分析煤矿测量方法及如何提高测量的准确性

2023-10-29宁鑫

大科技 2023年42期

宁鑫

（中煤新集二矿地测科，安徽淮南 232100）

0 引言

我国属于能源大国，能源型产业的发展和社会发展水平之间有着直观的联系，而煤矿的开采不仅需要信息技术的支撑，还需要构建科学有效的管理体系。本文则是以理论分析和文献研究作为主要方法，探究了煤矿测量方式以及准确性提升策略，这不仅是文章论述的核心内容，也是新时期煤炭行业高质量发展必须要考虑的话题。

1 基础理论及背景分析

1.1 煤矿开采的特点

煤矿开采是我国能源产业中的重要组成部分，也是支撑社会生产生活能源供给的重点工程。但是结合实际情况来看，煤矿开采必然存在较强的安全隐患。例如在开采的过程中会受到粉尘、地质结构、瓦斯、地下水等多种因素的影响，不仅有着较高的危险系数，整体的工作内容较为复杂，工作环境较为恶劣[1]。在这样的条件下进行开采工作，必须要明确了解整体煤矿的发育程度以及实际位置，这就依靠煤矿测量方法，为实际的开采作业提供精准的数据。

1.2 煤矿测量的重要性分析

首先，科学有效的煤矿测量工作可以深化煤炭施工作业的质量和效率，尤其可以加强内部各个环节之间的协调力度，进一步降低施工过程中出现的误差，对于提升煤矿安全生产和施工具有极强的促进作用[2]。

其次，落实煤矿测量工作创新能够大大增强煤矿施工的安全性，煤矿工程大部分为井下作业，施工环境恶劣且较为复杂，在这样的环境下进行安全生产施工，不仅要考虑煤矿工程本身的运行需求，还需要考虑周边环境带给施工的影响。而科学的煤矿测量工作不仅包含了规模和发展趋势的测量，还包含施工期间的各项变化因素测量。工作人员可以及时确定施工过程中的各个点位发展现状，不仅能够实现资源配置，还可以及时地进行风险控制[3]。

综合来讲，落实煤矿测量作业，能够及时掌握煤矿开采和生产过程中的各项信息，打造全过程以及持续性的动态控制体系，大大提升了煤矿生产的安全性、稳定性以及综合效益。

2 煤矿井下导线测量技术的具体应用

我国的煤矿开采体系已经发展得较为成熟，煤矿测量工作也有了极为丰富的经验和成果，结合不同煤矿开采的实际需求以及周边环境的特点，可以打造不同类型的煤矿测量技术，而在当前的绝大部分煤矿开采期间，井下测量技术优先选择导线测量技术，该项技术体系应用较为简便且技术研发成果较多，有着较多的可调整空间能够提升测量的精准度和实际效率，综合其具体的应用流程来看，可以从以下角度展开分析[4]。

为了进一步提升煤矿井下测量作业的规范性和安全性，需要明确具体的测量任务以及操作细节，在测量设备选择和应用的角度，也需要进行全方位的质量把控，详细的执行情况如下。

2.1 明确井下测量任务

为了更好地开展井下测量工作，需要从提高测角、量边等各个方面提高测量精度。同时结合井下的具体工程，从业务保安出发，从提供可靠的基础资料、数据出发，针对性做好测量工作。除此之外，还需要结合矿山开采期间的各项复杂技术问题，有针对性地开展测量工作。隐患排查、预测、预报工作是测量工作服务于煤矿安全工作最直接的体现[5]。

2.2 分析井下测量的特点

首先，在矿区井下测量工作开展的过程中，工作条件较为复杂。井下阴暗潮湿且较为狭窄车辆和行人进出较为困难。在这样的环境下进行测量，需要合理地选择测量方法和测量仪器。

其次，对于精准度的要求较高。煤矿测量工作的开展主要是为煤矿开采以及一系列管理工作的落实提供数据依据，一旦出现数据精准性不高或者遗漏问题，必然会造成矿区生产开采安全问题。因此，要严格地进行测量作业的规范性管理，全面提升精准度是核心原则。

