井下导线测量技术优化与成果分析

2022-11-12赵福涛

山西冶金 2022年6期

赵福涛

（晋能控股煤业集团云岗矿地测科，山西大同 037017）

在矿山测量中，煤矿井下的导线测量占有重要的地位，煤矿井下的各个平面点的精确测量都是通过井下的导线测量方法实现的，尤其在长距离巷道掘进工作当中。在煤矿井下进行测量的过程中，地质条件和具体方法都会影响测量结果，最终影响采掘工作的安全进行。因此，对传统导线测量方法进行优化意义重大。以某煤矿的测量工作为载体，对提出的长角短边导线测量方法进行验证，寻找一种能够提升导线测量精度的新途径[1]。

1 工程概述

案例中煤矿巷道的设计长度大致为1 200 m左右，巷道的断面尺寸设计为4.5 m×4.0 m，均厚为6 m。矿井的切巷已施工完毕，且运巷将再掘进1 100 m与切巷贯通。由于巷道内风速、粉尘、人员和设备数量等因素影响，在进行常规的巷道导线测量过程中，作业强度直线增加，巷道的顺利贯通失去保障。

2 常规传统巷道导线测量方法问题分析

2.1 常规传统导线测量施工方法

矿井的运巷在采掘工作工期中，导线点延伸工作是在每掘进30 m之后。为保持巷道掘进的精度，导线点每组3个，在实际导线测量过程中，仪器设备的设定在已知导线点上，将已知导线点坐标的具体值纳入体系中，随后通过待测导线点架设仪器完成前后视点的观察数据采集，做好待测导线点具体坐标的计算，将N个导线点设定在煤矿井下巷道内，然后在点上架设仪器到巷道掘进的地方[1]，如图1所示。

图1 常用导线测量技术

2.2 传统测量技术主要存在的技术难题

当前的贯通测量技术遇到的困境，只有通过对具体问题进行详细分析，才能够从根本上找出解决问题的方法。表1为其中较为重要的几个问题[2]。

表1 传统贯通测量技术存在具体问题

3 优化的基本原理和实测方法

3.1 长角短边法原理

长角短边法导线测量当中，通过对其中一种参数导线点的引入，实现对可见的若干个待测导线点的全部观测效果，坐标可以一次分析得到。设备仪器架设、对中和整平次数大大减少，提升了导线测量效率，同时，导线测量精度也有很大提升。

3.2 测量方法

案例中的巷道在掘进施工中，引入7″级布设形式。巷道复测的准确导线点用A、B、C代表，待测点用Cn表示，在具体实时过程中，带来较多的误差，降低了结果精度，使得巷道安全顺利贯通失去保障，具体方法过程如表2所示[3]。

表2 长角短边测量法

3.3 长角短边法导线测量计算

根据新的优化算法，案例中的各个点位计算方法如下页图2所示。

图2 长角短边法导线测量平面

设备点位于C点，随后按照β1、β2、β3顺序测出角度。再测到S1、S2、S3的具体数值。计算出α、γ，得到C2、C3导线点坐标：

在B位置上，β的三个位置同样能测量得到，再测出S1以及S2具体数值，那么SCC2、SCC3也能计算出，最终依次到C2、C3。具体算法为：

式中，S为边长，m；β为方位角，°；γ为CC3与CC2夹角，（°）；α为CC2与CC1夹角，（°）。根据这个方法，其余点位数据都能够算出[4]。

4 优化后的测量方法的工程运用优势

优化后的测量方法在实际工程运用中降低了工作量，提升了工作精度，实用性强。

4.1 导线点测量工作量降低

相比于常规使用的导线测量方法，优化后的方法大大降低了测量工作量。在本案例的贯通测量工作中，矿井的巷道减少了近30个点的测量工作，测量工作量明显减少，提升了整个工程的效率。

4.2 降低导线测量误差

传统的测量工作中，测边误差以及测角误差是导致最终测量误差的两大方面。经过优化的长角短边法的导线测量工作，测站数量明显减少，大大降低了由于误差累积产生的巨大误差，使得导线测量精度得到显著提升。

在优化后的长角短边法导线测量工作中，伴随着设备整平以及对中次数的减少，降低了测量误差。通过测量次数的减少，使得最终测量精度得到有效保障[5]。

4.3 实用性强

优化后的测量方法还可应用于地面矿山、建筑导线测量等一些多阻挡物和多测量次数的山区或者工业园区的测量工作中，测量数据减少，计算过程减少，测量精度显著提高[6]。

该优化后的测量技术在工作面实际运用后，在巷道只需要设定8个测量点，用时9.6 h结束，而传统的测量方法需要数倍于当前方法测量点数，且常规的测量方法比优化的方法需要多用时20 h以上。在精度方面，本案例使用优化后的方法进行相关的测量，最终巷道与中切巷精准完成贯通，在整个项目中测量的精度能提高九成以上，这为煤矿巷道的顺利贯通提供了良好的保障，对工程安全、顺利完成具有重大意义。