贯通测量技术在煤矿测绘中的应用

2021-05-26黄红龙

山西冶金 2021年2期

黄红龙

（山西省同煤集团云岗矿地质测量科，山西大同037017）

煤矿测绘的精确度对保证巷道能够按照正确的轨迹掘进具有重要意义。在实际测绘中，若最终结果的偏差极大将严重影响巷道的质量，甚至导致整个巷道报废。对于贯通测量而言，要求工作人员严格按照规范要求操作，保证贯通工程的高效完成。传统贯通测量采用光学仪器存在劳动强度大、效率低而且容易出错的缺陷[1]。因此，本文将研究全站仪、GPS等仪器设备应用于贯通测量中，并对煤矿的测绘效果进行验证。具体阐述如下:

1 工程概况

同煤某矿的设计生产能力为21万t/年，在多年开采及以前周围小煤矿的影响下需对其主井筒进行延伸并与该矿的三采区轨道贯通。其中，实现主井筒与三采区轨道贯通的主要目的在于解决主矿井的通风和提升问题，本次贯通任务的工程概况详见图1。

图1 需贯通矿井的相对位置关系

如图1所示，需贯通的一矿副井和三矿主井之间的距离为2 100 m，实际需贯通的距离大概为160 m。按照《煤矿测绘规程》等相关标准规定，对于两矿井间贯通允许偏差为0.5 m[2]。但是，鉴于此次工程的特殊性需贯通的距离较小，保证贯通后巷道的运输安全性不受影响。最终确定针对一矿副井和三矿主井的贯通工程在水平方向允许偏差不得超过0.3 m，在垂直方向的允许偏差不得超过0.2 m。

2 贯通测量方案的确定及仪器选型

2.1 贯通路线的确定

根据需贯通矿井的实际情况，初步拟定如图2所示的三条贯通路线。

图2 一矿副井和三矿主井贯通路线

如图2所示，针对一矿副井和三矿主井的贯通任务可采取如下三种贯通路线：由一矿副井出发经1635大巷后贯通至三矿主井；从一矿主井出发，经1540中巷、1540北巷并通过轨道上山后完成贯通至三矿主井的任务；从一矿主井出发，经1675中巷、1675北巷并通过轨道上山后完成贯通至三矿主井的任务。综合对比上述三条贯通路线可得如下结论：

1）第一条线路的总贯通长度约为2 700 m，且在实际贯通操作中小于60 m的边长有5个。

2）第二条线路的总贯通长度约为2 900 m，且在实际贯通操作中小于60 m的边长有6个，小于15°的弯有2个。

3）第三条线路的总贯通长度约为3 100 m，且在实际贯通操作中小于60 m的边长有7个，小于15°的弯有1个。

结合上述三条贯通路线的距离、操作的难易程度最终确定选用第一条贯通路线，即由一矿副井出发经1635大巷后贯通至三矿主井[3]。

2.2 关键仪器的选型

传统贯通测量采用光学经纬仪和钢尺完成，不仅测量效率低，而且由于作业人员长时间的操作其最终测量精度也会受影响。为提升贯通测量的精度和效率，本方案选用全站仪和GPS相结合的方式完成一矿副井和三矿主井的贯通测量任务[4]。

在综合调研的基础上，选择全站仪的具体型号为SET22D本安型防爆全站仪，该全站仪的在井下的最大测量距离为500 m，在地面的测量距离为2 400 m；测量距离时的精度为：2+2×106D mm（D为实际测量的距离）；测试角度时的精度为2′。

GPS的具体型号为HD8200E型GPS接收机，该GPS配置有第四代GPS测量系统。该仪器的定位精度（静态测量）可达5 mm，高程精度可达10 mm。

此外，在上述两种仪器的基础上可根据需求配置陀螺仪增加对陀螺定向边的测量，从而减小在贯通测量中的误差。总之，采用GPS+全站仪的贯通测量硬件不仅能够降低作业人员的劳动强度，还能够减小误差提高贯通测量精度。

3 贯通测量的实施

针对同煤某矿需完成井下平面控制测量和高程控制测量两项内容。

3.1 井下平面控制测量

根据《煤矿测量规程》的相关规范要求，结合一矿副井-1635大巷-三矿主井的贯通路线，分别在一矿副井、1635大巷以及三矿主井铺设相关的贯通测量所需的控制导线。采用所选型的SET22D本安型防爆全站仪并按照测回法完成对角度的测量[5]。其中，对应水平角时需瞄准悬挂棱镜的线绳；对于竖直角时需悬挂棱镜的中心。在实际测量过程中需严格按照如表1所示的规范进行测量：