最后，严格执行测量过程中的相关程序。要结合不同的测量工程，按照规范的程序进行测量，井下的导线测量工作需要遵循高级控制低级、测量精度应满足工程要求、每项测量有检查等基本原则。大规模的测量工作则需要分段进行控制和测绘，必须要确保环环相扣，进一步提升测量结果的精准性。

2.3 测量设备的选择和应用

针对煤矿井下测量工作来讲，设备的选择必然会影响测量结果的精准性，也会提升测量便捷程度，当前应用较为广泛的井下测量设备，通常以全站仪为主。有时会用到水准仪。需要针对不同测量工作需要选用不同精度的全站仪开展测量工作，同时要使用经过检定合格的全站仪开展工作，以确保仪器的可靠性。针对有些该工程需要高程精度较高时，则需要使用水准仪进行测量，具体根据实际情况决定。

2.4 依托全站仪进行井下测量的要点

（1）高程测量。煤矿井下高程测量通常以全站仪配合水准仪完成。通过当前的大部分案例来看，利用全站仪进行测量的精准度更高，但是在测量操作的过程中还需要进行细节控制，例如，设置全站仪和反射棱镜的过程中需要进行整平作业，尤其是要结合测量环境中的外界影响因素进行调整。三角高程测量仪器的高度和标高必须要确保一致，且在观测前后分别进行一次校准，两次校准的误差需要控制在4mm 以下，将其平均值作为主要的测量结果。

丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心的距离。同时，三角高程测量要往返进行，相邻两点往返测量互差不应大于（10＋0.3L）mm，（L 为导线水平边长）。高差符合具体的标准之后才可以取其平均值作为最终的结果。

（2）角度测量。井下测角时，需要在测量点位上安置好测量仪器，并且在与之相邻的点位前后视点上悬挂垂球线，将其作为瞄准的标志。为了进一步降低矿井下风流，对于全球产生的影响可以选择重量更大的大锤球，重量控制在1～2kg，并且将其放置在水桶或者挡风布中。

在瞄准的过程中，首先用望远镜进行观测，瞄准照亮垂球线的灯光之后再进行对光调整，能够快速在视线内找到追求线，由于井下巷道的灯光较为复杂，为了避免目标定位错误，可以按照常规的井下“灯语”与前后视人员联系。在这个过程中需要注意的是全站仪不能直接正对照明光源，避免由于光线导致仪器操作者无法寻找测量目标。

在水平角观测的过程中，为了进一步提升观测的精准度，需要观测多组数据，以减弱度盘分划误差对观测方向值的影响。全站仪内置程序左右角设置，避免来回转换正倒镜，在测角时利用此程序可以消除正倒镜的2 次误差。

（3）距离测量。在煤矿井下距离测量的过程中为提高测量精度，最主要的方法进行距离改正，通常包括气象改正、高斯改正（只有在高差相差较大时需要）、加乘常数改正等，还可以通过往返测量取平均数，采用相对固定的仪器测量等方法提高相对测量精度满足工作需要等。

（4）坐标测量。依托全站仪进行煤矿井下测量，最大的优势便是可以通过内部软件进行自动化计算，显示具体的测算坐标能够大大降低人工压力，也可以提升计算结果的精准性。在坐标计算的过程中，通常会选择以下两种方式，一方面是在普通模式下结合仪器自身的设置点位进行坐标计算，另一方面则是针对仪器点坐标和后视方向测量得到的综合性坐标，第二种坐标可以作为检查工程准确性和进度的方式，一旦发现施工期间存在各项问题，能够快速地进行纠正。

以上这些坐标和数据的获取可以直接作为数据内业处理的依据，进一步缩短了测站架设时间，也提升了井下测量的效率。

3 提升煤矿测量准确性的策略

3.1 做好图纸测绘工作

矿图主要反映矿区地物、地貌情况、各种巷道、硐室、工作面等空间位置关系，它是根据矿山测量实测资料进行绘制的，是矿山设计及其他系统图件编制的基础，是煤矿重要的技术图件。

