创造性的融入了红外测量技术，通过将其与全站仪测量相结合的方式，为测量精度提供保证[1]。

（一）工程测量路线

贯通测量需要准确记录气象读数，及时将修正所得气象参数向全站仪进行输入。而基于同一边长展开往返观测的前提为：坐标方位角对应闭合差不得超过1/8000。随后，由专业人员沿巷道完成基本控制导向的布置工作，在布置过程中，还要对矿区上山巷道/下山巷道/中间巷道/运输巷道加以考虑。若布置工作需要在井下开展，则要将相邻段的间隔控 制 在1.5km 至2km之间，旨在使定向精度相关要求得到应有满足。

现将贯通测量流程图绘制如图1 所示，供相关人员参考。

图1 贯通测量流程图

（二）确定测量技术

陀螺定向测量所使用陀螺经纬仪由瑞士制造，通过二次测回井下及地面的方式，对陀螺仪常数加以确定。随后，在定向边、巷道靠近窝头侧、切巷靠近窝头侧，分别对陀螺进行布置，并保证陀螺边有编号对应。由现行规定可知，一次测回测量对应陀螺方位角，其误差不得超过±15″，本项目实际测量所出现误差约为±4.5″，符合行业要求。另外，方位角平均值允许出现中误差的范围是±10″，项目测量所出现中误差约为±1.5″。由此可见，对陀螺定向技术加以应用，可使测量结果取得理想精度。

关于切巷测量，工作人员根据实地勘测结果，最终决定对红外高程技术与井下导线技术加以应用，测量所用核心设备为全站仪，测量导线级数规格为7″。先将导线贯通切巷的一侧，将起算点设为D1，沿陀螺边先后两次开展导线测量工作，根据测量所得坐标差，计算导线坐标对应闭合差[2]。除此之外，基于红外高程技术所进行测量工作，其起算点应与井下测量重合，根据两次测量结果对闭合差加以确定。方法1 所得ΔX 的数值是3mm；ΔY 的数值是13mm；闭合差的具体数值由二者相加所得，其精度与导线测量所提出要求相符。方法2 所得闭合差的数值是9mm，同样满足导线测量对精度所提出要求。

（三）误差出现原因

结合测量情况和专业人员掌握原始资料，提前预计相遇点可能出现误差，利用预计终点误差可用公式，明确陀螺定向误差对应相遇点沿X 轴所存在误差，计算公式与结果如下：

其中，MXα代表陀螺定向误差，ρ 是常数，本项目将其定为206265，这也是贯通测量较为常见的取值，RY0代表导线起点和相遇点连接所得线段，投射在Y 轴的影长。

基于测量导线存在量边误差对应相遇点可知，其沿X 轴所出现误差应为：

其中，m1代表量边中误差，1 代表各边导线对应边长，α 代表X 轴和导线边夹角的具体角度。

计算可知，相遇点沿X 轴所出现中误差的预计值为：

由专业人员先后两次进行观测后，结合独立观测所得参数，对中误差的平均值计算如下：

由此可见，相遇点沿X 轴所出现误差应当是：

（四）测量精度分析

其中，fh代表闭合差，R 代表闭合导线实际长度，N 代表闭合圈的具体数量。基于该工作面所开展贯通测量工作，起算点设为D1，相遇点为K。要想使井下测量具有理想精度，关键是以贯通测量相关方案为依据，利用全站仪、陀螺经纬仪等设备，完成分析贯通精度的工作。现行规程对高程误差的要求是不超过0.2m，且水平误差应被控制在0.3m 内。计算结果表明，本项目贯通高程误差预计为0.12m，且水平误差不超过0.25m，待贯通工作告一段落，由专业人员对实际误差进行测量，所得结论为：高程误差0.08m，在水平方向的误差为0.19m。利用相关数据展开闭合差计算工作，可对fx、fy、fz的数值加以明确。

综上，本项目贯通测量误差符合行业要求，且坐标方位角对应闭合精度未超过1/8000，具有理想的贯通精度与效果，可为掘进工作的开展提供支持。在弥补工作面所存在衔接不良缺陷的基础上，使工作面回采的可靠性及安全性得到应有保证。

三、结论

通过上文的分析可知，要想使切巷贯通精度达到预期，在贯通切巷和巷道前，工作人员应明确可为贯通施工提供参考的贯通坐标。由于现场测量无法对贯通点位置加以明确，基于原始数据掘进巷道就显得很有必要。目前，多数矿井均选择对全站仪、陀螺经纬仪加以应用，随着切巷和巷道实现贯通，工作效率得到了显著提升，这对行业发展有重大意义。