张晓林
云南锡业股份有限公司大屯锡矿 云南个旧 661000
摘要：本文主要针对井下长距离贯通测量展开分析，探讨了井下长距离贯通测量技术的方法，以及具体的技术内容，明确了在测量的过程中应该采取哪些具体的方案和方法，可供今后参考。
关键词：井下；长距离贯通；测量技术
前言
在井下长距离贯通测量的过程中，对于测量的技术以及测量的方法，一定要更加的充分，一定要重视，在长距离贯通测量的每一个环节，确保技术科学合理，不会出现任何问题，这才是最为关键的。
1 贯通测量技术概述
1.1 内涵
在井巷的多个同向和对向的开挖作业中，为了确保这些工作面能够按照计划实现贯通，就需要提前对其进行测量，这项工作就被称之为贯通测量。在应用该技术测量时，误差的产生是不可避免的。这里的误差包括两种，第一种是地面测量以及井下测量的控制测量误差，还有一种就是联系测量产生的误差。这些误差会对联合掘进工作面的精确度产生一定的影响，导致它们无法精确的实现贯通。
综合测量实践来看，贯通误差的产生空间主要有三种：
①纵向贯通误差，即误差产生的方向和井巷的中心线保持一致；
②横向贯通误差，即误差产生的方向和井巷的中心线为垂直关系；
③竖向误差，即高程方向产生的误差。在上述三种误差中，会对井巷的质量产生直接影响的就是横向和竖向的误差，因此它们又被称为重要贯通方向的误差。
1.2 工作原理
在长距离井巷的贯通测量中，为了提高起始测量点三维坐标的精确度，保障起始测量边的方位精确度，需要采用联合联系测量的方法，该技术就是贯通测量中的关键性工作原理。同时，在长距离导线中，还可以在合适的位置对陀螺边进行测量，对贯通的方位进行调整和修正。另外，在长距离井巷的贯通测量中，我们还可以充分利用不等权观测方法，这样有助于有效避免平面坐标和平面方向产生的误差积累。在测量长距离井巷的高程时，需要利用具有高精确度的水准仪，完成等距离测量，这样有助于为确保井巷贯通点位置的准确性提供技术支持，实现长距离井巷的安全贯通。
2 贯通工程平面测量方案及误差分析
某矿业集团副井与南风井贯通测量工程，其中副井为原有斜井，风井为新开挖立井，井深800m，计划从南风井和副井东大巷同时施工，进行相向贯通。两井口间直线距离3960m，井下导线长5776m;井下沿巷布设44个导线点;导线平均边长131.27m，贯通路线如图1所示。该工程属于井下导线超过3000m的大型贯通工程，其设计要求如下:贯通相遇点在水平方向上的允许偏差不超过500mm，在高程方向上偏差不超过200mm，为了保障井巷工程顺利贯通，在井下导线上加测4条陀螺边以提高井下控制导线精度，其中，南风井井下陀螺定向边为N1N2，副井井下定向边有F5F6、F12F13、F20F21。
图1贯通路线示意
此次贯通工程采用地面GPS定位、单井定向、陀螺附和导线测量等技术手段，确保贯通工程的顺利进行。为计算方便，假定以南风井井筒中心为坐标原点，贯通巷道中线方向为Y轴，水平面内垂直于贯通方向为X轴。贯通重要方向上的偏差即X轴上的偏差为Mx，其中M代表贯通点的测量误差，主要由地面控制测量误差、井下导线测量误差、竖井投点及定向误差引起。
2.1 地面控制测量及误差分析
地面控制测量，采用卫星定位技术布设四等GPS控制网，经实测分析，本次GPS测量平差后最弱边中误差为1/75000，满足约束最弱边相对中误差小于1/40000的规范要求。地面2井近井点在X轴、Y轴上相对点位误差MXD=±49.5mm、MYD=±69.2mm，满足地面近井点在贯通重要方向上相对误差不大于±80mm的规定，符合大型贯通测量精度要求。其中，MXD、MYD为地面2井近井点相对贯通相遇点在X轴和Y轴上的误差。
2.2 井下导线测量方案及误差分析
通过大量的实践证明，陀螺附和导线测量可满足井下7″导线精度要求[3]，井下陀螺边直接可以作为导线方位起算边，不再需要通过复测支导线来满足测量精度要求。相对于2次独立观测支导线方法而言，陀螺附和导线测量精度更高，而且可减少将近一半工作量。
井下导线及陀螺定向相对贯通相遇点误差预计:导线测角中误差±7″;近年来各矿统计评定得到陀螺定向方位中误差±10″。
根据方位附和导线误差理论公式计算，应用电子表格功能编制计算程序，将设计线路导线点坐标输入电子表格即可快速计算出井下方位附和导线测量相对贯通相遇点的测量误差。经计算得MXJ=±143mm，MYJ=±173mm，其中:MXJ、MYJ分别为井下方位附和导线测量相对贯通相遇点在X轴和Y轴上的误差。
2.3 竖井投点及定向误差分析
南风井投点采用单重稳定投点，即按照稳定投点要求稳定重锤，按照钢丝摆动测量方法测定钢丝位置;采取必要的挡风、挡水及重锤稳定措施，实际考虑到风力、雨水等影响，800m井深投点误差最大可达到20mm。
地面近井点布设要求，距井筒中心10~30m为宜，后视点距近井点距离不小于100m。按照地面一级导线精度施测井筒钢丝投放位置坐标。
井下控制点布设，至投放的钢丝距离3~10m为宜，坐标传递测量按照井下7″导线要求测量。
坐标传递误差包括:投点误差，井上近井点传递到钢丝误差，钢丝传递到井下控制点误差，经计算得出，坐标从地面近井点至井下控制点传递误差为MXC=±16mm，MYC=±16mm，其中:MXC、MYC分别为井上下联系测量相对贯通相遇点在X轴和Y轴上的误差。此次贯通为相向同时施工，故具体施测为，在南风井井下加设一条陀螺定向边完成井上下方位传递，实测精度高于误差预计，可增大贯通保障系数。
2.4 贯通相遇点平面位置误差计算
对地面测量误差、井下导线测量误差、竖井投点及定向误差进行分析计算，根据误差传播定律，各项误差引起贯通相遇点在X轴、Y轴上的平面误差为。
取2倍的预计误差作为该次贯通测量极限误差，则重要方向上，即垂直于巷道中线方向上的贯通预计极限误差为±304mm，小于两中线间贯通误差±500mm的要求，能够满足规范及工程要求，故此测量方案可行。
高斯投影改正及归算到海平面的改正在重要贯通方向上的误差为-87mm，小于工程要求贯通误差±500mm的1/5，故本次贯通误差预计不计入此2项改正。
巷道贯通质量的好坏，取决于方案的选择，实际施测工作更重要。一是在贯通工程开始施测前，首先要有足够的测量技术人员，二是抓好体系建设的具体贯彻落实情况。
3 结束语
综上所述，长距离贯通测量技术的应用，对于今后的测量工作有很好的参考和借鉴意义，本文总结了测量技术的方法，以及在测量的过程中应该采取的一些测量的技术方案，明确的测量的质量控制措施，可供参考。
参考文献：
[1]周立吾, 张国良, 林家聪.矿山测量学[M].徐州:中国矿业学院出版社, 1983.
[2]胡荣明.陀螺定向时已知边位置的选择[J].西安科技大学学报, 2007, 27 (2) :260-262.
论文作者:张晓林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
标签：误差论文; 测量论文; 井下论文; 导线论文; 陀螺论文; 南风论文; 地面论文; 《防护工程》2018年第10期论文;