矿图按照用途和性质不同，可分为基本矿图、专用矿图、日常生产用图和生产交换图四类。其中井田区域地形图、工业广场平面图、井底车场图、采掘工程平面图、主要巷道平面图、井上下对照图、井筒断面图、主要保护煤注图等是矿井必备的基本图纸，均需及时或定期测绘更新。对于生产用图，要对停采、停掘位置、硐室、盲巷要及时全面收集资料，进行填图、建立台账。另外测量图纸是地质、防治水、通防、机电、设计、生产调度等相关专业绘制专用矿图的基础，指导煤矿各项安全生产工作。

煤矿测量工作只有根据矿图才能有效地控制好贯通距离、排查出巷道空间净垛关系，控制好巷道改向、变坡并及时标定巷道中腰线；对采掘工作面接近各类边界（保安煤柱、井田边界）及危险区（积水警戒区、突出危险区、构造极复杂限采限掘区等）时，排查、控制具体的空间关系和距离，并进行预测、预报，指导相关单位提前采取措施，确保各类采掘活动安全。所以，矿图准确的填绘可以大幅度的提高测量工作的准确性。

3.2 施工放样及中腰线标定

施工放样是工程测量建设及生产阶段的主要任务，具体到矿山测量工作，主要是中腰线标定。中腰线标定以控制测量成果为基础，将巷道的中线和腰线标定出来，指导巷道掘进。中腰线标定应符合以下要求。

（1）标定车场巷道中腰线前，应对设计图纸上的几何要素进行闭合验算。对曲线巷道应计算标定要素和进行实地标定，并交施工单位掌握。

（2）主要巷道中线应用测量专用仪器标定，采区次要巷道中线可用罗盘仪等标定；主要运输巷道腰线应用水准仪、经纬仪、全站仪或连通管水准器标定，次要巷道腰线可用悬挂半圆仪等标定，急倾斜巷道腰线应尽量用经纬仪或全站仪标定，短距离内也可用悬挂半圆仪等；先开口的巷道中腰线，可根据现场实际情况，用经纬仪或罗盘仪等标定，掘进到4～8m 时，应检查或重新标定中腰线。

（3）中线点应成组设置。腰线点可成组设置也可每30～40m 设置一个，但须在帮上画出腰线，腰线距巷道底板（轨面）的高度在同一矿井中宜为定值；成组设置中、腰线点至掘进工作面的距离，一般应不超过30～40m。在延设中、腰线点过程中，对所使用的和新设的中、腰线点均须进行检查。

3.3 提高贯通精度

为了提高贯通精度，应注意以下问题。

（1）注意原始资料的可靠性，起算数据应准确无误。针对具体的贯通工程若巷道只对相对精度要求高，可采用同一起算数据提高相对精度；若巷道两边起算数据不能统一，则需要加测陀螺定向边，提高测量精度。

（2）各项测量工作都要有可靠的独立检校，要进行复测复算，防止产生粗差。

（3）对精度要求较高的重要贯通工程，要采取提高精度的必要技术措施，如使用较高的测量仪器，增加测回数、增测陀螺方位角等。

（4）及时对观测成果进行精度分析，并与预计的贯通误差进行对比，必要时返工重测。

（5）对能到达的贯通位置，要提前联测，标示贯通位置，并观察巷道状况，围岩变形情况，对人不能到达的贯通位置，要根据矿图，分析、排查巷道围岩破坏情况、积水、有害气体情况，通知相关部门以便提前进行通风、排水，确保贯通安全。

（6）掘进过程中，要及时进行测量和填图。并根据测量成果及时调整掘进方向和坡度。

（7）在重要贯通测量工作中应考虑下列问题：导线通过倾斜巷道时，经纬仪竖轴的倾斜改正问题；导线边长归化大地投影水准面的改正和投影到高斯克吕格平面的改正问题。

3.4 提升测量人员的专业水平

随着科学技术的进步，在煤矿井下测量工作开展的过程中，先进的信息技术已经成为推动煤矿向智能化方向发展的重点，那么进一步提升测量人员的综合水平和专业能力，也成为增强煤矿井下测量规范性的核心任务。以此为基础，需要加大力度做好测量人员的日常教育和培训，煤矿企业也需要组织测量人员，定期进行实践和理论升级，了解当前先进的测量技术以及原理，掌握新型测量设备的具体使用方法以及性能优化方法，这样才能为具体的测量工作提供人员保障。