煤矿井下巷道贯通精度控制的探讨

2021-04-02王鹏

商品与质量 2021年12期

王鹏

铁煤公司大兴煤矿辽宁调兵山 112700

巷道指的是煤矿井下为采矿提升、运输、通风、排水以及动力供应而掘进的通道，按照巷道的长轴线与水平面的关系，可将巷道分为直立巷道、水平巷道及倾斜巷道3种形式[1]。作为矿山测量的重要组成部分，巷道贯通测量能指导煤矿开采，是煤矿开采的基础工作。随着煤矿开采工作难度不断增加，对煤矿井下巷道贯通精度的要求不断提高，精度等级低的巷道贯通极易发生安全事故，造成极大的经济损失。为了提高煤矿井下巷道的安全性，对煤矿井下巷道贯通精度控制进行探讨，这能改善传统精度控制方法预计误差偏差数值过小的问题。在煤矿井下巷道贯穿精度控制方面，国外发达国家研究起步较早，在21世纪初就制定了多项矿山的发展计划，现已形成多项无人化矿山自动化设计。国内针对巷道精度控制的研究起步较晚，但在中国研究人员不断的努力下，现已得到了多个研究成果[2]。为了迎合巷道贯通精度的现代化需求，探讨煤矿井下巷道贯通精度控制是很有必要的。

1 贯通测量方案设计

为了确保巷道贯通测量精度，在测量工作开展前应制订相应的测量技术方案。5202主运巷贯通测量属于井内贯通测量，井下测量导线按照《煤矿测量规程》中有关测量要求开展。在井下布置的导线宜沿着巷道中线布置，导向边长相近、测角采用测回法。测量仪器采用TS02全站仪，该全站仪测角精度在为2″，采用三角高程测量方式测量高度，为提高测量精度均需独立测量两次。根据矿井测量需要，制订下述测量方案：根据已有巷道内测量导线进行贯通测量，且不加测陀螺定向边。采用上述测量技术方案可大幅减少测量工作量，测量效率高，但是测量精度偏低。文中就对测量技术方案的测量精度进行分析，当测量精度满足不了现场施工需要时，通过复测导线点、提高测角精度来提高贯通测量精度，对测量方案进行优化，从而使得测量精度满足5202主运巷贯通测量需要。

2 设定井下导线测量方式

不同的煤矿井下有着不同的施工实际[3]。将巷道测角的精度划分为2个级别：7″及15″。对应2个级别的技术控制指标如表1所示。

表1 技术控制指标

根据表1所示的各项参数，在煤矿井下每隔1.0km设置1个加测陀螺定向边，计算测角产生的误差，计算公式可表示为：

m为测角误差，°；mv为照准误差，°；m0为读数误差，°；n为测回数。针对测角产生的误差，测量人员测量导线长度时应遵守测量规范，计算数值误差较大的，视情况改变测量程序或重新测量。保持井下仪器对中整平，在测量仪器外部设置挡风装置，减小巷道内风力产生的影响。设置导线测量次数为3次，反复核对观测结果的准确率。结合光电测距的方式，采用仪器测定导线测量设备元件老化的程度，改正或缩短元件产生的内部距离。测量人员应时刻关注煤矿井下巷道内的气象参数，根据测量设施的默认参数修改检测到的信息。受到测量设备自身误差与幅相误差的影响，侧相误差与照准误差应采用多次测量取平均值的方式进行改进。控制井下导线测量方式，并减小误差，间接控制巷道贯通精度。

3 完成精度控制

在完成精度控制前，设定1个导线与测量边角精度匹配规则，合理化地匹配煤矿井下测量边角。在设定精度匹配规则时，导线边长设置为测量仪器中误差测角的1/3。当导线的边长数值小于1/3的误差测角数值时，提高测量仪器的测量精度。根据精度参数，得到1个导线最短边控制参数。实际匹配时，以最短边20m为计算标准，相邻2个边的长度相对误差控制在0.05m之内，对应得到不同测量等级巷道贯通测量角的数值。可以采用长边传递角度，增设陀螺定向边控制贯通误差的积累，采用布设支导线的形式，在不同陀螺定向边处形成一个自动控制的形式。对于测角误差、边长误差及导线误差，该部分误差与测量环境、测量仪器有关，数值控制的效果较弱。相邻导线夹角属于人为控制，在设定该部分匹配规则时，首先根据陀螺定向边设定1个方位角，根据方位角，得到1个附和导线作为该导线的延长线，得到最终夹角，完成匹配规则的设定。综合上述处理，最终完成对煤矿井下巷道贯通精度控制的探讨。

（1）在煤矿井下巷道贯通测量中，为了确保巷道贯通测量精度，首先需要针对工程实际制订合理的测量技术方案，并进行测量误差估算。但是，发现制订的测量方案测量精度无法满足巷道掘进施工需要。

（2）提出通过提高测角精度来提高贯通测量精度，对测量方案进行优化，并对优化后的测量误差进行估算，测量精度可满足现场巷道掘进贯通需要。

（3）优化后的测量方案不仅可满足巷道贯通测量精度要求，而且可降低贯通测量劳动强度及测量费用，取得显著的应用效果。